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Resumo(s)
This work presents the development of a methodology for designing a permanent magnet synchronous generator (PMSG) with magnets mounted on the rotor surface, a machine with several practical applications.
The focus of this dissertation was focused on small wind energy applications, a renewable energy source in exponential growth. The chosen topology presents a great competitive advantage over other electric machines, since it offers the possibility of assembly with a high number of poles, thus eliminating the need for a transmission box in this way reducing the number of mechanical parts in the assembly.
Soughted to implement a project methodology where it was possible to obtain all project parameters in a direct and simplified way.
The procedure used analytical equations to the develop a step-bystep design methodology that presented as output all physical dimensions of the machine and all electrical parameters such as voltage, current, power, load angle, armature resistance, synchronous inductance, losses etc.
To obtain the complete model of the machine several models present in different literatures were gathered, and then adapted to fit in the chosen topology and in the same calculation flow.
To verify the project, we used a commercial software that uses the finite element method with a high precision in simulations. The proposed method produced as a result a 7.5 kVA Synchronous Generator, 300 RPM and 20 poles. The rated voltage and frequency similar to those of the European electricity network. The values were
verified and presented the expected accuracy.
Este trabalho aborda o desenvolvimento de uma metodologia para projetar-se um gerador síncrono de ímãs permanentes (PMSG) com ímãs montados sobre a superfície do rotor, máquina com diversas aplicações práticas. O foco desta dissertação concentrou-se em pequenos aproveitamentos eólicos, fonte renovável de energia em crescimento exponencial. A topologia escolhida apresenta grande vantagem competitiva em relação a outras máquinas elétricas, uma vez que proporciona a possibilidade de montagem com um elevado número de polos, assim eliminando a necessidade de uma caixa de transmissão desta maneira reduzindo o número de partes mecânicas no conjunto. Buscou-se implementar uma metodologia de projeto onde é possível obter todos os parâmetros de projeto de maneira direta e simplificada. O procedimento utilizou de equações analíticas para o desenvolvimento de uma metodologia de projeto passo-a-passo que apresentou como saída todas as dimensões físicas da máquina e todos os parâmetros elétricos tais como a tensão, corrente, potência, ângulo de carga, resistência de armadura, indutância síncrona, perdas, etc. Para obter o modelo completo da máquina diversos modelos presentes em diferentes literaturas foram reunidos, e então adaptados para que se encaixassem na topologia escolhida e em um mesmo fluxo de cálculo. Para verificar o projeto utilizou um software comercial conceituado que utiliza do método dos elementos finitos e elevada precisão em simulações. O método proposto produziu como resultado um Gerador Síncrono de 7,5 kVA, 300 RPM e 20 polos. A tensão e a frequência nominais similares aos valores da rede elétrica europeia. Os valores foram verificados e apresentaram resultados similares.
Este trabalho aborda o desenvolvimento de uma metodologia para projetar-se um gerador síncrono de ímãs permanentes (PMSG) com ímãs montados sobre a superfície do rotor, máquina com diversas aplicações práticas. O foco desta dissertação concentrou-se em pequenos aproveitamentos eólicos, fonte renovável de energia em crescimento exponencial. A topologia escolhida apresenta grande vantagem competitiva em relação a outras máquinas elétricas, uma vez que proporciona a possibilidade de montagem com um elevado número de polos, assim eliminando a necessidade de uma caixa de transmissão desta maneira reduzindo o número de partes mecânicas no conjunto. Buscou-se implementar uma metodologia de projeto onde é possível obter todos os parâmetros de projeto de maneira direta e simplificada. O procedimento utilizou de equações analíticas para o desenvolvimento de uma metodologia de projeto passo-a-passo que apresentou como saída todas as dimensões físicas da máquina e todos os parâmetros elétricos tais como a tensão, corrente, potência, ângulo de carga, resistência de armadura, indutância síncrona, perdas, etc. Para obter o modelo completo da máquina diversos modelos presentes em diferentes literaturas foram reunidos, e então adaptados para que se encaixassem na topologia escolhida e em um mesmo fluxo de cálculo. Para verificar o projeto utilizou um software comercial conceituado que utiliza do método dos elementos finitos e elevada precisão em simulações. O método proposto produziu como resultado um Gerador Síncrono de 7,5 kVA, 300 RPM e 20 polos. A tensão e a frequência nominais similares aos valores da rede elétrica europeia. Os valores foram verificados e apresentaram resultados similares.
Descrição
Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Palavras-chave
Sychronous generator Project methodology Electrical machines Permanent magnets