Diseño y construcción de un generador de flujo radial de imanes permanentes de neodimio con polos salientes en el rotor
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Date
2019
Authors
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Carrera de Ingeniería Mecánica
Abstract
The present technical work consists in the design and construction of a permanent
magnet generator of radial flow with salient pole in the rotor and performance tests
with a Michell Banki turbine and a Pelton together with a diaphragm pump. Designed
electrical machine that consists of the following stages: 1) selection of the
magnetization degree of the magnet, inductor core materials and armature and
winding, type of winding, number of slots per pole and per phase, linear current density
and number of pairs of poles, 2) sizing of the internal and external diameter of the
stator, air gap space, outer diameter of the rotor, axial length of the armature,
calculation of the number of grooves and turns per phase, wire gauge and losses for
iron and copper, 3 ) selection of bearings, power transmission system and dynamic
dimensioning of the inductor shaft, 4) construction of the generator, 5) obtaining
results.
Real-time data acquisition was carried out by means of electronic equipment, with
simple connection configurations and star coils, obtaining as results: a) the efficiency
reached in one phase is 5.1% with a power of 32 (W) with revolutions of rotation
between 830 and 814 (rpm) and flows of 115 and 68 (m3 / h) in the turbines Michell
Banki and Pelton respectively, b) star connection of coils, the efficiency obtained is
78% at a power of 1 , 4 (kW) with revolutions of rotation between 820 and 804 (rpm)
and flow rates of 129 and 72 (m3 / h) in the Michell Banki and Pelton turbines
respectively. The turbo-pump-generator system was quite efficient, expanding its
applications to the generation of electricity, water pumping and construction
techniques, a project that will serve for future applications in vulnerable sectors.
Description
El presente trabajo técnico tiene como objetivo el diseño y construcción de un
generador de imanes permanentes de flujo radial con polos salientes en el rotor y
realización de pruebas de funcionamiento con una turbina Michell Banki y una Pelton
sumados a estos una bomba de diafragma. La máquina eléctrica diseñada consta de las
siguientes etapas: 1) selección del grado de magnetización del imán, materiales del
núcleo del inductor e inducido y bobinado, tipo de bobinado, número de ranuras por
polo y por fase, densidad de corriente lineal y número de pares de polos, 2)
dimensionamiento del diámetro interno y externo del estator, espacio de entrehierro,
diámetro exterior de rotor, longitud axial del inducido, cálculo del número de ranuras
y espiras por fase, calibre de alambre y pérdidas por hierro y cobre, 3) selección de
rodamientos, sistema de transmisión de potencia y dimensionamiento dinámico del eje
del inductor, 4) construcción del generador, 5) obtención de resultados.
La adquisición de datos en tiempo real se realizó mediante un equipo electrónico, con
configuraciones de conexión simple y estrella de bobinas, obteniendo como resultados:
a) la eficiencia alcanzada en una fase es del 5,1 % con una potencia de 32 (W) con
revoluciones de giro entre 830 y 814 (rpm) y caudales de 115 y 68 (m3/h) en las
turbinas Michell Banki y Pelton respectivamente, b) conexión estrella de bobinas, la
eficiencia obtenida es del 78 % a una potencia de 1,4 (kW) con revoluciones de giro
entre 820 y 804 (rpm) y caudales de 129 y 72 (m3/h) en las turbinas Michell Banki y
Pelton respectivamente. El sistema turbobomba-generador resultó bastante eficiente,
amplía sus aplicaciones a la generación de electricidad, bombeo de agua y técnicas
constructivas, proyecto que servirá para aplicaciones a futuro en sectores vulnerables.
Keywords
GENERADOR DE FLUJO, FLUJO RADIAL, NEODIMIO, POLOS SALIENTES, ROTOR, GENERADOR ELÉCTRICO, IMÁNES PERMANENTES, ELEMENTOS DE MEDICIÓN, MAGNETISMO, ELECTROMAGNETISMO, ELECTRICIDAD, MÁQUINA ELÉCTRICA ROTATIVA