Publicação: Análise teórica e experimental da utilização de gerador de indução trifásico na configuração fukami para excitação rotativa de geradores síncronos.
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA
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Silva, Fernando Bento
Resumo
A tese apresenta o estudo de uma topologia não convencional de excitatriz rotativa para geradores síncronos. Com o objetivo de destacar as vantagens desta topologia em relação à excitatriz PMG (Permanent Magnetic Generator) utilizada em grupos geradores a diesel, o presente trabalho propõe a aplicação de um gerador de indução trifásico autoexcitado (GITA) com rotor em gaiola, operando como gerador de indução monofásico conectado na configuração Fukami (GICF) como excitatriz rotativa. Para a realização desse estudo, é utilizada uma máquina de indução trifásica de 6 polos e 0,37 kW, ligada ao mesmo eixo do sistema de geração composto por uma máquina síncrona trifásica de 3 kVA e 4 polos salientes, além de uma máquina de corrente contínua de 2 kW. A máquina de indução utiliza a configuração Fukami para gerar uma tensão monofásica, que é retificada para alimentar o campo do gerador síncrono. Essa tensão gerada é controlada por um sistema de controle PI para manter o nível de tensão da geração constante, e um sistema de controle de velocidade também é utilizado para manter a frequência de geração constante. Assim, a forma de atuação desta excitatriz proposta apresentou bons resultados dentro dos valores estabelecidos, além de atender aos aspectos ambientais relacionados à substituição e às possibilidades econômicas. Para tanto, a performance desta excitatriz, juntamente com o sistema de controle de tensão, será testada com o gerador síncrono submetido a carga dinâmica. Neste contexto, a validação da proposta da tese é realizada comparando os resultados experimentais e computacionais da performance deste sistema de geração.
Abstract
The thesis presents the study of a non-conventional topology of a rotating exciter for synchronous generators. With the aim of highlighting the advantages of this topology compared to the PMG (Permanent Magnetic Generator) exciter used in diesel generator sets, this work proposes the application of a self-excited three-phase induction generator (SEIG) with a squirrel cage rotor, operating as a single-phase induction generator connected in the Fukami configuration (SEIG-Fukami) as a rotating exciter. For this study, a three-phase induction machine with 6 poles and 0.37 kW is used, coupled to the same shaft as a generation system composed of a three-phase synchronous machine of 3 kVA and 4 salient poles, along with a 2 kW direct current machine. The induction machine utilizes the Fukami configuration to generate a single-phase voltage, which is rectified to feed the field of the synchronous generator. This generated voltage is controlled by a PI control system to maintain a constant voltage level, and a speed control system is also employed to ensure a constant generation frequency. Thus, the proposed exciter showed good performance within the established values, in addition to addressing environmental aspects related to substitution and economic possibilities. Therefore, the performance of this exciter, along with the voltage control system, will be tested with the synchronous generator subjected to dynamic load. In this context, the validation of the thesis proposal is carried out by comparing experimental and computational results of the performance of this generation system.
Palavras-chave
Excitatriz rotativa, Gerador de indução, Autoexcitado, Fukami, Gerador síncrono, Rotary exciter, Induction generator, Self-excited, Synchronous generator
Citação
METELLO, Elzio. Análise teórica e experimental da utilização de gerador de indução trifásico na configuração fukami para excitação rotativa de geradores síncronos. 2024. 131 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.724.