Projeto e Acionamento Elétrico do Gerador Síncrono de Fluxo Axial de Baixo Custo com Emulador de Turbina Eólica

Projeto e Acionamento Elétrico do Gerador Síncrono de Fluxo Axial de Baixo Custo com Emulador de Turbina Eólica

• Autor
• João Victor de Freitas
• Co-autores
• Victor de Paula Brandão Aguiar , Thyago Chrystiann da Silva Lopes
• Resumo

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  A geração de energia distribuída tem sido muito utilizada em unidades consumidoras (UC's) residenciais e comerciais, tendo como tipo de energia, a energia solar fotovoltaica. Dessa forma, por meio da quantidade de energia produzida por estes sistemas, o consumidor pode ter um abatimento no valor da sua fatura de energia e ainda acumular créditos que podem ser utilizados posteriormente. Além da energia solar fotovoltaica, pode ser utilizada a energia eólica, por meio de geradores, porém, a aplicação de um gerador eólico convencional em um meio urbano pode ser inviável devido a certos fatores como os ruídos gerados. Além dos ruídos, o alto custo de um gerador convencional torna a instalação inviável para uso residencial. Como alternativa para evitar os problemas citados, este trabalho propõe o uso de um gerador de fluxo axial, que apresenta baixo custo de manufatura e baixos níveis de ruído em relação à maioria dos geradores eólicos. Antes do uso prático do gerador proposto, faz-se necessário testar a sua capacidade de geração, o que pode ser feito através do acoplamento de seu eixo ao eixo de um motor CC shunt. Para realizar estes testes faz-se necessário ter um conhecimento sobre o funcionamento do motor em carga e saber como realizar o controle do motor na velocidade desejada. Devido a pandemia e a suspensão das atividades presenciais na UFERSA, os testes em laboratório com o motor e o gerador não puderam ser realizados. Desta forma, a pesquisa foi redirecionada para execução de simulações com a ferramenta XCOS do software livre SciLab. Para os testes com simulação o motor CC shunt, este foi modelado no domínio da frequência, e com isso foi encontrado um modelo matemático de representação do motor CC shunt, que não é comumente encontrado na literatura de modelagem de sistemas dinâmicos. Com tal modelo, é possível simular qualquer motor do mesmo tipo, sendo necessário apenas alterar as constantes elétricas do modelo desenvolvido, como resistências, indutâncias e as constantes mecânicas, como a inércia do eixo. Com o modelo na forma de diagrama de blocos, foi feito simulação do motor alimentado com a tensão nominal onde foram obtidos os gráficos da velocidade do eixo, torque eletromecânico, potência no eixo, corrente de campo e de armadura. Além disso, foi projetado e implementado através de simulação um controlador proporcional para controle da velocidade do motor até 400 RPM. Posteriormente, projetou-se e simulou-se um controlador PI pelo método da alocação de zeros. Para tanto, foi necessário linearizar o sistema, porém não foi obtida uma resposta satisfatória concluindo que este motor CC com tal ligação apresenta uma forte não linearidade que será avaliada na continuidade da pesquisa.

• Palavras-chave
• Gerador Síncrono de Fluxo Axial sem Ranhuras e Culatra Reduzida, Motor CC shunt, Controlador PI, XCOS, Controlador Não Linear.
• Área Temática
• Engenharias

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