Metodologia para prognosticar a reducao de temperatura do enrolamento de campo de um hidrogerador
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Geraldo Augusto Campolina Franca
ENON LAERCIO NUNES
CLEBER ESTEVES SACRAMENTO
ENON LAERCIO NUNES
CLEBER ESTEVES SACRAMENTO
Resumo
Os geradores de médio e grande porte acionados por turbinas hidráulicas, denominados hidrogeradores, são máquinas projetadas e fabricadas sob medida para a usina hidrelétrica onde serão instalados, donde não é esperado que existam geradores iguais em usinas diferentes. Não sendo, portanto, uma máquina previamente testada, é usual a ocorrência de erros no projeto ou na fabricação que só vêm à tona nos ensaios de comissionamento, ou nas primeiras horas deoperação comercial. Dentre os problemas que podem resultar dessas peculiaridades está o erro para menos no cálculo da relutância do circuito magnético do gerador, que leva a um maior requisito de corrente de campo e pode ter como conseqüência o aquecimento excessivo doenrolamento do rotor, geralmente detectado no ensaio de aquecimento do gerador à potência nominal, durante o comissionamento. No presente trabalho é proposta uma metodologia de cálculo, semi-empírica, para avaliar quantitativamente os efeitos, sobre a temperatura do enrolamento de campo, de uma redução do entreferro conjugada com um aumento da vazão de ar de resfriamento, que são medidas clássicas adotadas neste caso. Foram considerados como dados de entrada valores experimentais do próprio gerador, obtidos em ensaios de comissionamento. A metodologia foi aplicada ao gerador n° 2 da Usina Hidrelétrica de Nova Ponte, pertencente à Companhia Energética de Minas Gerais, que apresentou tal problema. A confrontação dos valores prognosticados com os valores medidos para diversas grandezas demonstrou a validade do modelo. Particularmente com relação à temperatura do enrolamento de campo, o valorprognosticado foi de 94,4°C contra um valor medido de 95,2°C, mostrando excelente aproximação. O modelo apresenta, ainda, grande potencial de aplicação em estudos de viabilidade de repotenciação de geradores existentes.
Abstract
The medium and large hydrogenerators are tailor-made in a few identical units for each particular hydroelectric power plant. So, it is not expected that we can find identical generators in different power plants. Because these hydrogenerators are not previously tested, they onlypresent design or erecting problems during the field acceptance tests or in the beginning of their operation. Among this kind of problems we have the erroneous calculation of the reluctance of generators magnetic circuit, that leads to high losses and consequently to high temperatures in the rotor winding than expected. This problem is generally detected in the generator heating test at rated output, during commissioning. In this dissertation a semi-empirical model is proposed to evaluate how effective are the air gap diminution and the air volume flow increase foreliminating the rotors winding overheat. This model is based on the commissioning test results of the generator itself. The model was applied to the unit n° 2 of Nova Ponte Hydroelectric Power Plant By, that belongs to Companhia Energetica de Minas Gerais CEMIG. Confronting the calculated values with the experimental ones we can conclude that the model is able to give good predictions. In particular, the rotor winding predicted temperature (94,4°C) lied very close of the measured one (95,2°C). The model can be used to prescribe the availability of hydrogenerators performance upgrade to generate even more power.
Assunto
Geradores hidrelétricos, Engenharia mecânica
Palavras-chave
Hidrogerador, Superaquecimento do rotor, Ar de resfriamento, Entreferro, Metodologia de cálculo