We ontwerpen motoren, actuatoren, generatoren en regeltechniek voor netvoeding

Huygens Engineers beschikt over ingenieurs met ontwerpervaring voor elektromagnetische machines, inclusief permanent-magneet generatoren voor wind- en getijdenturbines tot 3 MW. Het ontwerp van generatoren en motoren is multidisciplinair. Denk aan gewenste maar ook ongewenste koppelkrachten zoals trillingen en hoge belasting op de lagers. Daarnaast is er de interactie tussen Lorentzkracht en reluctantie die ontstaat door het koperdraad van de motoren en generatoren. Tegelijk moet alles zo licht en klein mogelijk zijn. Tot slot is de levensduur sterk afhankelijk van de doeltreffendheid van koeling op de meest kritische plekken.

We hebben daarom analytische tools ontwikkeld om aan generatormotoren te rekenen. We gebruiken Ansys Maxwell en Altair FEM-pakketten voor gedetailleerde analyse tijdens motor- of generatorontwerp. Hiermee is te achterhalen hoe we een motor mogen belasten en wat de ontwerpmarges zijn voor de koppels die we maken. Zo kunnen we een optimale interactie creëren tussen het magnetisch veld en de mechanische positie van de motor. We simuleren de magnetische velden en stroom van de electrische machines, ontwerpen de geometrie die nodig is en kiezen de converters.

Onze ingenieurs hebben expertise in het ontwerpen van grote generatoren met vermogens rond de 20 MW. Dit zijn hoge koppelmachines met lage toerentallen: grote motoren die moeilijker koelen maar wel zo'n twintig jaar mee moeten. We maken testplannen met converters en voeren die uit om de werking van de systemen aan te tonen. Daarbij werken we van concept- naar detailontwerp. Denk aan het in kaart brengen van warmtestromingen, een kostenoptimalisatie, buistekeningen voor de spoelen en het doorrekenen van isolatiesystemen.

Huygens Engineers werkt voor verschillende opdrachtgevers aan energieopslag en het koppelen van energiebronnen aan het elektriciteitsnet. Dit middels industriële converters die gelijkspanning omzetten naar wisselspanning en omgekeerd. We hebben in het bijzonder specialisten beschikbaar op het gebied van nieuwe converters voor getijden- en windturbines. 

Met de toename van groene energie bepalen converters steeds meer het aanbod en het gedrag van het elektriciteitsnet. Toch kunnen ze problemen veroorzaken met de spanningskwaliteit bij onzorgvuldig gebruik en zijn ze gevoelig bij in bedrijfsstelling. We ontwikkelen daarom uitgebreide stappenplannen voor de hardware, kiezen de juiste componenten, testen de opstellingen en ondersteunen bij de bouw en in bedrijfsstelling van converters en bijbehorende regelsystemen.

We voeren ter plekke meetonderzoeken uit wanneer er zich problemen voordoen bij converters die al in gebruik zijn. Hiervoor selecteren we de correcte meetapparatuur, realiseren we metingen en analyseren we soms vele gigabytes aan data. Nieuwe firmware voor converters kan ook leiden tot problemen in bestaande toepassingen of installaties. We lossen regelmatig dit soort storingen op.

In converters zit gemiddeld tien manjaar om software en regelsystemen te configureren voor een goede werking. Onze ingenieurs kunnen daarbij alle parameters in kaart brengen en zorgvuldig afstemmen. In een heterogeen electriciteitsnet met opslagsystemen en generatoren hebben converters interacties met al deze elementen. De systemen en generatoren hebben regelmatig eigen, op software gebaseerde besturing dat bestaat uit verschillende lagen. Huygens Engineers heeft ervaring met het gebruik van geavanceerde functies van converters. We beschikken over fysisch inzicht voor het configureren van generatoren en opslagsystemen en het stabiel krijgen van micronetten.

Huygens Engineers heeft specialisten in dienst die werken aan het opzetten van eilandbedrijven: losstaande elektriciteitsnetwerken zonder koppeling aan omringende gebieden. Ze hebben succesvolle pilots uitgevoerd waarbij windmolens meer dan 80% van het vermogen van het net leveren. De dieselgenerator krijgt daardoor een ondergeschikte rol. De volgende stap is het toevoegen van batterijen voor energieopslag en het opzetten van testparken met een combinatie van windmolens, zonnecellen en waar mogelijk getijdenturbines. Bij het eilandbedrijf speelt energieopslag een belangrijke rol en dat brengt nieuwe uitdagingen met zich mee. Voor deze toekomstige ontwikkelingen maken we nieuwe regelschema's en -systemen. Een van onze ingenieurs ontwerpt momenteel het regelsysteem voor de eerste waterstofproducerende windturbine van Nederland en zal hiervoor de componenten en interfaces specificeren.