Contribuição à modelagem de testes de diagnóstico de curto-circuitos interlaminares em estatores de turboalternadores

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Contribuição à modelagem de testes de diagnóstico de curto-circuitos interlaminares em estatores de turboalternadores

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Título: Contribuição à modelagem de testes de diagnóstico de curto-circuitos interlaminares em estatores de turboalternadores
Autor: Müller, Juliana Luísa
Resumo: Os estatores de turboalternadores estão sujeitos a defeitos do tipo curto-circuito interlaminar. Esses defeitos induzem pontos quentes que podem ter um impacto sobre a performance da máquina, podendo causar danos irreversíveis. Neste trabalho, este tipo de curto-circuito, bem como os testes utilisados para seu diagnóstico, foram estudados com o auxílio da técnica de elementos finitos 3D em eletromagnetismo. Uma das dificuldades inerentes à modelagem numérica de curto-circuitos interlaminares está nos fatores de escala (na diferença importante entre as dimensões do estator, dos curto-circuitos e do verniz isolante entre lâminas). Uma simples modelagem por elementos finitos da geometria real (empilhamentos de lâminas, representação do isolante...) acarretaria num número exagerado de incógnitas em relação à potência de cálculo normalmente disponível. Então, para representar pacotes de lâminas, foram utilizados métodos de homogeneização, associados a uma metodologia para a escolha das regiões a serem homogeneizadas. Esta aproximação foi validada a partir de resultados de um protótipo experimental, considerando os defeitos sob diferentes condições (posição, dimensões...). Os dois principais testes de diagnóstico utilizados industrialmente também foram modelados na presença desses defeitos: o teste El Cid, a baixo fluxo, e o teste a 80% do fluxo nominal com detecção térmica. O estudo realizado mostra a importância de certos parâmetros, tais como a extensão do defeito e as características dos materiais, sobre os sinais lidos nos testes. Esta propriedade pode ser observada através da sensibilidade dos testes de diagnóstico simulados em diversas condições.<br>Abstract: Turbogenerator stators are subject to faults such as interlaminar short circuits. These faults induce hot spots which may have an impact on the machine performances, leading in certain cases to irreversible damages. In this work, the short circuits, as well as the most commonly used diagnosis tests, have been studied using a 3D finite element method electromagnetic approach. One of the difficulties inherent in numerical modelling of nterlaminar short circuits is to take account of the scale factor between the different parts that are involved in such problem (dimensions of the stator, short circuits and insulating varnish between laminations). A simple finite element modelling of the real geometry (lamination stack, insulation representation#) would imply a much too large number of unknowns regarding the calculation power which is classically available. Thus, in this work, to represent lamination stacks, homogenization techniques have been associated to a methodology to choose the homogenized and non-homogenized (including the fault) zones. The approach has been validated through results from an experimental prototype consideringfaults under different conditions (position, size#). Moreover, both main diagnosis tests, used in the industry to detect such faults, have also been modelled in the presence of a fault: the El Cid test, at low flux, and the test at 80% of the rated flux with thermal detection. The study which has been carried out hows the importance of certain parameters, such as the fault size and the material characteristics, on the diagnosis test results. This appears in particular through the diagnosis tests sensibility in these different conditions.
Descrição: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2012.
URI: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/106729
Data: 2012


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