Resumo:
A utilização de geradores síncronos de polos lisos em Pequenas Centrais Hidrelétricas visa auxiliar na viabilidade do empreendimento como um todo, a partir da melhora do fator de aproveitamento da máquina e das reduções de volume de matéria prima e tempo envolvido no ciclo de fabricação. Neste contexto, esta dissertação tem como objetivo desenvolver uma metodologia de cálculo analítico para pré-dimensionamento do circuito magnético de geradores de rotor cilíndrico que permita obter resultados satisfatórios de forma simples e rápida, sem o emprego de modelos em elementos finitos.
Para tanto, é apresentada uma sequência de procedimentos que permite definir o fluxo magnético na linha do entreferro e as dimensões das partes ativas do gerador. A simulação em elementos finitos da geometria obtida por meio da metodologia analítica proposta, permite avaliar a forma de onda do fluxo magnético no entreferro e observar a existência de uma convergência satisfatória de resultados. Considerando curvas de magnetização de materiais comumente empregados em hidrogeradores, cálculos do circuito magnético para as condições em vazio, nominal e curto-circuito são realizados. Deste modo, as correntes de excitação nas respectivas condições são obtidas, permitindo a elaboração das curvas de saturação em vazio e em curto-circuito e a partir destas, o cálculo das reatâncias síncronas de eixo direto e da relação de curto-circuito. Como estudo de caso, parâmetros obtidos a partir da metodologia apresentada são comparados com dados provenientes do ensaio de comissionamento de um gerador de polos lisos em operação.
