Experimentação Rendimento da Conversão

Levando em onsideração o aspe to qualitativo da abordagem levada a efeito sobre os

protótipos onstruídos, foi possível onstatar a inuên ia de alguns requisitos de ordem

onstrutiva daqueles protótipos sobre as perdas no ferro, através da análise por vantagem

omparativa vin ulada às tro as entre as partes, das possíveis ongurações estator-rotor

desenvolvidas.

Taisestruturas,possuindopartesinter ambiáveis, foramsubmetidasexperimentalmente

às mesmas ondições de ensaio, do a ionamento à alimentação de argas, ujos resultados

permitiram a determinação do rendimento da onversão de ada onjunto utilizando-se,

a ada vez, ora a asso iação de um mesmo rotor e três outros estatores onstruídos ora

determinado estator,em asso iação om osdemais rotores distintos.

Deste modoeindependentedotipode estatorutilizado,Figura6.34, onstatou-sequea

adoção de peças polares ma iças emaço no rotor omo forma de elementos amorte edores

àdesmagnetização, apresentou osmais baixos índi esde rendimentoopera ional, dentre os

É interessante observar que o fato de se pro eder à laminaçãodo material onstituinte

das peças polares, não a arretou mudanças signi ativas, no que on erne a materiais de

baixa permeabilidade magnéti a, omo foi o aso do rotor em aço laminado (RF), ujo

rendimentoda onversão se situa entre 63e 65%, para olimiardo arregamentode regime

não apresentando, também, maiores diferen iações om relação àquela grandeza, fa e ao

tipo de estator utilizadoem ada onjunto, omo eviden ia aFigura6.35.

Noutro sentido e através da utilização onjunta da laminaçãoe do aumentoda perme-

abilidademagnéti a domaterial, onformeobservado através dorotor de peças polares em

Ferro-Silí io(RA),naFigura6.36, onstatou-se um res imentoimportantedorendimento,

basi amenteentre65e72%,paraníveisde orrentedearmaduraemtornodovalornominal,

independentemente do tipo de estator utilizado no onjunto salientando-se, dentre eles, o

protótipo onstituído om base noestator de laminaçãoimpregnadaindividualmente(CV)

e de ranhuras retas (PCVRA).

Paralelamente aos resultados obtidos através da metodologia adotada, é importante

observar e onsiderar alguns outros aspe tos pertinentes ao pro esso de dimensionamento

de determinadoprotótipoasso iadoaoseu melhordesempenhofun ional, omono asoora

tratadodo rendimentoda onversão, notadamente noque on erne à orrentede arga.

Eviden ia-se, ini ialmente, uma gradação diferen iada quanto aos valores do patamar

de rendimento dos protótipos em função do arregamento, fa e à utilização de distintos

estatores; observa-se aindaqueolimiarde rendimentomáximosesituanaregiãoentre 60e

Figura 6.36: Rotor om peças polares laminadasemFerro-Silí io

onjuntosestator-rotor,independentemente de suas onstituições.

Figura6.37: Rendimentoda Conversão - QuadroGeral

Quanto ao aspe to te nológi o, a redução de fases onstrutivas através da adoção de

peças polares ma iças, pode ongurar-se omo aspe to preferen ial no pro esso, ao se

utilizarmateriais de baixapermeabilidademagnéti a.

Observa-se também que, embora a não uniformidade da distribuição da indução em

regiõesdistintasdaarmaduradoprotótipo,a arreteníveisdiferen iadosde perdasnoferro,

a isolação do estator através do modo de impregnação individual das lâminas revelou-se

omo pro edimento de e á ia superior ao pro esso lássi o, de tratamento estanque do

pa ote ferromagnéti o,por mergulho epóxi o.

Com base na onstituição das peças polares rotóri as e na operação do dispositivo se-

permeabilidademagnéti a(PCVRF)ede 72%paraaqueleslaminadasemFerro-Silí io(PC-

VRA), respe tivamente, onforme eviden iado noquadro geral daFigura 6.37.

Noto anteàinteração ampo-armadura,eviden iou-sequeain linaçãodopa oteferro-

magnéti otemimportân iarelativa,doaspe to onstrutivodamáquina,namedidaemque,

aoatenuar o onteúdoharmni odouxoresultanteaníveldoentreferro, talpro edimento

a arreta majoração nas perdas, por efeito Joule na armadura reduzindo, em ontrapar-

tida, o desempenho fun ional do protótipo, independentemente do onjunto onstituído e

de quaisquer outrasmedidas orretivasadotadas.

Neste sentidoéinteressanteressaltarqueasalterações onstrutivasempreendidas node-

senvolvimentodos protótipos onstituíramelementossigni ativosede abrangên ia apital

para a denição do melhor onjuntoestator-rotor (PCVRA), dentre asnove (09) variantes

possíveis, ujas Figuras 6.38 e 6.39 ilustram, respe tivamente, através de resoluções por

ál ulo de ampos, as reações da armadura, segundo os eixos direto e em quadratura da

estrutura itada.

Relativamente a este onjunto, a Tabela 6.3 sumariza as prin ipais espe i ações de

projetodesteprotótipo,assim omograndezasdeinteresseeprin ipaisdimensõesasso iadas

aoseu dimensionamento.

Noque on erne aosaspe tos on lusivosdeste apítuloenaseqüên iadosestudosrela-

tivosaos pro edimentos de ál ulo e dimensionamento, omo ir uns rição deste trabalho,

foramdesenvolvidos aanálise,adeniçãoeoprojetode umaestruturaaímãspermanentes,

passíveis de fun ionamento omo gerador isolado, a partir do a ionamento em velo idade

GRANDEZA SIMBOLO UNIDADE GRANDEZA SIMBOLO UNIDADE

Potên iaNominal

P n

250watt

DiâmetroExterno

Do

120 mm

CorrenteNominal

Ia

2.5A

AlturadoNú leo

hn

5 mm

NúmerodePólos

P

8

AlturadoDente

ht

10 mm

NúmerodeFases

m

3

DimensõesdoÍmã

lm/hm/wm

8.8/25/42(mm)

Ranhuras

Nrh

24

Remanên ia

Br

0.38 T esla

PassoPolar

τP

34.95 mm

Entreferro

gmec

0.30 mm

DimensãoAxial

L

90 mm

RazãodeAspe to

β

2/3

Tabela6.3: Grandezas e dimensõesprin ipaisdo protótipoPCVRA

Do pontodevistaanalíti oapartirdaasso iaçãodaestrutura denida om ummódulo

reti ador- haveador, foram analisadas e determinadas relações dimensionais entre afonte

e o subsistema elétri o, de tal modo a possibilitar a viabilidade e adequação de um tal

sistema de a ionamento, para posterior esto agem da energia produzida em um ban o de

a umuladores.

Tendo omo elementosde basea ara terísti aestáti adaturbina, omo fonteprimária

a ionante, assim omo os ondi ionantes relativos ao sistema proposto, foram analisados

doistiposdeestrutura aímãs(SPM-IPM),de diferentes ongurações, dentreasvariantes

andidatas.

Fundamentado nas relações entre as prin ipais grandezas de interesse relativas a má-

quina elétri a,no aso ouxo a vazio ea indutân iade eixo direto,realizaram-sevariações

paramétri asatravésde ál ulode ampos,relativasàsespessurasdoentreferro edos ímãs,

assim omo do diâmetro rotóri o, as quais onduziram a denição da onguração a ímãs

transversais (IPM), omo ade melhor adequação ao aso emproposição.

Levando em onsideração a estrutura (IPM) denida, estudos de ompatibilizaçãofa e

ao rendimento da onversão foram levados a efeito, priorizando o montante de perdas no

ferro orrespondenteaoseu ir uitomagnéti o porpólo,relativoaoarranjoeànatureza da

asso iação estator-rotordaquela estrutura.

Tais estudos foram materializados através do projeto, onstrução e ara terização de

materiais,os quaisintegraram nove (09) ongurações (IPM) distintas.

Nestesentido,aanálise omparativadentreessas onguraçõesfa eaumaamplafaixade

ondiçõesde arregamento,possibilitouadeniçãodaquelavariantedemelhordesempenho

fun ionalparaaapli açãoestabele ida,aqual onvergiuparaoprotótiporeferen iado omo

PCVRA,de estator om ranhuras retas elaminaçãoimpregnadaindividualmenteporpeça,

e de rotor onstituído de laminação em Ferro-Silí io, além da adoção de um onjunto de

ritérios e diretrizes de exe ução para este tipo de estrutura, no âmbito da proposta em

Minimização do Cogging Torque

7.1 Introdução

A maioria dos estudos relativos às máquinas elétri as, é baseada nos modelos lássi os de

ir uitosa opladosede amposmagnéti os[31℄;essesmodelosadmitem,pressupostamente,

uma série de ondi ionantes restritivosque visamsobretudo fa ilitaroentendimentofun i-

onal do onversor eletrome âni o emestudo e viabilizara análisedo seu omportamento.

Deste entendimento,os ondi ionantesdelinearidadedo ir uitomagnéti o,deevolução

senoidal das grandezas, assim omo o fato de se desprezar a abertura das ranhuras desses

onversores, onstituem tão somente algumas das maneiras de simpli ar seus modelos de

estudo, sejameles dotados de rotores lisosousalientes.

Nesta direção se eviden ia que a ne essidade de alo ação dos enrolamentos nas partes

esta ionária e rotativa desses dispositivos, torna inerente a existên ia da seqüên ia dente-

ranhura na interfa e entre essas partes, modi ando dimensionalmente o entreferro e on-

gurando si amentezonas diferen iadas de relutân ia magnéti a,ao longo dopasso polar

[151, 152℄; onstata-se ainda que, adepender da razãode aspe to do rotor edo número de

ranhuras por fase e por pólo da estrutura, o entreferro ranhurado, assim onstituído, im-

põe posi ionamentos de equilíbrio, fa e ao seu ir uito magnéti o por pólo, segundo zonas

preferen iais de máxima e de mínima relutân ia, modi ando signi ativamente seu perl

No documento Edgar Roosevelt_tese (páginas 135-142)