Análisis de rendimiento de un generador de reluctancia sincrónica con un núcleo de rotor ranurado para generación de energía eólica fuera de la red
Autores: Adjei-Frimpong, Samuel; Muteba, Mbika
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Análisis de rendimiento de un generador de reluctancia sincrónica con un núcleo de rotor ranurado para generación de energía eólica fuera de la red
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Bobinado de doble estator
Generador de reluctancia sincrónica
Núcleo de rotor ranurado
Método de elementos finitos
Rendimiento electromagnético
Turbina eólica.
Licencia
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Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
En este documento, se analiza el rendimiento de un Generador de Reluctancia Sincrónica de Doble Estator (SynRG) y su idoneidad para la generación de energía eólica fuera de la red. El rotor del SynRG tiene un núcleo de rotor ranurado para mejorar ciertos parámetros de rendimiento vitales seleccionados. El SynRG con un núcleo de rotor ranurado fue modelado utilizando un Método de Elementos Finitos (FEM) bidimensional (2D) para estudiar el rendimiento electromagnético de los parámetros clave de interés. Para validar los resultados del FEA, se probó un prototipo del SynRG con rotor ranurado en el laboratorio para operación sin carga y con carga para factores de potencia unitarios, rezagados y adelantados. Para evaluar la capacidad del SynRG con un núcleo de rotor ranurado para operar en un entorno de turbina eólica, la máquina fue modelada y simulada en Matlab/Simulink (R2023a) para respuestas dinámicas. Los resultados del FEA revelan que el SynRG con un núcleo de rotor ranurado, en comparación con el SynRG convencional con las mismas calificaciones y especificaciones, reduce el rizado de par en un 24.51%, 29.72% y 13.13% al alimentar 8 A a una carga con factores de potencia unitarios, rezagados y adelantados, respectivamente. Los resultados del FEA también muestran que la tensión inducida en vacío del SynRG con un núcleo de rotor ranurado, en comparación con el SynRG convencional de las mismas calificaciones y especificaciones, aumenta en un 10.77% cuando el devanado auxiliar es alimentado por una corriente de excitación capacitiva de 6 A. Además, los mismos resultados muestran que con una corriente de excitación capacitiva fija de 6 A, el efecto de la reacción del armadura del SynRG con un núcleo de rotor ranurado es desmagnetizante al operar con corrientes de carga que tienen un factor de potencia rezagado, y magnetizante al operar con corrientes de carga que tienen factores de potencia unitarios y adelantados. Se han observado los mismos patrones en los resultados experimentales para diferentes valores de capacitancia de excitación. Los resultados de Matlab/Simulink muestran que el SynRG con un núcleo de rotor ranurado tiene una respuesta dinámica más rápida que el SynRG convencional. Sin embargo, es necesario un mecanismo de control de paso bien diseñado para la turbina eólica para tener en cuenta los cambios en las velocidades del viento.
Descripción
En este documento, se analiza el rendimiento de un Generador de Reluctancia Sincrónica de Doble Estator (SynRG) y su idoneidad para la generación de energía eólica fuera de la red. El rotor del SynRG tiene un núcleo de rotor ranurado para mejorar ciertos parámetros de rendimiento vitales seleccionados. El SynRG con un núcleo de rotor ranurado fue modelado utilizando un Método de Elementos Finitos (FEM) bidimensional (2D) para estudiar el rendimiento electromagnético de los parámetros clave de interés. Para validar los resultados del FEA, se probó un prototipo del SynRG con rotor ranurado en el laboratorio para operación sin carga y con carga para factores de potencia unitarios, rezagados y adelantados. Para evaluar la capacidad del SynRG con un núcleo de rotor ranurado para operar en un entorno de turbina eólica, la máquina fue modelada y simulada en Matlab/Simulink (R2023a) para respuestas dinámicas. Los resultados del FEA revelan que el SynRG con un núcleo de rotor ranurado, en comparación con el SynRG convencional con las mismas calificaciones y especificaciones, reduce el rizado de par en un 24.51%, 29.72% y 13.13% al alimentar 8 A a una carga con factores de potencia unitarios, rezagados y adelantados, respectivamente. Los resultados del FEA también muestran que la tensión inducida en vacío del SynRG con un núcleo de rotor ranurado, en comparación con el SynRG convencional de las mismas calificaciones y especificaciones, aumenta en un 10.77% cuando el devanado auxiliar es alimentado por una corriente de excitación capacitiva de 6 A. Además, los mismos resultados muestran que con una corriente de excitación capacitiva fija de 6 A, el efecto de la reacción del armadura del SynRG con un núcleo de rotor ranurado es desmagnetizante al operar con corrientes de carga que tienen un factor de potencia rezagado, y magnetizante al operar con corrientes de carga que tienen factores de potencia unitarios y adelantados. Se han observado los mismos patrones en los resultados experimentales para diferentes valores de capacitancia de excitación. Los resultados de Matlab/Simulink muestran que el SynRG con un núcleo de rotor ranurado tiene una respuesta dinámica más rápida que el SynRG convencional. Sin embargo, es necesario un mecanismo de control de paso bien diseñado para la turbina eólica para tener en cuenta los cambios en las velocidades del viento.