Projeto ótimo de um gerador síncrono de polos salientes

Abstract

Geradores síncronos de polos salientes (GSPS) são equipamentos não seriados que possuem alto valor agregado. Neste trabalho buscou-se desenvolver um algoritmo para dimensionar um gerador, determinar seu desempenho e por fim otimizá-lo. Um modelo analítico para a máquina foi desenvolvido, sendo o mesmo validado através de comparação com simulação numérica através do método de elementos finitos (MEF). A otimização é baseada em algoritmos genéticos multiobjetivo, sendo os objetivos maximizar o rendimento e minimizar o custo da máquina. Também foram impostas restrições para determinar a faixa de desempenho do gerador. Para calcular o custo da máquina foi criada a variável fator custo que leva em consideração a influência do material ferromagnético e do cobre no cálculo da máquina. Ao fim da execução do algoritmo é apresentada um gráfico que relaciona todas as soluções encontradas e são destacadas as soluções não dominadas. A partir das soluções não dominadas é feita a simulação e escolhida a melhor solução para o problema apresentado. Por fim, é feita a comparação da geometria inicial com as geometrias otimizadas não dominadas.

Abstract: Salient pole synchronous generators (GSPS ? in portuguese) are non-serial equipment and have high added value. This work aims to develop an algorithm to size a generator, determine its performance and finally optimize it. An analytical model for the machine was developed and validated by comparing it with numerical simulation based on the finite element method (FEM). The optimization is based on multiobjective genetic algorithms, being the objectives maximization of the yield and minimization of the machine cost. Restrictions were also imposed to determine the generator performance range. To calculate the cost of the machine, a cost factor variable which takes into account the influence of ferromagnetic material and copper in the calculation of the machine was defined. At the end of the algorithm execution, a graph is presented that lists all the solutions found and the non-dominated solutions are highlighted. From the non-dominated solutions the simulation is made and the best solution for the presented problem is chosen. Finally, the initial geometry is compared with the non-dominated optimized geometry.