UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Electromagnetic procedures to support main components design of synchronous machines
Autor(es): SILVA, Paulo Victor Viana da
Primeiro Orientador: BORTONI, Edson da Costa
metadata.dc.contributor.advisor-co1: ECHEVERIA, Jorge Johnny Rocha
Resumo: Os geradores síncronos provaram ao longo das décadas ser a solução viável para sistemas elétricos trifásicos e se consolidaram como peça vital em usinas em que a fonte de energia é renovável, como hidráulica ou eólica. Assim, com um aumento constante das preocupações ambientais nos tempos atuais, também se espera um aumento no uso de máquinas síncronas, juntamente com mais pesquisa e desenvolvimento. Um desafio seria integrar o conhecimento tradicional consolidado com ferramentas computacionais modernas. Já que, quando se trata de máquinas elétricas, existe mais de um procedimento ou técnica para resolver a mesma questão, muitas combinações de novos algoritmos e livros de um século atrás ainda têm espaço para serem abordadas. Este trabalho propõe e desenvolve um conjunto de ferramentas para permitir a análise de efeitos magnéticos em uma máquina de pólo saliente com soluções gerais, precisas e rápidas, aplicando o que foi ensinado pelos primeiros “maquinistas”, como Tingley e Park, ao lado do MATLAB e Método dos Elementos Finitos. Seus objetivos são obter a Força Magnetomotriz e a Densidade do Fluxo Magnético de uma determinada máquina para então, em trabalhos futuros, calcular a matriz de indutância. O MMF é calculado por meio de Tingley Box, Matriz de enrolamento e Série de Fourier, permitindo a análise para cada curva. A densidade do fluxo é calculada por meio da Análise de Elementos Finitos, que permite o cálculo dos fatores de invólucro que suportam a precisão da ferramenta, comparando-a com os benchmarks dos fabricantes. Ao final, é apresentado um guia em MATLAB, que agrega tudo o que está exposto em uma interface amigável.
Abstract: Synchronous generators have proven over the decades to be the feasible solution for three-phase power systems and have consolidated as the vital piece in power plants in which the source of energy is renewable, as hydraulic or wind. Thus, with a constant increase in environmental concerns in current times, it is also expected an increase in synchronous machine usage, along with more research and development. A challenge would be to integrate the traditional consolidated knowledge with modern computational tools. Since when it comes to electrical machines, there is more than one procedure or technique to solve the same question, many combinations of new algorithms and books from a century ago have yet space to be approached. This work proposes and develops a set of tools to allow the analysis of magnetics effects in a salient pole machine with general, accurate, and fast solutions, applying what has been taught for the first “machinerists”, as Tingley and Park, alongside with MATLAB and Finite Element Method. Its objectives are to get Magnetomotive Force and Magnetic Flux Density of a given machine so then, in future work, to calculate the inductance matrix. MMF is calculated through Tingley Box, Winding Matrix, and Fourier Series, allowing the analysis for every single turn. Flux density is calculated through Finite Element Analysis, which allows the calculation of enclosure factors that support the accuracy of the tool by comparing it with manufacturers' benchmarks. In the end, a guide in MATLAB is shown, which aggregates everything exposed with a user-friendly interface.
Palavras-chave: Enclosure factor
Finite element analysis
Magnetic simulation
Magnetomotive force
Salient poles
Synchronous generators
Winding distribution
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELÉTRICA::SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA
Idioma: eng
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Elétrica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2231
Data do documento: 28-Fev-2020
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