Che cos'è un generatore sincrono a magneti permanenti?

Un generatore sincrono a magneti permanenti (PMSG) è un generatore elettrico che utilizza magneti permanenti anziché bobine di filo elettrico per produrre campi magnetici. I magneti che mantengono i loro campi magnetici per lunghi periodi in condizioni variabili sono chiamati magneti permanenti. I generatori elettrici standard richiedono avvolgimenti del motore chiamati bobine di eccitazione per creare il campo magnetico utilizzato per produrre corrente elettrica. La sostituzione delle bobine con magneti permanenti elimina la potenza richiesta per far funzionare le bobine, riduce le dimensioni del motore e consente di generare energia a velocità diverse.

Generatori elettrici a bobina standard alimentati a vapore o acqua normalmente funzionano a velocità costante per produrre elettricità con una tensione e una frequenza costanti. Nella generazione idroelettrica o idroelettrica, variare i livelli dell'acqua nelle dighe e nei laghi di alimentazione può rendere difficile mantenere un flusso adeguato al generatore. Un generatore sincrono a magneti permanenti può funzionare a una grande varietà di velocità, consentendo un migliore funzionamento con livelli d'acqua stagionali. Inoltre, non richiedono cambi di velocità.

I PMSG a bassa velocità hanno portato allo sviluppo di generatori eolici efficienti. La natura variabile del vento crea problemi ai generatori elettrici standard che devono funzionare a condizioni costanti. I generatori di magneti permanenti possono funzionare a velocità diverse, hanno un peso ridotto operando come unità a trasmissione diretta senza ingranaggi e sono molto resistenti.

Questi sistemi sono stati integrati nella tecnologia ibrida automobilistica. Un'automobile ibrida utilizza banchi di batterie per alimentare uno o più azionamenti elettrici. L'azionamento elettrico può utilizzare un generatore sincrono a magneti permanenti che funzionerà come motore o generatore. La potenza della batteria inviata al PMSG può aiutare a spostare l'automobile fungendo da motore e quando il veicolo rallenta il generatore aiuta a ricaricare le batterie.

Un buon mercato per i sistemi PMSG è la cogenerazione elettrica. La generazione di gas naturale o carbone produce una grande quantità di gas di combustione. Generazione alimentata a combustibile in genere ha efficienze intorno al 30 percento. I gas di combustione possono essere alimentati a una turbina ad alta velocità collegata a un generatore sincrono. La produzione di elettricità dal flusso di gas di scarico può aumentare l'efficienza di generazione totale a circa il 70 percento.

I magneti permanenti in genere non sono fatti di ferro, che può perdere forza magnetica nel tempo. Un tipo di magnete chiamato magnete in terre rare può essere formato in forme necessarie per adattarsi all'interno di un PMSG. I magneti in terre rare possono essere realizzati con combinazioni di samario / cobalto o neodimio / ferro / boro. Questi magneti sono indicati come terre rare perché samario e neodimio sono elencati nella sezione terre rare della tavola periodica, una tabella di tutti gli elementi naturali e sintetici noti.