Generaattoriteknologian kehittäminen yrityksen tarpeisiin

Abstract

Hydraulikäyttöisiä generaattoreita käytetään pääasiassa työkoneissa ja muissa liikkuvissa sovelluksissa sähköenergian tuottamiseen suoraan hydraulijärjestelmästä. Generaattoriteknologian kehittyessä korostuvat erityisesti rakenteen luotettavuus, kompakti koko ja kustannustehokkuus.

Tämä opinnäytetyö tehtiin DYNASET Oy:n toimeksiannosta ja sen tavoitteena oli tarkastella hydraulikäyttöisten generaattoreiden toimintaa sekä arvioida eri magnetointiratkaisujen kustannustehokkuutta ja niiden soveltuvuutta yrityksen tarpeisiin. Työssä tavoitteena oli tunnistaa ja määritellä teknisesti toimiva ratkaisu mahdolliselle uudelle generaattorisukupolvelle.

Työn teoriaosuudessa käsiteltiin tahtigeneraattorien toimintaperiaatetta sekä eri magnetointimenetelmiä. Käsiteltyihin aiheisiin kuuluivat hiiliharjaton ja hiiliharjallinen magnetointi, kestomagneettigeneraattorit sekä virtamuuntajiin perustuva magnetointiratkaisu. Lisäksi työssä tarkasteltiin automaattisen jännitteensäätimen (AVR) toimintaa tahtigeneraattorin jännitteen säätämisessä. Teoriaosuudessa perehdyttiin myös hydrauligeneraattorin rakenteeseen ja toimintaperiaatteeseen sekä hydraulimoottorin rooliin mekaanisen energian tuottajana generaattorille.

Työssä analysoitiin hydrauligeneraattorin rakennetta ja toimintaa sekä tarkasteltiin eri magnetointiratkaisujen teknisiä ominaisuuksia, hyötysuhdetta ja rakenteellisia eroja. Työssä kartoitettiin mahdollisia alihankkijoita ja komponenttivaihtoehtoja, joiden avulla voidaan arvioida eri ratkaisujen toteutettavuutta ja kustannustehokkuutta.

Tulosten perusteella muodostettiin kokonaiskuva eri generaattoriratkaisujen toiminnasta ja niiden soveltuvuudesta yrityksen tarpeisiin. Työn tuloksia voidaan hyödyntää yrityksen tuotekehityksessä arvioitaessa uusia generaattoriratkaisuja ja niiden soveltuvuutta tulevaisuuden hydrauligeneraattoreihin.

Hydraulic generators are mainly used in mobile machinery and other applications to produce electrical power directly from hydraulic systems. In generator technology development particular emphasis is placed on reliability, compact size and cost-effectiveness.

This thesis was commissioned by DYNASET Oy and the aim of this thesis was to examine the operation of hydraulic generator systems and to identify cost-efficient solutions for future generator development in the company. The objective was to evaluate different generator technologies and to identify a technically feasible alternative for a potential new generation of generators.

The theoretical part of the thesis focused on the operating principles of synchronous generators and different excitation methods. The study examined brushed and brushless excitation systems, permanent magnet generators, and excitation based on current transformers. In addition, the operation of an automatic voltage regulator (AVR) in controlling the generator terminal voltage was discussed. The theory section also covered the structure and operating principle of hydraulic generators and the role of a hydraulic motor as a mechanical power source for the generator.

The practical part of the thesis analysed the structure and operation of a hydraulic generator and compared the technical characteristics, efficiency and structural differences of different generator solutions. In additions, potential subcontractors and component options were surveyed to evaluate the feasibility and cost-effectiveness of different generator concepts.

The results provide an overall understanding of different generator technologies and their suitability for hydraulic generator systems. The findings of this thesis can be used in the company’s product development when evaluating new generator solutions for future hydraulic generator applications.