Diseño de un generador síncrono de flujo axial con imanes permanentes mediante el uso de una herramienta computacional de análisis de elementos finitos - García Brown, Samuel; Hall Mitre, Edilberto (Panamá : Universidad Tecnológica de Panamá, 2010)
La forma más eficiente para captar la energía del viento es mediante turbinas eólicas, las cuales han sido desarrolladas desde 1980 con la construcción de modelos de 20 a 30 kW. Actualmente, los países más industrializados cuentan con potencias instaladas de hasta 35 GW: lo que equivale a 30 veces la capacidad instalada en Panamá. Esta tecnología no ha sido muy explotada en Panamá, tanto en términos de gran escala (MW) como a pequeña escala (cientos o miles de W). El elemento principal con el que cuenta la turbina eólica es el generador eléctrico, el cual se encarga de transformar la energía mecánica en eléctrica. Existen distintos tipos de generadores eléctricos de acuerdo a su tecnología, en donde uno muy usado para la aplicación eólica es el Generador Síncrono de Flujo Axial con Imanes Permanentes (AFPMSG según sus siglas en inglés). Esta tecnología es introducida y estudiada en este trabajo. Este trabajo de tesis se basa en el diseño de un AFPMSG a partir de su modelado y simulación. El trabajo será dividido en tres partes: la primera consiste en el dimensionamiento de la máquina a partir de un programa iterativo de optimización; la segunda, en la evaluación del comportamiento de la máquina desde el punto de vista electromagnético mediante el Análisis de Elementos Finitos (FEA según sus siglas en inglés); y, por último, la iteración de los dos procesos mencionados anteriormente para elegir una máquina con las características deseadas. Como objetivo principal de este trabajo se tiene el desarrollar un procedimiento de diseño para la construcción de un AFPMSG, utilizando un programa basado en iteraciones de datos para el cálculo de la geometría de la máquina, y un software de FEA para analizar el flujo magnético. El trabajo se realiza en la Dirección de Investigación de la Vice-Rectoría de Investigación, Postgrado y Extensión de la Universidad Tecnológica de Panamá, como aporte al proyecto llamado Sistema Integrado Nacional de Fuentes Renovables de Energía (SINFRE), que tiene como objetivo principal desarrollar sistemas de generación eléctrica a partir de fuentes renovables de energía. En el proyecto SINFRE se construyó un AFPMSG, y se llevará a cabo la construcción de un segundo prototipo tomando en cuenta el proceso de diseño planteado en este trabajo. El capítulo 1 contiene una breve teoría del comportamiento físico del generador síncrono a estudiar. El comportamiento eléctrico del AFPMSG está regido por la teoría de los generadores síncronos. Se presenta el modelo matemático de la teoría eléctrica del generador y las propiedades de los materiales magnéticos junto con los tipos de imanes permanentes que suelen ser utilizados en estas máquinas. En el capítulo 2 se definen los parámetros de diseño geométricos y magnéticos que gobiernan el comportamiento físico de la máquina de flujo axial. También se presenta el proceso de diseño y la creación del programa computacional para el dimensionamiento inicial de un modelo específico. En el capítulo 3 se definen las características del programa de FEA para su posterior aplicación en el modelo desarrollado en el capítulo anterior. Además, se realiza una comparación del método de análisis propuesto con una máquina construida en el laboratorio del proyecto, SINFRE para validar los resultados obtenidos. Para finalizar, se dan las conclusiones de los resultados obtenidos del modelado y la simulación. Se complementa el trabajo con los apéndices, que muestran: las líneas de comando desarrolladas para los programas de dimensionamiento de la geometría y FEA, y el glosario de términos. (Resumen tomado de la fuente).
Capítulo 1. Características principales del generador síncrono de flujo axial con imanes permanentes. -- Capítulo 2. Diseño de la máquina de flujo axial. -- Capítulo 3. Simulación del AFPMSG mediante FEA.
Tesis (
Incluye bibliografía, hojas 58-59.
LINEL
Samuel García Brown.
Keywords: Diseño asistido por computador; Método de elementos finitos; Tesis y disertaciones académicas; Licenciatura en Ingeniería Electromecánica