O que é um gerador síncrono de ímã permanente?

Um gerador síncrono de ímã permanente (PMSG) é um gerador elétrico que usa ímãs permanentes em vez de bobinas de fio elétrico para produzir campos magnéticos. Os ímãs que mantêm seus campos magnéticos por longos períodos em condições variadas são chamados de ímãs permanentes. Os geradores elétricos padrão requerem enrolamentos de motor chamados bobinas de excitação para criar o campo magnético usado para produzir corrente elétrica. A substituição das bobinas por ímãs permanentes elimina a energia necessária para movê-las, reduz o tamanho do motor e permite que a energia seja gerada em diferentes velocidades.

Os geradores elétricos de bobina padrão alimentados por vapor ou água normalmente operam a uma velocidade constante para produzir eletricidade com tensão e frequência constantes. Na geração movida a água ou hidrelétrica, níveis variáveis ​​de água em barragens e lagos de abastecimento podem dificultar a manutenção do fluxo adequado para o gerador. Um gerador síncrono de ímã permanente pode operar em uma ampla variedade de velocidades, permitindo uma melhor operação com níveis sazonais de água. Eles também não precisam de caixas de velocidades com controle de velocidade.

PMSGs de baixa velocidade resultaram no desenvolvimento de geradores eólicos eficientes. A natureza variável do vento cria problemas para geradores elétricos padrão que precisam funcionar em condições estáveis. Os geradores de ímã permanente podem operar em velocidades diferentes, reduzir o peso operando como uma unidade de acionamento direto sem engrenagens e são muito duráveis.

Esses sistemas foram incorporados à tecnologia híbrida automotiva. Um automóvel híbrido usa bancos de baterias para alimentar uma ou mais unidades elétricas. O acionamento elétrico pode usar um gerador síncrono de ímã permanente que funcionará como um motor ou um gerador. A energia da bateria enviada ao PMSG pode ajudar a mover o automóvel, agindo como um motor, e quando o veículo desacelera, o gerador ajuda a recarregar as baterias.

Um bom mercado para os sistemas PMSG está na cogeração de eletricidade. A geração de gás natural ou carvão produz uma grande quantidade de gases de combustão. A geração movida a combustível normalmente tem eficiência em torno de 30%. Os gases de combustão podem ser alimentados a uma turbina de alta velocidade conectada a um gerador síncrono. A produção de eletricidade a partir do fluxo de gás residual pode aumentar a eficiência total da geração para cerca de 70%.

Os ímãs permanentes normalmente não são feitos de ferro, o que pode perder a força magnética ao longo do tempo. Um tipo de ímã chamado ímã de terras raras pode ser formado nas formas necessárias para caber dentro de uma PMSG. Os ímãs de terras raras podem ser feitos de combinações de samário / cobalto ou neodímio / ferro / boro. Esses ímãs são chamados de terras raras porque o samário e o neodímio estão listados na seção de terras raras da tabela periódica, uma tabela com todos os elementos naturais e sintéticos conhecidos.