Encóderes para determinar el control del paso de las palas del rotor: control del paso

Girar en la dirección correcta

Desde una suave brisa hasta un fuerte vendaval, las centrales eólicas están expuestas a fuertes fluctuaciones de la fuerza del viento y tienen que aprovecharlas con la mayor eficacia posible. Para aumentar su eficiencia, se utiliza el control dinámico de la inclinación para ajustar la pala del rotor al ángulo necesario pala del rotor al ángulo requerido. Cuando la velocidad del viento es baja, las palas del rotor se orientan hacia el viento y se vuelven a orientar cuando la fuerza del viento aumenta incluso a altas velocidades. Al igual que para muchas aplicaciones que implican movimientos de rotación, existen diferentes enfoques que permiten el uso de encóderes, desde soluciones sencillas con un solo encóder incremental hasta una combinación de dos encóderes absolutos redundantes combinación de dos encóderes absolutos redundantes. A continuación se describen los distintos tipos de instalación de los encóderes que determinan el control del paso.

Sensor - Instalación del motor

Un eje para el posicionamiento de una pala del rotor consta de un piñón de accionamiento, un engranaje, un freno, un motor y un codificador (véase el esquema).

Ilustración

El motorreductor posiciona la pala del rotor, y un freno adicional garantiza que la posición requerida se mantenga con seguridad incluso en caso de corte de corriente. Ahora bien, ¿cuáles son los requisitos especiales que debe cumplir un sensor en este sistema? Dado que el encóder está montado directamente en el accionamiento, debe proporcionar valores de posicionamiento fiables en un rango de temperatura de -40 a +100 °C. En lo que respecta a este requisito, los encóderes ópticos ópticos multivuelta Acuro AC58 de HENGSTLER han demostrado ser la solución más adecuada. La posición se determina mediante un método óptico de retroiluminación. El engranaje mecánico multivuelta también se escanea ópticamente, por lo que no es necesario comprobar los efectos magnéticos que pueden provocar, en particular, los frenos de accionamiento. La forma de exploración elegida no es susceptible a interferencias magnéticas y, por lo tanto adecuada para el montaje directo en todos los motores provistos de frenos. Además, el codificador ofrece valores de alta resolución y es capaz de indicar tanto señales absolutas como incrementales, que pueden utilizarse como valores de referencia y/o para ajustes de velocidad de referencia y/o para ajustes de velocidad. Como resultado, no son necesarios resolvers o tacómetros adicionales.

Sensor - Instalación de la pala del rotor

Otra alternativa es montar el codificador directamente en la corona de giro de la pala del rotor. En este caso, se acopla mediante una rueda dentada montada en el eje del codificador. Dado que los esfuerzos mecánicos sobre el sensor son significativamente mayores que en el caso de la instalación del motor, esta aplicación plantea exigencias totalmente diferentes al encóder. Para reducir la carga que soporta el codificador, en el pasado se utilizaban con frecuencia módulos de rodamientos. Esta variante de instalación requiere un encóder especialmente robusto, como el Acuro AR62. Con un diseño compacto y rodamientos de bolas extremadamente robustos, es adecuado para cargas axiales y radiales muy elevadas. Con una carga máxima admisible de 300 N (tanto axial como radial), no sólo supera a la mayoría de los tipos de módulos de carga habituales, sino que también ofrece una capacidad de carga 10 veces superior a la de los encóderes disponibles en el mercado. Al igual que el AC58 (véase más abajo), el sensor AR62 es un encóder electrónico multivuelta electrónico, que también presenta una tecnología de cable de impulsos sin desgaste. El barrido magnético monovuelta y multivuelta garantiza una gran resistencia a los golpes y las vibraciones. Además, estos sensores son resistentes a las influencias ambientales, como la humedad y los amplios rangos de temperatura. Al ofrecer la clase de protección IP69K, este tipo de encóder es adecuado para una instalación completa en exteriores.

Instalación del sensor - Final de carrera

Por último, el encóder también puede montarse en una caja de finales de carrera. La instalación in situ se ve facilitada por un conjunto de componentes completo y preajustado. En este enfoque, los requisitos mecánicos no son tan elevados en comparación con la instalación directa en la pala del rotor. Al cumplir todos los requisitos de alta precisión y robustez, el encóder absoluto magnético Acuro AC58 sigue siendo una solución rentable en cuanto a su diseño mecánico. Tanto en la variante monovuelta como en la multivuelta, este tipo de encóder sólo necesita un imán. El encóder multivuelta utiliza la tecnología de impulsos por cable, lo que significa que funciona completamente sin desgaste, sin batería ni engranaje. La energía necesaria para la detección de la posición se produce únicamente a partir del movimiento de rotación, lo que supone una gran ventaja de esta tecnología.

Conclusión

En función de la aplicación concreta, cada tipo de encóder debe cumplir unos requisitos específicos. Por ejemplo, los encóderes diseñados en la tecnología de accionamiento "clásica" se necesitan directamente en el motor. Estos sensores tienen que ofrecer un amplio rango de temperatura de funcionamiento, alta resolución y rango de velocidad. Los encóderes montados en la pala del rotor tienen que ser mecánicamente robustos. La familia de productos Acuro ofrece el tipo de sensor adecuado para cualquier tipo de aplicación (ver diagrama).