38 ELEKTRO 8-9/2013 téma ET výstava 2013; Elektroenergetika a OZE; Záložní energetické zdroje Generátory s permanentními magnety pro malé vodní elektrárny VUES Brno, s. r. o., je nejen v České re-publice znám jako firma, která se zabývá vývo-jem, konstrukcí a výrobou speciálních elektric-kých strojů a pohonů. Široká nabídka výrob-ků zahrnuje již od roku 1992 také synchronní motory a servomotory. Do současnosti VUES Brno soustředil velkou vědomostní základnu a zkušenosti z praxe se synchronními stroji, u kterých se k buzení používají permanentní magnety různého typu. Nejčastějším využitím jsou stroje buzené permanentními magnety ze vzácných zemin na bázi neodym-železo-bór (NdFeB) a samarium-kobalt (SmCo) umístě-nými na rotoru stroje. Kromě příznivých pro-vozních parametrů umožňuje konstrukce tako-vých strojů minimalizovat náklady na údržbu, omezuje možnosti vzniku případných poruch a tyto stroje přímo předurčuje do pohonů pra-cujících v nepřetržitých provozech. Při hledá-ní dalšího možného využití technologie syn-chronních strojů s permanentními magnety se vývojoví pracovníci VUES Brno zaměřili na energetiku. Zavedení synchronních strojů s permanentními magnety jako generátorů pro výrobu elektrické energie nabízí perspektivu vysoké účinnosti při zachování relativně jed-noduché a kompaktní konstrukce stroje. Vzhle-dem k velikosti a předpokládanému maximál-nímu výkonu generátorů odborníci uvažovali o decentralizovaných zdrojích elektrické ener-gie. Proto celkem zákonitě svou pozornost za-měřili na menší obnovitelné zdroje elektrické energie. Již dříve firma VUES Brno vyráběla a dodávala menší větrné elektrárny o výkonu několika kilovoltampérů určené pro ostrovní provoz a nabíjení baterií. Proč by se podobný princip nedal použít i u jiných obnovitelných zdrojů energie? Vždyť již delší dobu se jako inovační a velmi perspektivní trend jeví využití vodní energie malých vodních toků pro stavbu průtočných elektráren. Ve většině případů jde o využití již existujících, mnohdy i zapome-nutých a nevyužívaných vodních staveb, jezů a zdymadel, mlýnských náhonů apod.Tyto zdroje energie mají oproti jiným alternativním zdrojům výhodu v tom, že vý-razně nezasahují do rázu krajiny jako např. větrné elektrárny nebo sluneční kolektory. Také jejich vliv na okolí je zanedbatelný oproti trvalému hlukovému pozadí v okolí větrných elektráren. Změny využívané, a tím i dodávané energie nejsou tak náhlé jako při využití větru nebo slunce, což zvýhodňuje vodní energii z pohledu regulace a stability dodávky elektrické energie.Firma VUES Brno začala od roku 2007 vyvíjet a vyrábět generátory určené pro malé vodní elektrárny. Byla zvolena koncepce syn-chronních strojů s permanentními magnety ze vzácných zemin umístěnými na rotoru. Použité permanentní magnety na bázi Nd-FeB vynikají velmi příznivými energetický-mi parametry a umožňují zhotovit konstruk-ci generátorů kompaktních rozměrů. Oproti klasickým synchronním generátorům nepo-třebuje takovýto generátor vinutí na rotoru ani přívod buzení. Naopak je třeba řešit nově vzniklé technologické problémy – magneto-vání permanentních magnetů, zajištění přes-né polohy jednotlivých pólů na rotoru, jejich uchycení, lepení apod. Kompletní rotor gene-rátoru vytváří silné magnetické pole se všemi důsledky v oblasti bezpečnosti práce a silo-vých účinků při manipulaci a montáži. Stator generátoru je tvořen statorovým svazkem vy-robeným z elektrotechnických plechů s ma-lými měrnými ztrátami, který je nainstalován v kostře. Statorové vinutí je klasicky umístě-no v drážkách statoru a vyvedeno do svor-kovnice generátoru. Součástí vestavného ře-šení generátoru je horní deska určená k zavě-šení generátoru do nosiče. Tento nosný prvek obsahuje také horní lo-žiskový uzel – axiálně i radiálně nosný – spo-lečný pro celou sesta-vu turbína–generátor. Chlazení generátoru je typicky vzduchové – ventilátor je na roto-ru generátoru, existuje však i provedení s chla-zením vodním pláštěm.Klasické, dosud používané řešení Dosud běžně realizo-vané malé vodní elekt-rárny (obr. 4) využíva-jí pro přenos krouticího momentu z Kaplanovy turbíny na asynchronní nebo synchronní ge-nerátor převod plochým řemenem. Účin-nost tohoto řešení je poměrně malá a zaří-zení je velmi hlučné. Řemenový převod se totiž zároveň používá ke zvyšování otáček generátoru tak, aby mohl být použit stan-dardní generátor.Nové řešení Na základě pozitivních ohlasů z trhu v tomto oboru se VUES Brno začal zabývat vývojem kompaktního generátoru s perma-nentními magnety. Projekt probíhal za úzké spolupráce s katedrou fluidního inženýrství VUT Brno, která se podílela na vývoji tur-bíny. Po ukončení vývoje byly postaveny dva prototypy různých výkonů a průtočná elektrárna s generátorem PMGW 350/10 byla vystavena na mezinárodních veletrzích Ing. Jaroslav Miška, VUES Brno, s. r. o.Obr. 2. Instalace prvního generátoru PMG 125-32-9A1 v elektrárně Frauenfeld (CH)Obr. 1. Exponát na Hannover Messe 2007: prů-točná elektrárna s generátorem PMGW 350/10 Obr. 3. Generátor PMG 750-36-3V1