Características de projeto ótimo de um sistema de geração híbrido baseado em máquina de indução com acionamento por meio de um Regulador Eletromagnético de Frequência

Medeiros Júnior, Manoel Firmino de

Universidade Federal do Rio Grande do Norte

2025-10-17

Regulador Eletromagnético de Frequência (REF)

Otimização de sistemas híbridos

Projeto de máquinas de indução

A necessidade de implementação de políticas que objetivem a transição energética fomenta o setor de energias renováveis, incentivando maiores investimentos nessa área. De fato, a nível mundial e nacional, os números têm revelado crescimento relevante nas novas inserções de energias eólica e solar nas matrizes elétricas, motivando um maior desenvolvimento nas tecnologias de geração, que possam garantir eficiência e qualidade no processo. Este trabalho propõe a otimização de um sistema híbrido de geração eólica utilizando um Regulador Eletromagnético de Frequência (REF), com foco na minimização de perdas elétricas, redução do peso dos componentes e menor dependência de fontes secundárias. Para isso, explora-se a relação entre o número de polos do gerador, do REF e a taxa de transmissão da caixa de engrenagens. A metodologia combina simulações numéricas, técnicas de otimização, projeto de máquinas e análise financeira. Os resultados indicam que a configuração ótima depende criticamente do número de polos e da caixa de engrenagens, cujas alterações impactam diretamente os parâmetros elétricos do REF e do gerador. Foram avaliadas cinco topologias, sendo a última a mais eficiente nos critérios estabelecidos. Como contribuição, o estudo oferece uma metodologia robusta para avaliar a viabilidade técnica e econômica de sistemas híbridos em diferentes locais, desde que conhecidos os dados de vento e as especificações do gerador.

The need for the implementation of policies aimed at energy transition drives the renewable energy sector, prompting increased investments in this field. Globally and nationally, data reveal significant growth in the incorporation of wind and solar energy into power grids, fostering further technological advancements to ensure efficiency and quality in the generation process. This study optimizes a hybrid wind generation system using an Electromagnetic Frequency Regulator (EFR), aiming to minimize electrical losses, reduce component weight, and decrease reliance on secondary sources. The optimization explores the relationship between the number of poles in the generator and EFR, as well as the gearbox transmission ratio. The methodology combines numerical simulations, metaheuristic optimization (Ant Colony Optimization), electric machine design tools, and financial analysis. Results demonstrate that the optimal configuration heavily depends on the pole numbers and gearbox ratio, which directly affect the electrical parameters of the EFR and induction generator. Five topologies were analyzed, with the last proving the most efficient under the proposed criteria. The study provides a scalable methodology to assess the technical and economic feasibility of hybrid systems in diverse locations, contingent on wind data and generator specifications.