Qu'est-ce qu'un générateur synchrone à aimant permanent?
Un générateur synchrone à aimants permanents (PMSG) est un générateur électrique qui utilise des aimants permanents au lieu de bobines de fils électriques pour produire des champs magnétiques. Les aimants qui conservent leurs champs magnétiques pendant de longues périodes dans des conditions variables sont appelés des aimants permanents. Les générateurs électriques standard nécessitent des enroulements de moteur appelés bobines d'excitation pour créer le champ magnétique utilisé pour produire le courant électrique. Le remplacement des bobines par des aimants permanents élimine la puissance nécessaire à leur fonctionnement, réduit la taille du moteur et permet de générer de la puissance à différentes vitesses.
Les générateurs électriques à bobine standard alimentés à la vapeur ou à l'eau fonctionnent normalement à une vitesse constante pour produire de l'électricité avec une tension et une fréquence constantes. Dans la production à l’eau ou hydroélectrique, la variation des niveaux d’eau dans les barrages et les lacs d’alimentation peut rendre difficile le maintien d’un débit suffisant vers le générateur. Un générateur synchrone à aimants permanents peut fonctionner à une grande variété de vitesses, permettant un meilleur fonctionnement avec des niveaux d'eau saisonniers. Ils n'ont également pas besoin de boîtes de vitesses contrôlant la vitesse.
Les PMSG à faible vitesse ont abouti au développement d’éoliennes efficaces. La nature variable du vent crée des problèmes pour les générateurs électriques standard qui doivent fonctionner dans des conditions stables. Les générateurs à aimants permanents peuvent fonctionner à différentes vitesses, ont un poids réduit en fonctionnant comme une unité à entraînement direct sans engrenages et sont très durables.
Ces systèmes ont été intégrés à la technologie hybride automobile. Une automobile hybride utilise des bancs de batteries pour alimenter un ou plusieurs moteurs électriques. L'entraînement électrique peut utiliser un générateur synchrone à aimants permanents qui fonctionnera comme un moteur ou un générateur. La puissance de batterie envoyée au PMSG peut aider à déplacer l’automobile en jouant le rôle de moteur. Lorsque le véhicule ralentit, le générateur aide à recharger les batteries.
La cogénération d’électricité est un bon marché pour les systèmes PMSG. La production de gaz naturel ou de charbon produit une grande quantité de gaz de combustion. La production au fioul a généralement une efficacité d’environ 30%. Les gaz de combustion peuvent être acheminés vers une turbine à grande vitesse reliée à un générateur synchrone. La production d’électricité à partir du flux de gaz résiduaires peut porter l’efficacité de la production totale à environ 70%.
Les aimants permanents ne sont généralement pas en fer, ce qui peut perdre de la force magnétique avec le temps. Un type d'aimant appelé aimant de terres rares peut être formé en formes nécessaires pour s'adapter à l'intérieur d'un PMSG. Les aimants à terres rares peuvent être fabriqués à partir de combinaisons de samarium / cobalt ou de néodyme / fer / bore. Ces aimants sont appelés terres rares car le samarium et le néodyme sont répertoriés dans la section "terres rares" du tableau périodique, un tableau de tous les éléments naturels et synthétiques connus.