Determinación de las características de un generador sincrónico de polos salientes: característica de funcionamiento de carga, inductancia en el eje directo e inductancia en el eje de cuadratura, mediante el análisis de elementos finitos : Determinación de las características del generador sincrónico mediante el análisis de elementos finitos y la densidad de flujo magnético en el entrehierro.

Abstract

El presente trabajo consiste en la determinación de los parámetros de un generador sincrónico de polos salientes mediante el método de elementos finitos y la densidad de flujo magnético en el entrehierro, estos parámetros tienen el objetivo de simbolizar las características del comportamiento de dicho generador sincrónico en estado estacionario y dinámico. Por medio de la implementación de un diseño aproximadamente real del generador sincrónico trifásico de polos salientes en estado estacionario, se realizó simulaciones electromagnéticas en 2D en el software de simulación FEM. Se determinaron los parámetros de inductancia del generador sincrónico en los ejes de referencia directo (Ld) y de cuadratura (Lq), con los materiales específicos que estarán constituidos en el núcleo ferromagnético del generador sincrónico de polos salientes. Se mostraron simulaciones electromagnéticas, bajo el criterio de la simetría geométrica del generador sincrónico de polos salientes, anexando condiciones de borde para reducir en gran cantidad el número de iteraciones complejas que debe producir el software de simulación FEM. Con las simulaciones electromagnéticas realizadas, se obtuvo la densidad de flujo máximo en el entre hierro para la obtención de la inductancia en el eje directo (Ld) y de cuadratura (Lq). Los valores numéricos que se obtuvieron de la inductancia en los ejes de referencia muestran que el método de elementos finitos es apropiado para la obtención de características eléctricas de una máquina sincrónica de polos salientes, ya que dicha máquina no se expone a esfuerzos físicos salvaguardando su estructura y rendimientoThe present work consists in the determination of the parameters of a salient pole synchronous generator by means of the finite element method and the magnetic flux density in the air gap, these parameters have the objective of symbolizing the characteristics of the behavior of said synchronous generator in state stationary and dynamic. Through the implementation of an approximately real design of the three-phase salient-pole synchronous generator in steady state, 2D electromagnetic simulations were carried out in the FEM simulation software. The inductance parameters of the synchronous generator in the direct reference (Ld) and quadrature (Lq) axes were determined, with the specific materials that will be constituted in the ferromagnetic core of the salient pole synchronous generator. Electromagnetic simulations were shown, under the criterion of the geometric symmetry of the salient pole synchronous generator, adding boundary conditions to greatly reduce the number of complex iterations that the FEM simulation software must produce. With the electromagnetic simulations carried out, the maximum flux density in the iron gap was obtained to obtain the inductance in the direct (Ld) and quadrature (Lq) axis. The numerical values obtained from the inductance in the reference axes show that the finite element method is appropriate for obtaining the electrical characteristics of a salient pole synchronous machine, since said machine is not exposed to physical stress, safeguarding its structure and performanc