As primeiras publicações relativas às máquinas multifases remonta aos últimos anos da década de 20 no século passado. As publicações de T. F. Barton (1929) e P. L. Alger (1930) tratam da aplicação de enrolamentos trifásicos duplos em geradores síncronos, que tinham como objetivo aumentar a potência gerada em sistemas de elevada potência. Nas três últimas décadas o interesse pelo assunto ressurgiu e vem crescendo, apesar de ainda haver poucas publicações.
Em (FUDECH; ONG, 1983) (partes 1,2,3 e 4), desenvolve-se todo um formalismo com o
objetivo de generalizar a descrição e a análise de uma máquina com M fases no estator e N no rotor através de circuitos mutuamente acoplados. São considerados e analisados os efeitos das harmônicas espaciais, harmônicas de corrente da fonte, do efeito “Skewing” e efeito “Skin” no comportamento do conjugado eletromagnético. Nelson e Krause em (NELSON; KRAUSE, 1974),
apresentaram um modelo da máquina assíncrona com seis fases, considerando-a como formada por dois conjuntos trifásicos que aproveitam o mesmo circuito magnético. A transformação de Park é aplicada a cada conjunto e origina um circuito denominado duplo dqo. Os efeitos no conjugado e nas correntes de fase são analisados quando a máquina, nas suas configurações mais usuais (α = 30 ou 60o), é alimentada por uma inversor convencional tipo degraus. Baseado
nesses conceitos são propostos dois modelos: um que, em regime permanente, identifica os efeitos das componentes harmônicas da fonte de acordo com o deslocamento α e outro que considera um certo desbalancemento de espiras entre os conjuntos trifásicos na MAH.
Lipo em (LIPO, 1980) analisa os efeitos do enrolamento dupla camada e o passo de bobina na
indutância de dispersão da máquina hexafásica. É investigada a utilização da MAH, em aciona- mentos de elevada potência, através de inversores fonte de corrente (CSI), inclusive os efeitos da indutância na tensão de comutação. Nos trabalhos de (KLINGSHIRN, 1983a)(KLINGSHIRN,
1983b)(ABBAS; CHRISEN; JAHNS, 1984)(SINGH, 2002)(WLLIIAMSON; SMITH, 2003), as máquinas
multifases são classificadas e analisadas. Percebe-se a circulação de componentes harmônicas com amplitude elevada (de ordem 6h ± 1, h = 1, 3, 5...). Estas harmônicas não contribuem para o fluxo resultante do entreferro, portanto não produzem oscilação de conjugado. É avali-
ado o desempenho do acionamento tipo seis degraus quando aciona a MAH com α = 30o, em
relação a um trifásico convencional de mesma capacidade. As características como: redução da corrente exigida pelos dispositivos de potência, eliminação da oscilação de conjugado na freqüência seis vezes da fundamental, redução das perdas harmônicas no rotor e a melhoria na confiabilidade total do sistema na operação degradada, e.g., com a perda de uma ou mais fases (JAHNS, 1980)(ZAHO; LIPO, 1996), são observadas. Entretanto, novamente constatou-se
o inconveniente de picos de corrente e fortes distorções na corrente de fase, devido à baixa resistência e indutância de dispersão quando a mesma é alimentada por um inversor fonte de tensão. Isto constitui-se a principal desvantagem das máquinas multifases devido ao aumento das perdas nos dispositivos semicondutores de potência e nos enrolamentos da máquina (RI2).
O controle das estratégias desenvolvidas nesse trabalho visam sempre diminuir as harmônicas presentes na corrente de fase.
As soluções encontradas na literatura vão desde a utilização de filtros até a modificação da estrutura da máquina. Klingshirn em (KLINGSHIRN, 1985), utilizou filtros externos de harmôni-
cos. Em (YE; XU, 1993) são introduzidas modificações na estrutura do enrolamento hexafásico,
utilizando anéis magnéticos, com o intuito de minimizar a circulação dessas componentes har- mônicas na corrente de fase (filtro interno). Em (MUñOZ; LIPO, 2000), outras modificações mais
radicais são introduzidas com o intuito de minorar a circulação das harmônicas de corrente e adicionalmente melhorar as características de conjugado em baixa velocidade. Neste caso, são construídos dois conjuntos trifásicos com número de pólos diferentes que aproveitam o mesmo circuito magnético e na relação de 1:3. Isto possibilitou grande melhoria na distribuição das forças magnetomotrizes (fmm) espaciais e uma indutância de dispersão que é inversamente proporcional a raiz quadrada do número de pólos. Em (OSAMA; T.A., 1997) e (MORI; MIZUNO; MATSUDA, 1997) é utilizada uma estrutura semelhante para fazer a mudança de pólos eletro-
nicamente e assim melhorar a curva de conjugado e acionar veículos elétricos. Também, um estudo detalhado das características dos enrolamentos da MAH com o objetivo de reduzir os efeitos da circulação de harmônicas é apresentado em (HADIOUCHE; RAZIK; REZZOUG, 2004).
o conjugado por corrente eficaz são investigados em (TOLIYAT; LIPO; WHITE, 1991a)(TOLIYAT; LIPO; WHITE, 1991b)(TOLIYAT; LIPO; WHITE, 1994)(LIRA; LIPO, 2001). Este efeito é conseguido
aproveitando certas harmônicas espaciais junto com a injeção de componentes harmônicas es- pecíficas.
A aplicação de estratégias de modulação P W M, constitui-se uma forma eficaz de reduzir as harmônicas de tensão entregues a máquina e assim minimizar as harmônicas de corrente. Além disso, o problema de circulação das harmônicas de corrente pode ser resolvido sem a necessidade de modificar o projeto nem a construção da máquina, agindo somente sobre o conversor.
Em (GOPAKUMAR; RAGANATHAN; BHAT, 1993), as estratégias de modulação P W M apre-
sentadas para a MAH, não satisfizeram inteiramente à condição de circulação de harmônicas. Já em (ZHAO; LIPO, 1995), a utilização da decomposição espacial dos vetores através de uma
transformação de coordenadas (dqxyoh), juntamente com a escolha adequada dos vetores de tensão permitiu controlar, satisfatoriamente as harmônicas de corrente. Porém, dado ao esforço computacional exigido na determinação do tempo de aplicação dos vetores e devido às carac- terísticas do DSP utilizado, a freqüência máxima de chaveamento foi limitada. Um estudo comparativo entre as diversas estratégias de modulação P W M, propostas para a MAH − 30o,
é apresentado em (BAKHSHAI; JOOS; JIM, 1998), junto com uma nova estratégia P W M, simplifi-
cada, que reduz as exigências computacionais. Em (BOJOI, 2002), um novo estudo comparativo,
mais abrangente, é feito.
O número de fases par da MAH, também foi explorado em estratégias P W M que eliminam a tensão de modo comum (ORITI; JULIAN; LIPO, 1997b)(JOUANNE; ZHANG, 1999b). Dentre os
efeitos danosos da tensão de modo comum estão a falha prematura dos rolamentos e a produção de EMI (ERDMAN, 1996a).
A conexão da MAH em série com diversos tipos de máquinas é contemplada nos estudos de Emil Levi (JONES, 2005). A aplicação de técnicas de controle dinâmico desacoplado permitiu
o controle independente de conjugado das máquinas. A utilização da MAH com controle de fator de potência (TAMRAKAR; MALIK, 1999), como gerador de indução (OJO; DAVIDSON,
são abordados em alguns trabalhos como (SOMASEKHAR; BAIJU; GOPAKUMAR, 2004)(BOJOI;
TENCONI; PROFUMO, 2003)(BOJOI; FARINA; PROFUMO, 2005).
Para melhor entender as vantagens das máquinas multifases e especificamente da máquina assíncrona de seis fases é apresentado a seguir a análise harmônica das forças magnetomotrizes.