Método dos elementos finitos aplicado para cálculo de campos eletromagnéticos excitados por descargas parciais em hidrogerador

Este trabalho tem como objetivo desenvolver e simular numericamente um modelo tridimensional de um hidrogerador sujeito à ocorrência de descarga parcial (DP) e analisar os resultados obtidos para a voltagem e o campo induzidos. Para isso, foi elaborado um modelo eletromagnético baseado no método dos elementos finitos, representando um setor de doze graus angulares de um hidrogerador da usina de Campos Novos. As propriedades do modelo foram selecionadas para refletir com precisão as características físicas da máquina real. A definição dos parâmetros do núcleo magnético do estator teve como referência um estudo sobre perdas e mecanismos de desgaste no material utilizado no núcleo estatórico de hidrogeradores, permitindo a seleção da permeabilidade magnética adequada para uma simulação linear. Para a simulação da DP no modelo numérico, foi introduzida uma pequena fonte de corrente unitária para representar o canal de descarga, em duas posições diferentes sobre uma das espiras do estator, utilizando uma frequência de 40 MHz. Para o cálculo da voltagem induzida, foram calculadas integrais de linha do campo elétrico entre o piso aterrado do recinto e diferentes pontos das espiras. Os resultados obtidos indicaram mecanismos de propagação de onda eletromagnética no ambiente do hidrogerador, com o núcleo magnético do estator atuando como guia para o campo induzido e as barras estatóricas funcionando como blindagem. Observou-se que as voltagens induzidas foram de maior intensidade nas espiras mais próximas das DPs, o que sugere que essa metodologia pode ser utilizada para a localização de descargas parciais.