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Uma modelagem da máquina síncrona considerando o efeito da curvatura da sapata polarAlves, Aylton José 15 April 2011 (has links)
This work develops a new mathematical model to the salient pole synchronous machines
(SPSM), based on the abc reference system. The model considers the distribution
and coil pitch factors of windings and develops a new function for the variable
air gap, generated by the curvature of the polar mass. As a result, the development
of the modeling takes into account the spatial harmonic components of: magneto
motive force MMF(θ)h, electromagnetic
ux density B(θ)h and variation function
of the air gap g(θ)h.
It is also proposed a new and simplied methodology using the locked rotor tests,
volt-ampere method, to obtain the constants of the synchronous machine design,
which allow the calculation of the modeling parameters and the terminals magnitudes
determination. It presents also contributions to traditional methods of obtaining
experimental inductances, using the locked rotor test. Yet it develops procedures
and makes the simulation of the main temporal magnitudes at the generator terminals
connected to the utility grid, electrical torque, speed, voltage and current.
The model is validated through the theoretical and experimental confrontation
of inductances, and also of the voltages and currents at the generator terminals
connected to the utility grid. / Este trabalho desenvolve uma nova modelagem matemática para as máquinas síncronas
de polos salientes (MSPS), baseada no sistema abc de referência. A modelagem
considera os fatores de distribuição e de passo de bobina dos enrolamentos
e desenvolve uma nova função para o entreferro variável, gerado pela curvatura da
sapata polar. Como conseqüência o desenvolvimento da modelagem leva em consideração os componentes harmônicos espaciais de: força magneto motriz FMM(θ)h,
densidade de uxo eletromagnético B(θ)h e da função de variação do entreferro
g(θ)h.
É também proposto uma nova e simplificada metodologia a partir dos testes de
rotor bloqueado, método volt-ampere, para a obtenção das constantes de projeto da
máquina síncrona que possibilitam os cálculos dos parâmetros da modelagem, bem
como a determinação das grandezas terminais. Também apresenta contribuições aos
métodos tradicionais de obtenção de indutâncias experimentais, a partir dos testes de
rotor bloqueado. Ainda desenvolve os procedimentos e faz a simulação das principais
grandezas temporais nos terminais do gerador conectado à rede da concessionária:
torque elétrico, velocidade, corrente e tensão.
A modelagem é convalidada através das confrontações teórico-experimental das
indutâncias, e também dos resultados de correntes e tensões nos terminais do
gerador conetado à rede da concessionária. / Doutor em Ciências
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Uma proposta de regulador automático de tensão microcontrolado para geradores síncronos isoladosAlves, Guilherme Henrique 16 September 2016 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os sistemas de controle de excitação em máquinas síncronas devem detectar com
bastante rapidez as mudanças causadas pela entrada de carga no gerador isolado e atuar no
sistema de excitação de forma rápida e eficiente, para manter a tensão terminal em níveis
desejados. Ao contrário de outros trabalhos realizados nesta área com circuitos eletrônicos
analógicos, em muitos casos, este controlador pode ser construído utilizando tecnologia
microcontrolada por possuir alto nível de eficiência no controle, circuito com flexibilidade para
implementação de diferentes estratégias de controle e baixo custo para produção.
A abordagem deste trabalho consiste em uma proposta para aplicação de um controle
de excitação automático utilizando uma malha PID, com opções de controle manual,
monitoramento de tensão terminal e temperatura de estator da máquina, utilizando um
microcontrolador PIC16F877A da empresa Microchip Technology.
Os resultados obtidos a partir de ensaios práticos em laboratório com partidas diretas de
motores de indução (1 e 2 cv) com um gerador de 2 kVA mostra que a atuação do controlador
recuperou a tensão terminal em pouco tempo, para o setpoint adotado.
E por fim, os resultados obtidos foram comparados com os tempos de resposta de outro
conhecido regulador automático de tensão encontrado no mercado, para comprovar o bom
desempenho de controle deste projeto. / The excitation control systems in synchronous machines must very quickly detect
changes caused by load increase on the isolated generator and act on the excitation system in a
rapid and efficient way in order to maintain terminal voltage at optimal desired levels. Unlike
other works related with this area which used analog-based electronic circuits, this controller
can in many case be built utilizing microcontrolled technology which is more efficient and
flexible to implement different control strategies, as well as having a low cost of production.
The approach of this research consists in a proposal to apply an automatic excitation
controller, utilizing a PID control loop, including manual adjustments and monitorings of
terminal voltage and stator temperature of the machine. It employs a PIC16F877A
microcontroller from the Microchip Technology Company.
The results obtained through practical tests in laboratory with a direct online start of
induction motors (1 and 2 HP) on a 2 kVA generator show that the controller acts to recover
the terminal voltage to the adopted setpoint in a reduced time.
Finally, the results were also compared to the time of response provided from another
well-known automatic voltage regulator found in the market, in order to prove the good control
performance of this project. / Dissertação (Mestrado)
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Estudos de desempenho dinâmico de geradores síncronos de produtores independentes em sistemas de geração distribuída via ATPDraw / Dynamic performance studies of synchronous generators of independent producers in distributed generation systems via ATPDrawPeres, Larissa Marques 19 July 2013 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work aims to analyze the dynamic performance of a synchronous
generator and its controls in a distributed generation system, as well as evaluate
the impacts of its operation when connected to the distribution grid, using for
this task the ATPDraw interface/tool of software ATP.
Within this context, it is firstly necessary to obtain suitable models to
represent the synchronous machine control systems (voltage regulator, speed
governor and stabilizer system) in ATPDraw.
Furthermore, for stability analysis, it is developed a mathematical
technique to calculate the machine power angle which is represented in
ATPDraw by a device (icon).
The adjustments of voltage and speed control system parameters are
performed by some adopted procedures which are verified using two electric
systems: the first one with a synchronous generator connected to the distribution
grid; and the second with three distinct generators forming a multimachine
system. In these systems some disturbances are applied such as load shedding
and short-circuit to accomplish the studies.
Finally, with the previous results, it is carried out some dynamic
performance studies of a synchronous generator of an independent producer
connected to a distribution grid so as to assess aspects of power quality (voltage
magnitude), stability and to evaluate the influence of machine controls during
the system response for a given load shedding. / Este trabalho tem como objetivo analisar o desempenho dinâmico de um
gerador síncrono e seus controles, num sistema de geração distribuída, assim
como avaliar os impactos causados por este quando da sua operação conectado
às redes de distribuição, utilizando a interface ATPDraw do software ATP.
Neste contexto, é primeiramente necessário obter modelos adequados para
representar os sistemas de controle da máquina síncrona (regulador de tensão e
regulador de velocidade e estabilizador do sistema) no ATPDraw.
Além disso, para análise de estabilidade é desenvolvido uma técnica
matemática para o cálculo do ângulo de potência da máquina a qual é
representada no ATPDraw por um dispositivo (ícone).
Para ajustar os parâmetros dos sistemas de controle de tensão e de
velocidade são apresentados alguns procedimentos adotados, sendo estes
verificados por meio de dois sistemas elétricos: o primeiro com um gerador
síncrono conectado a uma rede de distribuição; e o segundo composto por três
geradores distintos formando um sistema multimáquinas. Nesses sistemas são
aplicados distúrbios do tipo rejeição de carga e curto-circuito para realização dos
estudos.
Finalmente, com os resultados obtidos anteriormente, são realizados
estudos do desempenho dinâmico de um gerador síncrono de um produtor
independente, conectado a rede de distribuição, para avaliar aspectos de
qualidade de energia (magnitude de tensão), de estabilidade e verificar as
influências dos controles da máquina durante a resposta do sistema para uma
dada rejeição de carga. / Mestre em Ciências
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