Orientador: Sérgio Henrique Lopes Cabral. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional de Blumenau, Centro de Ciências Tecnológicas, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.

Orientador: Sérgio Henrique Lopes Cabral. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional de Blumenau, Centro de Ciências Tecnológicas, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.

Este trabalho insere em seu conteúdo dois propósitos: o primeiro é o de apresentar uma microusina experimental, uma planta piloto de uma microcentral hidrelétrica automatizada, que foi montada para ser utilizada como laboratório de pesquisas do desempenho de máquinas assíncronas de até 5CV operando como geradores de energia elétrica. Para isso, apresentamos todos os equipamentos com as suas respectivas especificações, a descrição do funcionamento e documentos gerais do projeto. O segundo é fazer uma revisão do uso da máquina assíncrona, funcionando como gerador de energia elétrica ligada à rede de distribuição local. Estudamos e apresentamos algumas conclusões sobre o comportamento deste tipo de gerador, no contexto de uma microcentral hidrelétrica automatizada, em situações operacionais onde se pode contemplar máxima potência ou máximo fator de potência ou, então, máximo rendimento. Realizamos análises teóricas considerando o circuito equivalente do gerador instalado na microcentral; foram geradas curvas das grandezas envolvidas no processo de geração de energia elétrica, e estes resultados foram comparados com as medidas fornecidas pelas leituras dos instrumentos, enquanto a máquina no ambiente da microusina experimental, era submetida à situação de carga zero até a máxima. Com os resultados colhidos procuramos estabelecer uma relação entre a potência mecânica nominal de motores assíncronos com a potência ativa nominal deste tipo de máquina operando como gerador.

Tese de mestrado. Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. Fundação Universidade Regional de Blumenau, Brasil. 2010

Este trabalho insere em seu conteúdo dois propósitos: o primeiro é o de apresentar uma microusina experimental, uma planta piloto de uma microcentral hidrelétrica automatizada, que foi montada para ser utilizada como laboratório de pesquisas do desempenho de máquinas assíncronas de até 5CV operando como geradores de energia elétrica. Para isso, apresentamos todos os equipamentos com as suas respectivas especificações, a descrição do funcionamento e documentos gerais do projeto. O segundo é fazer uma revisão do uso da máquina assíncrona, funcionando como gerador de energia elétrica ligada à rede de distribuição local. Estudamos e apresentamos algumas conclusões sobre o comportamento deste tipo de gerador, no contexto de uma microcentral hidrelétrica automatizada, em situações operacionais onde se pode contemplar máxima potência ou máximo fator de potência ou, então, máximo rendimento. Realizamos análises teóricas considerando o circuito equivalente do gerador instalado na microcentral; foram geradas curvas das grandezas envolvidas no processo de geração de energia elétrica, e estes resultados foram comparados com as medidas fornecidas pelas leituras dos instrumentos, enquanto a máquina no ambiente da microusina experimental, era submetida à situação de carga zero até a máxima. Com os resultados colhidos procuramos estabelecer uma relação entre a potência mecânica nominal de motores assíncronos com a potência ativa nominal deste tipo de máquina operando como gerador.

Neste trabalho foi realizada a pesquisa, o desenvolvimento e a caracterização de compósitos magnéticos macios aplicados a núcleos de máquinas elétricas rotativas através da Metalurgia do Pó (M/P). Usualmente o núcleo (estator e rotor) de máquinas elétricas é fabricado por chapas de aço laminadas, onde este processo de fabricação demanda uma série de etapas e desperdício de material. Com a aplicação das técnicas da metalurgia do pó é possível reduzir etapas de fabricação e desperdício de matéria-prima, além da possibilidade do desenvolvimento de materiais com melhores desempenhos em sua aplicação. Os materiais estudados são compósitos de ferro puro misturado com resina fenólica. No procedimento experimental, os compósitos são misturados, compactados e curados. Como referência utilizou-se ferro puro sinterizado e outras ligas magnéticas, materiais com suas características conhecidas e aplicadas como material magnético macio. Foram confeccionadas amostras na forma adequada para o desenvolvimento dos núcleos citados, compreendendo a avaliação de propriedades de interesse. Para caracterização dos compósitos foram feitas análises de termogravimetria, das propriedades mecânicas e análise de sua microestrutura para avaliar o comportamento da resina presente no compósito. Na avaliação do desempenho dos compósitos foram analisadas propriedades magnéticas e elétricas, que são as propriedades de interesse para aplicação como núcleo de motores elétricos. Mecanicamente, os compósitos se comportam com base nas propriedades mecânicas da resina pura. Em relação às propriedades magnéticas, os compósitos estudados apresentam baixa indução de saturação, mas as perdas magnéticas são significativamente inferiores às referências. Os compósitos apresentam elevada resistividade elétrica, sendo um fator preponderante quanto à redução de perdas magnéticas. / This work presents the research, the development and the characterization done for soft magnetic composites applied to rotative electrical machines cores through Powder Metallurgy (P/M). The core (stator and rotor) of electrical machines is usually made of laminated steel sheets, and this manufactory process demands a series of stages and waste of material. When powder metallurgy techniques are used, it is possible to reduce both the manufacturing stages and the waste of raw-material. Besides, there is the possibility of developing materials with better performance when using them. The materials studied in this research are composites of pure iron mixed with phenolic resin. During the experiment, the composites are mixed, pressed and cured. Pure iron and other magnetic alloys were used as reference due to their well-known characteristics and applications as a soft magnetic material. Samples were manufactured in an accurate shape in order to develop the cores as mentioned before, regarding the analysis of the properties of interest. Analysis of thermogravimetry, of mechanical properties and microstructure were made with the objective of characterizing the composites concerning the behavior of the resin contained in the composite. When evaluating the composites performance, the magnetic and electrical properties where analyzed, which are the properties of interest when applied as a core of electric motors. Mechanically, the composites behave based on the mechanical properties of the pure resin. The composites studied for this work present low saturation induction, however, the magnetic losses are significantly inferior when comparing to the references and regarding magnetic properties. The composites present high electrical resistivity, and this is the most important aspect regarding the decreasing of the magnetic losses.

HONÓRIO, D. de A. Controle de posição do motor de indução por modos deslizantes: uma análise comparativa. 2013. 81 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-05-14T18:04:47Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_dahonório.pdf: 5422725 bytes, checksum: e0170af197ed4de2390cdc0127840d1a (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-05-21T18:17:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_dahonório.pdf: 5422725 bytes, checksum: e0170af197ed4de2390cdc0127840d1a (MD5) / Made available in DSpace on 2013-05-21T18:17:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_dahonório.pdf: 5422725 bytes, checksum: e0170af197ed4de2390cdc0127840d1a (MD5) Previous issue date: 2013 / Modern industrial processes require stringent requirements, such as efficiency, performance dynamic, flexible operating characteristics, diagnostics facilities and communication with a main computer. With the development of micro- electronics and power devices there has been a trend in the use of digital controllers to obtain the characteristics mentioned above. In those processes, the use of eletromechanical energy conversion are shown in many type of driver’s machine. Thus it is commom to find electric motors in this aplications. Then, this work uses a methodology of control for a three phase induction motor of type “squirrel cage” using the technique Sliding Mode Control (SMC). After that, It was applied the methodology for position control of the motor. This work, also proposes a comparison of the proposed technique with other classical technique for this type of aplications. The name of the classical technique is Field Oriented Control (FOC). Therefore, a Digital Signal Controller (DSC) was programmed for both techiniques and applied in the positioning of the inductionmotor. After the comparative analyse, it’s noted that SMC technique was better than FOC technique. Both in computational performance as in the control of motor positions the Slide Mode Control technique has been shown more efficient and robust. Also a reduction in errors of the motor’s current and a better tracking of the reference position was obtained with this technique. / Modernos processos industriais requerem rigorosos requisitos, tais como, eficiência, desempenho dinâmico, características de funcionamento flexíveis, facilidade de diagnóstico e comunicação com um computador principal. Com a evolução da micro-eletrônica e dos dispositivos de potência notou-se uma tendência no uso de controladores digitais a fim se obter as características supracitadas. Nestes processos, a utilização da conversão eletromecânica da energia dar-se de forma intensa, assim ´e comum a utilização de motores elétricos em diversos tipos de acionamentos. O presente trabalho utiliza uma metodologia de controle do motor de indução trifásico do tipo “gaiola de esquilo” com a técnica de controle por modos deslizantes. Aplicou-se, então, a metodologia para controle de posição do motor. O trabalho propõe, ainda, um comparativo da técnica proposta com outra já implementada em trabalhos precursores, sendo uma teoria clássica para acionamentos desse tipo de motor denominado de controle por orientação de campo. Programou-se ambas as técnicas em um Digital Signal Controller (DSC) e aplicou-o no posicionamento do motor de indução. Com a realização do comparativo observou-se o destaque do Slide Mode Control (SMC) em relação ao controle por orientação de campo nos ensaios feitos na planta de aplicação. Tanto em desempenho computacional quanto no controle das posições do motor, a técnica de controle deslizante se mostrou mais eficiente e robusta, apresentando uma redução nos erros de corrente do motor, bem como um melhor rastreio da posição de referência.

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. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-06-12T12:01:20Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_vsoliveira.pdf: 2651482 bytes, checksum: 8613a60ff91b8cef21b900a3397e90af (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-06-12T16:49:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_vsoliveira.pdf: 2651482 bytes, checksum: 8613a60ff91b8cef21b900a3397e90af (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-12T16:49:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_vsoliveira.pdf: 2651482 bytes, checksum: 8613a60ff91b8cef21b900a3397e90af (MD5) Previous issue date: 2013-02-07 / 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. / 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.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2018-02-06T03:19:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 350318.pdf: 4408374 bytes, checksum: eeeaa987584b830e3d86021610930a57 (MD5) Previous issue date: 2017 / Os Geradores Síncronos Trifásicos de Polos Salientes (GSTPS) são equipamentos de grande importância para o ramo de geração de energia elétrica estando amplamente consolidados na área de sistemas elétricos de potência. O desempenho desta máquina pode ser analisado através de um conjunto de parâmetros que permite a modelagem da mesma. Este trabalho tem como objetivo determinar os valores dos parâmetros de circuito equivalente e dos parâmetros elétricos em regime permanente de GSTPS. Apresenta-se a comparação e a análise dos valores dos parâmetros de GSTPS obtidos por metodologia analítica, simulação numérica via método de elementos finitos (MEF) e através de ensaios experimentais definidos em normas. Os resultados por metodologia analítica e MEF são obtidos através de dados de projeto e os resultados experimentais são obtidos através dos ensaios realizados na máquina real. Inicialmente, apresentam-se as equações para o cálculo analítico e é desenvolvida uma metodologia de cálculo de GSTPS. Posteriormente, apresentam-se os ensaios experimentais realizados para a obtenção dos valores dos parâmetros da máquina. Em seguida, apresenta-se a comparação dos valores dos parâmetros calculados analiticamente e via MEF. Por fim, os valores dos parâmetros obtidos analiticamente, pelo MEF e através de ensaios são comparados, sendo que os resultados apresentam-se coerentes. A análise dos resultados apresenta as possíveis causas de discordâncias, além da verificação experimental dos conceitos de cálculo analítico de GSTPS. / Abstract : Three-phase salient-pole synchronous generators (GSTPS, in Portuguese) have a great importance to the field of electric power generation and are widely consolidated in the area of electric power systems. The performance of these machines can be analyzed through a set of parameters that allow its modeling. This work aims at the determination of the equivalent circuit parameters and other electrical parameters at of GSTPS steady-state. These parameter values are obtained through three approaches, whose resulting values are analyzed and compared: analytical methodology; numerical simulation employing the finite element method (FEM); experimentally through standard tests. The analytical methodology and the FEM employ project data, while the experimental data are obtained from tests on the real machine. Initially, the equations for the analytical calculation are presented, and a calculation methodology for GSTPS is developed. The experimental tests performed to obtain the parameters of the machine are also presented. The results from different methods allow a comparative analysis of the parameters obtained from the same available geometry, which show a coherent agreement. Finally, the analysis indicates the possible causes of deviation between results, as well as the experimental verification of the concepts of analytical calculation of GSTPS.

Este trabalho insere em seu conteúdo dois propósitos: o primeiro é o de apresentar uma microusina experimental, uma planta piloto de uma microcentral hidrelétrica automatizada, que foi montada para ser utilizada como laboratório de pesquisas do desempenho de máquinas assíncronas de até 5CV operando como geradores de energia elétrica. Para isso, apresentamos todos os equipamentos com as suas respectivas especificações, a descrição do funcionamento e documentos gerais do projeto. O segundo é fazer uma revisão do uso da máquina assíncrona, funcionando como gerador de energia elétrica ligada à rede de distribuição local. Estudamos e apresentamos algumas conclusões sobre o comportamento deste tipo de gerador, no contexto de uma microcentral hidrelétrica automatizada, em situações operacionais onde se pode contemplar máxima potência ou máximo fator de potência ou, então, máximo rendimento. Realizamos análises teóricas considerando o circuito equivalente do gerador instalado na microcentral; foram geradas curvas das grandezas envolvidas no processo de geração de energia elétrica, e estes resultados foram comparados com as medidas fornecidas pelas leituras dos instrumentos, enquanto a máquina no ambiente da microusina experimental, era submetida à situação de carga zero até a máxima. Com os resultados colhidos procuramos estabelecer uma relação entre a potência mecânica nominal de motores assíncronos com a potência ativa nominal deste tipo de máquina operando como gerador.