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Título: Aplicação do método dos elementos finitos 3D na caracterização eletromagnética estática de motores de relutância variável com validação experimental
Título em inglês: Application of finite element method in the 3D characterization of electromagnetic static variable reluctance motors with experimental validation
Autor(es): Oliveira, Venicio Soares de
Orientador(es): Pontes, Ricardo Silva Thé
Palavras-chave: Engenharia elétrica
Máquinas elétricas
Acionamento elétrico
Data do documento: 7-Fev-2013
Citação: OLIVEIRA, V. S. de (2013)
Resumo: Neste trabalho é apresentado um estudo sobre as características de magnetização estática de um MRRV – Motor Rotativo de Relutância Variável – de 1 cv, com base na simulação do projeto da máquina utilizando Análise por Elementos Finitos (AEF) 3D com malhas tetraédricas e hexaédricas, com vistas a investigar a que mais adequava-se a esse estudo. Três métodos experimentais foram utilizados para a validação do projeto via Elementos Finitos: método de determinação da impedância com tensão CA, método do tempo de subida de corrente DC de fase e método do tempo de descida de corrente DC de fase. Um estudo comparativo foi realizado como forma de efetivar a validação. Todas as tarefas de simulação e de medição foram realizadas utilizando um microcomputador. Para a realização da simulação do projeto foi utilizado um software de simulação numérica com análise dos Elementos Finitos (CST STUDIO SUITE TM 2010®) em três dimensões, utilizando para tanto, malhas tetraédricas e hexaédricas. Para as tarefas de medição, foi utilizada também uma placa de aquisição de dados (DAQ) integrada a duas interfaces: do LabView® e Signal Express® ambos desenvolvidos pelo o mesmo fabricante da placa de aquisição (National Instruments) com o objetivo de determinar a indutância por fase do MRRV. A partir dos valores obtidos de indutâncias por fase, foi calculado o fluxo concatenado por fase. Gráficos de fluxo concatenado por corrente e perfis de indutâncias para sete posições são apresentados e então comparados com a simulação por AEF. Tabelas evidenciando as diferenças de alguns valores entre os métodos em termo de porcentagem são apresentadas e discutidas. Uma avaliação sobre todos os métodos foi feita, evidenciando aspectos positivos, negativos, limitações e sugestões de melhoria dos mesmos. A máquina estudada foi um Motor Rotativo de relutância Variável 6/4 (6 pólos no estator e 4 pólos no rotor), trifásico, de 1 cv de potência, corrente nominal de 10A e velocidade de 2.000 rpm, projetado pelo Grupo de Pesquisa em Automação e Robótica do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Ceará.
Abstract: This paper presents a study on the characteristics of a static magnetization VRRM - Variable Reluctance Rotating Motor – 1 hp, based on the simulation of machine design using Finite Element Analysis (FEA) with 3D tetrahedral and hexahedral meshes intending to investigate which meshes is the most suited to this study. Three experimental methods to validate the design via Finite Elements were used: method for determining the impedance with AC voltage, the rising time method of DC current phase and falling time of DC current phase method. All tasks of simulation and measurement were performed using a personal computer. To perform the design simulation a numeric simulation software was used with finite element analysis (CST STUDIO SUITE TM 2010®) in three dimensions, using both, tetrahedral and hexahedral meshes. For measurement tasks also a data acquisition board (DAQ) integrated with two interfaces was used: the LabView® and Signal Express® both developed by the same manufacturer of the acquisition board (National Instruments) aiming to determine the inductance per phase of the VRRM. From the values obtained of inductance per phase the flux linkage per phase was calculated. Graphs of flux linkage with current and inductance profiles for seven positions are shown and compared with the simulation FEA. Tables showing the values of some differences between the methods in terms of percentage are presented and discussed. An evaluation of all methods was done, showing positives and negatives aspects, limitations and suggestions to improve them. The machine was a studied Variable Reluctance Rotating Motor 6/4 (6 stator poles and 4 poles on the rotor), three-phase, 1 hp, rated current of 10A and speed of 2.000 rpm, designed by the Research Group on Automation and Robotics, Department of Electrical Engineering, Federal University of Ceará.
Descrição: OLIVEIRA, V. S. de. Aplicação do método dos elementos finitos 3D na caracterização eletromagnética estática de motores de relutância variável com validação experimental. 2013. 124 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/5011
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