Visando analisar o comportamento de um gerador de ímãs permanentes a partir de diferentes pontos de carga aplicada, quantificando a magnetização dos ímãs presentes, desenvolveu-se um protótipo com desenho propício à adaptação para geradores eólicos. Como o objetivo é a obtenção do comportamento da magnetização dos ímãs permanentes com vários pontos de carga acoplada, optou-se pela utilização de ímãs de ferrite, com valor médio da densidade de fluxo magnético remanente (Br) igual a 0,39 T. Desta forma, o valor da carga acoplada não necessita atingir valores elevados para verificação da variação do comportamento da tensão após aplicação de carga, facilitando a avaliação de possível desmagnetização parcial ou total dos ímãs instalados. Adicionalmente é estudada divisão de carga do gerador, com tensão de saída retificada, operando em paralelo com um barramento C.C. ou banco de baterias. É apresentada uma abordagem analítica de estudo da desmagnetização dos ímãs permanentes do gerador, bem como um levantamento experimental do mesmo. Conduta semelhante é adotada no estudo da divisão de carga. / Aiming to analyze the performance of a permanent magnet generator, operating under variable load and quantifying the corresponding condition of its magnets, we have developed a prototype adaptable to wind generators. As one of the purposes of this work is to study the magnetic performance of the permanent magnets in several points of load, we have chosen ferrite magnets with average remanence (Br) of 0.39 T. Thus, even light variations in load are enough to verify the variation of the generated voltage, which eases the rating of total or partial demagnetization of the installed magnets. Additionally, we study load share of that generator, with rectified output, operating in parallel with D.C. bus or battery bank. An analytic approach of demagnetization of the generator\'s permanent magnets is also presented, as well as an experimental survey of it. A similar procedure is adopted in the study of the load share.

Visando analisar o comportamento de um gerador de ímãs permanentes a partir de diferentes pontos de carga aplicada, quantificando a magnetização dos ímãs presentes, desenvolveu-se um protótipo com desenho propício à adaptação para geradores eólicos. Como o objetivo é a obtenção do comportamento da magnetização dos ímãs permanentes com vários pontos de carga acoplada, optou-se pela utilização de ímãs de ferrite, com valor médio da densidade de fluxo magnético remanente (Br) igual a 0,39 T. Desta forma, o valor da carga acoplada não necessita atingir valores elevados para verificação da variação do comportamento da tensão após aplicação de carga, facilitando a avaliação de possível desmagnetização parcial ou total dos ímãs instalados. Adicionalmente é estudada divisão de carga do gerador, com tensão de saída retificada, operando em paralelo com um barramento C.C. ou banco de baterias. É apresentada uma abordagem analítica de estudo da desmagnetização dos ímãs permanentes do gerador, bem como um levantamento experimental do mesmo. Conduta semelhante é adotada no estudo da divisão de carga. / Aiming to analyze the performance of a permanent magnet generator, operating under variable load and quantifying the corresponding condition of its magnets, we have developed a prototype adaptable to wind generators. As one of the purposes of this work is to study the magnetic performance of the permanent magnets in several points of load, we have chosen ferrite magnets with average remanence (Br) of 0.39 T. Thus, even light variations in load are enough to verify the variation of the generated voltage, which eases the rating of total or partial demagnetization of the installed magnets. Additionally, we study load share of that generator, with rectified output, operating in parallel with D.C. bus or battery bank. An analytic approach of demagnetization of the generator\'s permanent magnets is also presented, as well as an experimental survey of it. A similar procedure is adopted in the study of the load share.

This thesis focused on creating a model of a small hydropower plant model (SHPP) and a part of the electricity network in the simulation software "PSCAD" (basing on real sources). The model will be specified on the basis of the data obtained from the measurements to correspond with the real equipment.

Resumo: A proposta desta dissertação foi a de apresentar o desempenho de uma microcentral hidrelétrica, instalada no Centro de Energias Renováveis da Unesp, Campus Guaratinguetá. As análises apresentadas são de desempenho elétrico e mecânico. A microcentral hidrelétrica utiliza roda Pelton com 0,4m de diâmetro no ponto de incidência do jato de água. O gerador utilizado foi com rotor de ímãs permanentes de ferrite. Tanto o gerador quanto a microusina são de baixo custo de aquisição e instalação. Foram feitos os testes em bancada com o gerador aproximando o máximo possível das condições ideais de funcionamento. Também foram realizadas algumas alterações físicas na microhidrelétrica para manter a rotação constante com a variação de carga. Utilizaram-se cargas resistivas e não-lineares. Os resultados contribuíram para a melhoria da qualidade da energia e o controle do fluxo de água no processo de geração de energia. O conjunto composto de gerador e a turbina Pelton, durante o experimento, apresentaram rendimentos eletromecânicos da ordem de 20% a 30% comparados com a teoria. / Abstract: This proposal of this work is to demonstrate the performance of a Micro- Hydroelectrical Powerplant (MHP), which has been installed at the UNESP – FEG - Renewable Energy Center, in Guaratinguetá-SP. The present analysis refers to the electrical and mechanical performances. The micro-hydroelectrical powerplant employs a Pelton turbine with a diameter of 0,4m at the incidence of water flow. The generator is provided with permanent ferrite magnet rotor. Costs were low for both the acquisition of parts and installation of the generator and the micro-hydroelectrical powerplant. Bench tests carried out with the generator reached the maximum possible ideal functioning conditions. Some physical modifications were necessary to maintain constant rotation with load variations. Resistive and non-linear loads were used in the essays. The results contributed for an improvement in the quality of energy and the control of water flow in the process of generating energy. The assembly composed of the generator and the Pelton turbine presented an electro-mechanical revenue between 20% to 30%. / Orientador: Teófilo Miguel de Souza. / Coorientador: Pedro Magalhães Sobrinho. / Banca: Samuel Euzedice de Lucena. / Banca: Osiris Cancigliere Junior. / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-03Bitstream added on 2014-06-13T20:00:00Z : No. of bitstreams: 1 almeida_jlcn_me_guara.pdf: 1246383 bytes, checksum: bca809ae8bb8fe32b7de24055d2e53d7 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A proposta desta dissertação foi a de apresentar o desempenho de uma microcentral hidrelétrica, instalada no Centro de Energias Renováveis da Unesp, Campus Guaratinguetá. As análises apresentadas são de desempenho elétrico e mecânico. A microcentral hidrelétrica utiliza roda Pelton com 0,4m de diâmetro no ponto de incidência do jato de água. O gerador utilizado foi com rotor de ímãs permanentes de ferrite. Tanto o gerador quanto a microusina são de baixo custo de aquisição e instalação. Foram feitos os testes em bancada com o gerador aproximando o máximo possível das condições ideais de funcionamento. Também foram realizadas algumas alterações físicas na microhidrelétrica para manter a rotação constante com a variação de carga. Utilizaram-se cargas resistivas e não-lineares. Os resultados contribuíram para a melhoria da qualidade da energia e o controle do fluxo de água no processo de geração de energia. O conjunto composto de gerador e a turbina Pelton, durante o experimento, apresentaram rendimentos eletromecânicos da ordem de 20% a 30% comparados com a teoria. / This proposal of this work is to demonstrate the performance of a Micro- Hydroelectrical Powerplant (MHP), which has been installed at the UNESP FEG - Renewable Energy Center, in Guaratinguetá-SP. The present analysis refers to the electrical and mechanical performances. The micro-hydroelectrical powerplant employs a Pelton turbine with a diameter of 0,4m at the incidence of water flow. The generator is provided with permanent ferrite magnet rotor. Costs were low for both the acquisition of parts and installation of the generator and the micro-hydroelectrical powerplant. Bench tests carried out with the generator reached the maximum possible ideal functioning conditions. Some physical modifications were necessary to maintain constant rotation with load variations. Resistive and non-linear loads were used in the essays. The results contributed for an improvement in the quality of energy and the control of water flow in the process of generating energy. The assembly composed of the generator and the Pelton turbine presented an electro-mechanical revenue between 20% to 30%.

This thesis focused on creating a model of a small hydropower plant model (SHPP) and a part of the electricity network in the simulation software "PSCAD" (basing on real sources). The model will be specified on the basis of the data obtained from the measurements to correspond with the real equipment.

Este trabalho apresenta as características básicas de uma máquina elétrica com fluxo axial, ímãs permanentes, rotor duplo e estator com enrolamentos toroidais montado entre os rotores. A máquina foi construída no Laboratório de Máquinas Elétricas, Acionamentos e Energia da Escola de Engenharia da UFRGS. O trabalho contém modelos analíticos para as induções magnéticas dos ímãs permanentes e dos enrolamentos de armadura. A partir dos modelos foram desenvolvidas expressões para o cálculo de forças eletromotrizes e de conjugados, sendo utilizado um software de matemática simbólica para realização dos cálculos. É apresentada uma comparação entre os resultados obtidos através do modelo analítico e os resultados obtidos por simulação numérica. Alguns resultados são comparados também com valores experimentais. As expressões para o cálculo de conjugado desenvolvido pela máquina serão detalhadas em uma etapa posterior. Foi obtida uma razoável coerência entre os dados comparados. / This work presents the basic features of an axial flux, permanent magnet, double rotor and toroidal windings mounted between the rotors. The machine was built in the Laboratory of Electrical Machines, Drives and energy of the School of Engineering of the Federal University of Rio Grande do Sul. The work contains analytical models of permanent magnets and armature windings magnetic inductions. Based in models, expressions of electromotive forces and torques were derived. The calculations were performed with a symbolical mathematical software. It is presented a comparison between results obtained with analytical model and results of the numerical simulation. Some comparisons include experimental results. The expressions of machine torque will be detailed in a next phase. The compared results present an acceptable conformity.

Este trabalho apresenta as características básicas de uma máquina elétrica com fluxo axial, ímãs permanentes, rotor duplo e estator com enrolamentos toroidais montado entre os rotores. A máquina foi construída no Laboratório de Máquinas Elétricas, Acionamentos e Energia da Escola de Engenharia da UFRGS. O trabalho contém modelos analíticos para as induções magnéticas dos ímãs permanentes e dos enrolamentos de armadura. A partir dos modelos foram desenvolvidas expressões para o cálculo de forças eletromotrizes e de conjugados, sendo utilizado um software de matemática simbólica para realização dos cálculos. É apresentada uma comparação entre os resultados obtidos através do modelo analítico e os resultados obtidos por simulação numérica. Alguns resultados são comparados também com valores experimentais. As expressões para o cálculo de conjugado desenvolvido pela máquina serão detalhadas em uma etapa posterior. Foi obtida uma razoável coerência entre os dados comparados. / This work presents the basic features of an axial flux, permanent magnet, double rotor and toroidal windings mounted between the rotors. The machine was built in the Laboratory of Electrical Machines, Drives and energy of the School of Engineering of the Federal University of Rio Grande do Sul. The work contains analytical models of permanent magnets and armature windings magnetic inductions. Based in models, expressions of electromotive forces and torques were derived. The calculations were performed with a symbolical mathematical software. It is presented a comparison between results obtained with analytical model and results of the numerical simulation. Some comparisons include experimental results. The expressions of machine torque will be detailed in a next phase. The compared results present an acceptable conformity.

Este trabalho apresenta as características básicas de uma máquina elétrica com fluxo axial, ímãs permanentes, rotor duplo e estator com enrolamentos toroidais montado entre os rotores. A máquina foi construída no Laboratório de Máquinas Elétricas, Acionamentos e Energia da Escola de Engenharia da UFRGS. O trabalho contém modelos analíticos para as induções magnéticas dos ímãs permanentes e dos enrolamentos de armadura. A partir dos modelos foram desenvolvidas expressões para o cálculo de forças eletromotrizes e de conjugados, sendo utilizado um software de matemática simbólica para realização dos cálculos. É apresentada uma comparação entre os resultados obtidos através do modelo analítico e os resultados obtidos por simulação numérica. Alguns resultados são comparados também com valores experimentais. As expressões para o cálculo de conjugado desenvolvido pela máquina serão detalhadas em uma etapa posterior. Foi obtida uma razoável coerência entre os dados comparados. / This work presents the basic features of an axial flux, permanent magnet, double rotor and toroidal windings mounted between the rotors. The machine was built in the Laboratory of Electrical Machines, Drives and energy of the School of Engineering of the Federal University of Rio Grande do Sul. The work contains analytical models of permanent magnets and armature windings magnetic inductions. Based in models, expressions of electromotive forces and torques were derived. The calculations were performed with a symbolical mathematical software. It is presented a comparison between results obtained with analytical model and results of the numerical simulation. Some comparisons include experimental results. The expressions of machine torque will be detailed in a next phase. The compared results present an acceptable conformity.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:08:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Nelio Neves.pdf: 3219323 bytes, checksum: 942eb8a565f853723f37d1f40fe87298 (MD5) Previous issue date: 2010-03-26 / This text reports the effort to present a proposal of a power generation system based on cage rotor Induction Electrical Machine associated to a sinusoidally-switched PWM (Pulse Width Modulation) frequency converter responsible for maintaining constant 60 Hz frequency at the generator leads. DC side at the PWM converter is nonsynchronously connected to a single-phase utility line by means of a full-bridge current-fed thyristor inverter, employing a step-down DC-DC converter in order to turn the grid injected current into a sinusoidal waveform. The proposed system allows for the operation as cogenerator in sites fed by single-phase utility net where there is availability of energetic resources. The DC capacitor voltage (Vdc) is controlled through the DC side energy balance adjusting the amplitude of the active current sent to the utility grid. The control strategy employed was the analogic proportional-integral (PI) error compensation. The system is also able to act as reactive power compensator to the AC loads as the Cdc capacitor represents a voltage source to the inverter and the three-phase diode bridge allows for bidirectional power flow between AC and DC sides. Simulation and experimental results has corroborated system viability to provide three-phase balanced regulated voltages complying with ANEEL 505/2001 Resolution and with IEEE Std 519-1992. / Este trabalho apresenta a proposta de um sistema para geração de energia elétrica baseado na Máquina de Indução Trifásica (MIT) com rotor tipo gaiola de esquilo associada a um conversor de freqüência chaveado no modo PWM (modulação por largura de pulsos na sigla em inglês) senoidal. O lado CC do conversor de frequência é conectado assincronamente à rede monofásica da concessionária através de um inversor monofásico em ponte completa a tiristores, alimentado em corrente, e de um conversor CC-CC abaixador de tensão, utilizado para modular senoidalmente a corrente injetada na rede via inversor. Este sistema permite a operação como co-gerador em localidades alimentadas por linhas monofásicas e com disponibilidade de recursos energéticos. O conversor de freqüência é responsável por manter a freqüência fundamental nos terminais do gerador de indução fixa em 60 Hz. A tensão no capacitor Ccc (Vcc) é controlada através da manutenção do balanço energético no lado CC do conversor PWM, ajustando a amplitude da corrente ativa injetada na rede monofásica em um valor adequado. A estratégia empregada para implementação do controle foi a compensação analógica tipo proporcional-integral (PI) do erro de Vcc. O sistema é ainda capaz de atuar como compensador de potência reativa para as cargas CA, já que o capacitor Ccc representa uma fonte de tensão contínua para o inversor e a ponte trifásica a diodos permite o fluxo bidiredional de energia entre os lados CA e CC do sistema. Os resultados de simulação e experimentais sustentam a viabilidade do sistema para prover tensões trifásicas equilibradas e reguladas, satisfazendo os requisitos da resolução 505/2001 da ANEEL e da norma IEEE Std 519-1992 do IEEE/ANSI.