Projeto e otimização de um gerador síncrono de polos lisos

Abstract

É apresentado, nesta dissertação, o projeto de um gerador síncrono de polos lisos, quatro polos, de 17,5 MVA, seguido de sua otimização por algoritmo genético com o objetivo de alcançar a máxima razão de curto-circuito (RCC) sem modificar as dimensões externas de uma máquina WEG padrão, com o mínimo de comprometimento das demais características. A escolha do RCC como função objetivo é motivada por uma presente necessidade de um segmento específico do mercado de energia brasileiro que tem crescido significativamente na última década: a geração e venda de energia elétrica proveniente da indústria sucroalcoleira. A razão de curto-circuito (RCC) define a capacidade de recuperação rápida de um gerador diante de flutuações da rede o que a torna uma característica altamente desejável para um gerador operando nestas condições. Por outro lado, altos valores de RCC significam o aumento das perdas Joule no rotor, o que leva a um aumento de seu volume e consequentemente ao aumento dos custos de fabricação da máquina. O equilíbrio entre preservar as principais dimensões e alcançar o requisito técnico desejado é o objetivo deste trabalho.

This dissertation presents the design of a 17.5MVA four poles round rotor synchronous generator, following by a genetic algorithm optimization in order to meet the maximum short circuit ratio (SCR) maintaining the main external dimensions of a standard WEG machine, without compromising the other performance requirements. The choice of SCR as an objective function is motivated by a present need of a specific segment of Brazilian energy market that has been growth significantly for the last decade: generation and selling of electric energy from sugarcane industry. SCR defines the generator capacity of fast recovering facing grid fluctuations, becoming highly desirable if the generator is connected to the grid. In counterpart larger SCR also means larger air gap, which implies in an increase of Joule losses of rotor, leading to an increase of rotor volume and to higher costs. The balance between preserving cost through keeping the generator main dimensions and achieving technical requirements is the purpose of this work.