Diseño de generadores sincronicos de imanes permanentes de velocidad variable para turbinas eolicas

Abstract

En este trabajo de tesis, en una primera parte, se analizan y desarrollan modelospara el diseño de máquinas eléctricas de imanes permanentes (MIP) con el objetivode aumentar la densidad de potencia y evaluar su desempeño ante eventuales fallaspor desmagnetización de los imanes permanentes. En la segunda parte se presenta eldiseño analítico de un generador de imanes permanentes de 33,5 kW, la verificacióndel diseño usando el método de los elementos finitos y la correspondiente validaciónexperimental mediante un prototipo destinado a formar parte de un sistema de ge-neración electro-eólica, desarrollado como parte de los trabajos de tesis, en el marcode un proyecto de transferencia entre el GEA-UNRC, el INTELYMEC-UNICEN y laempresa INVAP Ing En primer lugar se analiza la incidencia de las formas de onda de fuerza electro-motriz inducida y corriente sobre la potencia de una MIP genérica. Tomando comobase los resultados de este análisis se proponen modelos analíticos para representarla fuerza electromotriz inducida y el par de reluctancia en MIP de paso fraccionarioy bobinados concentrados de simple capa Se analiza el efecto de la desmagnetización parcial del rotor para distintas cone-xiones de los bobinados del estator. Se propone un modelo básico para el análisis,posteriormente se efectúa un análisis por el método de los elementos finitos y seproponen factores para cuantificar la severidad de la falla. Finalmente se obtienenresultados experimentales usando una máquina experimental de 3 kW con el objetivode validar la metodología de análisis propuesta en esta tesis En la segunda parte de la tesis se presenta el diseño analítico de una MIP de33,5 kW, el cual se evalúa y verifica mediante un análisis por el método de los ele-mentos finitos. Posteriormente se presentan ensayos experimentales, realizados con unprototipo construido específicamente según el diseño y análisis previo, que permitenvalidar la metodología de diseño utilizada Los principales aportes teóricos de este trabajo de tesis están relacionados conel desarrollo de modelos para el diseño de MIP y el análisis del desempeño ante unadesmagnetización del rotor. El desarrollo y transferencia de un prototipo de generadorde 33,5 kW a una empresa, para su producción, se considera un aporte tecnológico deinterés nacional.