Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:59:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327789.pdf: 9085807 bytes, checksum: abe8deca92e11ab65c2d5180da5ff682 (MD5) Previous issue date: 2014 / O mercado de compressores para a refrigeração é muito competitivo e a produção dos maiores fabricantes gira na casa dos milhões de unidades/ano, o que leva a uma grande necessidade de pesquisa e desenvolvimento em toda a cadeia produtiva. Devido a esse volume de produção tão elevado, pequenas reduções de custo unitário de produção podem ser altamente significativas. O motor elétrico empregado nesses compressores é um dos principais contribuintes com relação ao desempenho operacional e ao custo de produção, razão pela qual ele é objeto de constante pesquisa teórica e experimental. Um problema enfrentado pelos fabricantes no ensaio de desempenho de motores de compressores é a influência dos mancais no resultado dos ensaios. O usual é o emprego de rolamentos de esferas de aço, porem compromete os resultados dos ensaios quando pequenas variações nas medições de rendimento são necessárias. Por esse motivo, este trabalho analisa experimentalmente ensaios com diferentes tipos de rolamentos: dois modelos de rolamentos de aço e quatro de materiais cerâmicos distintos que, segundo fontes literárias, tem características de redução de atrito e aumento de vida útil em relação aos rolamentos de aço, além da possibilidade de dispensarem o uso de lubrificante. Entretanto, nos ensaios realizados, não houve comprovação dessas vantagens, ocorrendo uma rápida degradação dos rolamentos cerâmicos, que apresentaram resultados próximos aos dos rolamentos de aço nas medições de rendimento do motor. Sendo assim, foi realizado um estudo teórico sobre outros dois princípios construtivos de mancais que são boas opções de substituição dos rolamentos de aço: mancais de filme fluídico e mancais magnéticos. Embora essas opções sejam mais complexas e de maior custo que os rolamentos metálicos, não há contato mecânico entre as partes móveis e fixas, eliminando por completo o atrito mecânico. Assim, foi apresentado um levantamento com os principais tipos de mancais desses princípios e, dentre esses, o mais adequado à aplicação em mancais de motores elétricos de compressores para refrigeração para ensaios de rendimento.<br> / Abstract : The market of compressors for refrigeration is very competitive and the production of the largest manufacturers is around millions of units / year, which leads to a great need for research and development in the entire production chain. Due to this very high production volume, any small cost reduction per produced unit can be very significant. The elec-tric motor applied in these compressors is one of the major responsible for the operational performance and production cost and so there are many theoretical and experimental researches about its improvement. One of the main problems faced for the electrical motors makers during the compressors motors performance test is the influence of the bearings on the test results. The steel ball bearings are usually used to run these tests however the results are inaccurate when little variations on the performance measurements are necessary. For this reason, the present job analyses some experimental tests using different kind of bearings: two models of steel bearings and four models of bearings made with different kinds of ceramic materials able to reduce the friction and in-crease lifespan in comparison with steel bearings and also with the abil-ity to waive the use of lubricant, in accordance with the literary sources. However, it was not verified any advantage by the analyses of the per-formed tests results because the ceramic bearings almost showed the same results of the steel bearings, based on the engine yield measure-ments, and it happened a fast degradation in the ceramic bearings. So, it was performed a theoric survey about two other constructive principles of bearings which represent a couple of good options to replace the steel bearings: fluid film bearings and magnetic bearings. Although these options are more complex and also more expensive than the available metallic bearings, there is no mechanical contact between moving and fixed parts, providing the complete friction elimination. Thus, it was presented a survey of the main types of bearings that use these kinds of principles and the most suitable among them for the application on bear-ings from electric motors usually applied to refrigeration compressors in order to run performance tests.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-08T04:08:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334130.pdf: 2594544 bytes, checksum: 321ec17d4d7304c07a64af7be0f5d747 (MD5) Previous issue date: 2015 / Devido às diferenças no processo de fabricação, rotores centrifugados apresentam maior eficiência e maior resistência interbarras do que rotores injetados sob pressão. Por esse motivo, o tratamento térmico aplicado a rotores injetados para melhoria da isolação da gaiola não é tradicionalmente aplicado pela indústria a rotores centrifugados. Esse trabalho avalia o efeito da realização do tratamento térmico tradicional a 450°C em rotores centrifugados, avaliando ainda a viabilidade e os efeitos do tratamento térmico de rotores centrifugados a 520°C, temperatura não recomendada no caso dos rotores injetados sob pressão. As medições de eficiência são realizadas por meio de ensaios no dinamômetro, utilizando-se um estator padrão mantido em condições controladas. São medidas as resistências interbarras de rotores não tratados e tratados a 520°C. Para a realização dos ensaios são utilizados rotores de motores monofásicos de pequeno porte aplicados em compressores na refrigeração doméstica.<br> / Abstract : Due to differences in the manufacturing process, centrifuged rotors have higher efficiency and inter-bar resistance than those produced by high pressure die casting process. Therefore, the heat treatment applied to high pressure die casted rotors to improve the insulation of the cage is not traditionally applied by the industry to centrifuged rotors. This study evaluates the effect of the traditional 450°C heat treatment on centrifuged rotors, as well as the feasibility and effects of 520ºC heat treatment on centrifuged rotors, temperature not recommended for high pressure die casted rotors. The efficiency measurements are performed with a dynamometer, using a standard stator kept under controlled conditions. The inter-bar resistances of non-treated and 520°C heat treated rotors are measured. The tests are made using small single phase motors, usually applied in domestic refrigeration compressors.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-29T04:09:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334759.pdf: 9176122 bytes, checksum: 3cdeb518e3c806bbf43e8bc028fcd139 (MD5) Previous issue date: 2015 / O presente trabalho aborda os problemas de modelagem, simulação, projeto e implementação de uma estratégia de controle para um motor a combustão interna (MCI) do ciclo Otto, onde os objetivos de controle são manter a operação em regiões mais eficientes e reduzir o consumo de combustível, indo de encontro aos objetivos de eficiência energética de um veículo híbrido série em desenvolvimento. A estratégia de controle adotada para o MCI é baseada em modos deslizantes e foi motivada pelos bons resultados apresentados em um artigo da literatura recente, que com ações complementares sobre o ponto de ignição e injeção de combustível, aliado à operação com mistura pobre, garante tanto a robustez desejada para o controle da rotação quanto redução no consumo de combustível. Para o projeto do controlador, um modelo de valores médios foi ajustado para descrever as dinâmicas do MCI em estudo, sendo que a estimação dos parâmetros e a validação do modelo bem como o projeto do controlador se deram por simulações no ambiente Matlab/Simulink®. O controlador foi validado em um MCI de baixa cilindrada que foi completamente instrumentado e gerenciado por uma central eletrônica de código aberto, que pela possibilidade de alterações em hardware e software facilitou a realização dos testes necessários e a implementação do controlador. Os resultados experimentais foram satisfatórios e os objetivos de controle foram alcançados, demonstrando a viabilidade e o bom desempenho do controlador implementado, ambos requisitos de grande interesse para a aplicação em que o MCI está inserido.<br> / Abstract : This thesis presents the problems of modeling, simulation, design and experimental validation of a control strategy for a spark-ignition internal combustion engine, where the control objectives are to maintain the engine speed at a desired value and to consume the minimum mass of fuel that allows the former objective to be met, in line with the energy efficiency objectives of a series hybrid powertrain in development. The control strategy for the engine is based on sliding modes and was motivated by the good results of an article from recent literature, in which the complementary operation mode on the spark advance and fuel injection, with adequate lean burn conditions, ensures both engine speed at its desired value and reduction in the fuel consumption. For the controller design, a mean value model was fitted to describe the engine dynamics, where the parameter estimation and the model validation as well as the controller design have been made by simulations on the Matlab/Simulink® environment. The controller was validated in a small engine, fully instrumented and controlled by an open source fuel injection, where the experimental procedures and the controller implementation was facilitated by possibility of hardware and software modifications. Experimental results were very expressive and the controller successfully fulfilled the two control objectives, showing the feasibility and the good performance of the proposed strategy, both requirements of high interest for the application in which the engine is inserted.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:25:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345604.pdf: 5140316 bytes, checksum: c4c7f5e22ef93a373e44db9002e3759d (MD5) Previous issue date: 2016 / O projeto de compressores herméticos de refrigeração busca atender altos níveis de eficiência e confiabilidade. Para alcançar esses objetivos,deve-se compreender os fenômenos físicos que ocorrem no interior do compressor e as suas interações. Nesse sentido, o desenvolvimento de modelos de simulação que considerem o efeito combinado desses fenômenos é de fundamental importância, permitindo análises sem o alto custo associado à investigação experimental. O objetivo principal deste trabalho é desenvolver modelos integrados para a simulação de compressores alternativos herméticos, considerando o acoplamento de três modelos específicos: modelo termodinâmico para a solução do ciclo de compressão, modelo térmico para a previsão da temperatura dos componentes do compressor e modelo elétrico para a determinação do desempenho do motor de indução. Duas abordagens são propostas para a modelagem térmica do motor. Uma delas segue a formulação integral da equação da conservação da energia aplicada ao motor, representando-o por um único valor de temperatura. A outra considera uma abordagem de parâmetros concentrados, dividindo o motor em três componentes (rotor, enrolamentos e núcleo do estator) que interagem termicamente entre si e com os demais componentes do compressor. Dois modelos elétricos foram avaliados para o motor, um baseado no conceito de circuito equivalente e o outro em circuitos magneticamente acoplados. Após serem validados com o auxílio de dados experimentais, os modelos integrados formados pela combinação dos diferentes modelos térmicos e elétricos foram utilizados em análises do efeito de condições de operação e parâmetros construtivos do motor sobre a temperatura do motor e a eficiência do compressor. Os resultados indicam que o modelo térmico de parâmetros concentrados é necessário nas análises do efeito de modificações das dimensões do motor, geralmente caracterizado por um aquecimento não uniforme de seus componentes. Por outro lado, o modelo térmico integral é suficiente em análises térmicas associadas à variação da tensão de alimentação e da capacitância do capacitor permanente. Observou-seque a capacitância e o comprimento do pacote de lâminas do motor afetam sensivelmente a eficiência isentrópica e, em menor proporção, a eficiência volumétrica do compressor.<br> / Abstract : The design of hermetic compressors adopted in refrigeration systems must meet high levels of efficiency and reliability. In order to achieve such goals, it is necessary to understand the physical phenomena that take place inside the compressor and their interaction with each other. In this respect, the development of simulation models that consider the coupling between such phenomena is of great importance, allowing analyses much less expensive than through experiments. The main objective of this work is to develop integrated models for the simulation of hermetic reciprocating compressors by coupling three specific models: a thermodynamic model to solve the compression cycle, a thermal model to predict the temperatures of the compressor components and an electrical model to determine the performance of the induction motor. Two approaches are proposed for the thermal modeling of the electrical motor. One of them is based on an integral formulation of the energy equation, providing a single temperature for the motor. The other approach considers a lumped parameter formulation in which the electrical motor is divided into three components (rotor, stator windings and stator core) that interact with each other and the compressor components. Two modeling alternatives were assessed for the induction motor. The first follows the equivalent circuit method and the second is based on magnetically coupled circuits. After being validated via comparisons with measurements, the integrated models formed by the combination of the thermal models and motor models are used to analyze the effects of the compressor operating conditions and motor constructive parameters on the motor temperature and compressor efficiency. The results showed that the lumped parameter thermal model is necessary to analyze the effect of modifications of the motor dimensions, which usually brings about nonuniform heating of the electrical motor. On the other hand, the thermal model based on the integral formulation is sufficiently accurate for thermal analyses associated with the variation of the input voltage and permanent capacitor capacitance. It was found the variation of the capacitance and the motor active length affects considerably the isentropic efficiency, and to a lesser extent the volumetric efficiency.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:25:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346629.pdf: 6477757 bytes, checksum: 279b986787ad69d2a71666417fcea300 (MD5) Previous issue date: 2016 / O agravamento das questões ambientais coloca em evidência a parcela de contribuição dos veículos automotores nas emissões de gases poluentes na atmosfera. Limites de emissões cada vez mais restritivos pressionam por tecnologias de veículos elétricos ou híbridos. O aumento da eficiência do motor de combustão interna também é um caminho viável para redução das emissões. Entre outras alternativas, o sistema Stop-Start, que permite a funcionalidade de paradas e partidas automáticas do motor de combustão interna, é uma das tecnologias que promove maior eficiência do motor de combustão interna. Entretanto, para que seja amplamente adotado nos veículos atuais, é necessário rever o conceito do sistema de partida atual. A hipótese da pesquisa é que existe uma lacuna no âmbito dos sistemas de partida para motores de combustão interna que previne a ampla adoção da tecnologia Stop-Start nos veículos atuais. O objetivo do trabalho é o desenvolvimento de um novo conceito de interface mecânica para sistemas de partida de motores de combustão interna. A pesquisa adota metodologia clássica de desenvolvimento de novos produtos, direcionada à atividade inovadora, sendo estruturada em quatro fases. Na fase de Projeto Informacional uma revisão bibliográfica detalhada visa o entendimento dos entraves para a evolução da interface mecânica convencional. Na fase de Projeto Conceitual, esforço de abstração do sistema interface mecânica e ferramentas de auxílio baseadas na metodologia proposta visam estimular a criatividade e culminam com um esboço do novo conceito. No Projeto Preliminar, a modelagem dinâmica permite superar desafios técnicos para a funcionalidade adequada do novo sistema proposto. Na fase de Projeto Detalhado um protótipo físico é construído e realizam-se os primeiros testes experimentais, os quais atestam a funcionalidade e o potencial da nova interface. A conclusão da pesquisa confirma a lacuna existente e ratifica o potencial de evoluir a tecnologia atual. Além disso, a pesquisa evidencia que, extrapolando-se o resultado obtido para qualquer outro projeto, que o domínio de uma metodologia adequada não inibe a criatividade, pelo contrário, estimula o desenvolvimento de produtos inovadores.<br> / Abstract : Increasingly environmental issues highlight the contribution of automotive vehicles in the emissions of greenhouse gases in the atmosphere. Limits of increasingly stringent emission are pushing for technologies of electric or hybrid vehicles. New technologies developed for increased internal combustion engine efficiency are also a viable way to reduce emissions. Among other alternatives, the Stop-Start system that allows the functionality of automatic stops and starts of the internal combustion engine is a technology that promotes increased efficiency of the internal combustion engine. However, to be widely adopted in today?s vehicles, it is necessary an evolution of the State of the art in starting systems for internal combustion engines. The hypothesis of the research is that there is a gap under the starting systems for internal combustion engines that prevent widespread adoption of Stop-Start technology. The objective is to develop a new concept of mechanical interface for starting systems of internal combustion engines. The research adopts a classical methodology of development of new products divided into four phases, directed to innovative activities. First, the Clarification of the Task phase starts with a detailed literature review is aimed at understanding the barriers to the evolution of conventional mechanical interfaces. At Conceptual Design phase, abstraction efforts are carried in terms of mechanical interfaces along with supporting tools based on the proposed methodology aims to stimulate creativity and culminate with a new concept sketch, which is critically evaluated and approved. In the Preliminary Design phase, application of lumped parameter dynamic models overcome some design challenges for proper functionality of the proposed new system. During Detailed Design phase, fabrication of a physical prototype and experimental tests confirms functionality and potential of the new mechanical interface design. Conclusions of the research confirm the gap and defines a potential to evolve State of the art technologies in the field of starting systems for internal combustion engines. Furthermore, the research results indicates, extrapolating to any other project, that the adequate application of systematic design methodology does not inhibit creativity, by contrast, encourages the development of innovative products.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-10-24T03:10:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345251.pdf: 8929611 bytes, checksum: 51ae259de2bbab493099aa0455cb813e (MD5) Previous issue date: 2016 / A análise vibroacústica de estruturas e equipamentos vem adquirindo importância crescente devido à necessidade de desenvolvimento de produtos com maior confiabilidade, eficiência energética e conforto. O uso de métodos numéricos, como o Método de Elementos Finitos (MEF), tem se mostrado essencial por proporcionar menores custo e tempo de desenvolvimento de novos produtos. Este trabalho aborda um estudo do comportamento dinâmico do conjunto bloco e motor elétrico de compressores herméticos. As propriedades mecânicas destes componentes foram obtidas experimentalmente. Atenção especial foi dedicada às propriedades do estator por ser um componente de elevado amortecimento e baixa rigidez. Para isso, um modelo numérico foi ajustado sendo consideradas propriedades ortotrópicas. Os resultados foram vali-dados através de uma sequência de testes de análise modal individual destes componentes bem como do conjunto acoplado. Estes também foram validados através da avaliação de compressores em operação, considerando as cargas reais de compressão do gás de refrigeração e do campo magnético gerado pelo motor elétrico. Os resultados apresentaram boa concordância, o que permitem o uso em análises do comporta-mento vibroacústico de um compressor completo.<br> / Abstract : The vibroacoustic analysis of structures and equipment has been gaining increasing importance due to the need to develop products with higher reliability, energy efficiency and comfort. The use of numerical methods such as Finite Element Method (FEM) has been shown to be essential for providing lower cost and development time for new products. This work presents a study of the dynamic behavior of the block and the electric motor of hermetic compressors. The mechanical properties of these components were obtained experimentally. Special attention was given to the stator properties to be a component of high damping and low stiffness. For this, a numerical model was set being considered or-thotropic properties. The results were validated using a sequence of individual modal analysis tests for these components as well as coupled together. These were also validated by evaluating compressors in opera-tion, considering the real loads in compression refrigeration gas and magnetic field generated by the electric motor. The results showed good agreement, making possible the use in the analysis of the vibroacoustic behavior of a complete compressor.

Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-01-29T21:11:50Z No. of bitstreams: 1 Dissertação de Mestrado _PEI_Márcio Carvalho.pdf: 4458922 bytes, checksum: bf37567eabff31b863b7a2c9e5635052 (MD5) / Approved for entry into archive by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-03-17T17:51:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação de Mestrado _PEI_Márcio Carvalho.pdf: 4458922 bytes, checksum: bf37567eabff31b863b7a2c9e5635052 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-17T17:51:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação de Mestrado _PEI_Márcio Carvalho.pdf: 4458922 bytes, checksum: bf37567eabff31b863b7a2c9e5635052 (MD5) / Este trabalho apresenta uma avaliação de um motor de combustão interna ciclo Otto, 1,4 L de volume e potência máxima de 77,2 kW, utilizando diferentes tipos de combustíveis. São abordadas características importantes dos combustíveis utilizados em motores de combustão interna, as emissões veiculares e fatores de projeto que influenciam no desempenho, eficiência e emissões do motor. O trabalho faz uma abordagem de conceitos da termodinâmica como entropia, irreversibilidades, exergia (que é o máximo trabalho obtido da energia) e a aplicação das Primeira e Segunda Leis da Termodinâmica em motores de combustão interna. A metodologia do trabalho consistiu de ensaios experimentais realizados em um dinamômetro de bancada, onde foram comparados os resultados de desempenho (torque e potência), consumo de combustível, eficiências e emissões entre os combustíveis álcool, gasolina, misturas gasolina/álcool e gás natural veicular (GNV). Em relação aos resultados de desempenho, o combustível que proporcionou os maiores valores de torque e potência ao motor foi o álcool etílico anidro combustível (AEAC). Nas misturas com a gasolina, houve também aumento dos resultados de desempenho e eficiência conforme se aumentava o percentual de AEAC. Comparando os resultados dos combustíveis líquidos com o combustível gasoso, foi observado que o GNV apresentou a maior eficiência entre todos os combustíveis do comparativo, embora em relação ao desempenho, os valores apresentados pelo GNV tenham sido significativamente inferiores aos demais combustíveis líquidos. De uma maneira geral, esse trabalho destacou o álcool combustível, tanto pelos bons resultados de desempenho e eficiência, como do ponto de vista ambiental por ser provindo da biomassa, sendo sua fonte de origem considerada renovável e parte das emissões de CO2 capturadas nos vegetais que dão origem ao combustível.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:32:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_2864_DissertacaoMestradoJohannesAnneBruinsma.pdf: 26835595 bytes, checksum: 46ce839ea72f1808ec54d11182c08828 (MD5) Previous issue date: 2009-04-24 / Este trabalho é baseado em um motor usado no sistema de propulsão elétrica para um barco pequeno de velejar. Aeficiência em um sistema elétrico de propulsão é de considerável importãncia, porque a quantidade de energia disponível é limitada pelo espaço e pelo peso da bateria. Como o barco é usado na maioria das vezes em condições de estado estacionário, com uma carga de 0,3 a 0,6 da potência nominal do motor, o controle do rendimento nesta região contribui com o aumento da distância máxima em uma carga de bateria. Omotor é uma máquina síncrona de imã permanente. Em Inglês, &#147;Permanent Magnet Synchronous Machine ou PMSM&#148;, e este motor já tem um rendimento razoável. Devido à eficiência e outros benefícios, este motor é usado frequentemente nos veículos elétricos que dá uma contribuição ao futuro da tecnologia sustentável. Uma especificação típica devido à construção do rotor, que para este motor não é comum, dá possibilidade para melhorar ligeiramente o rendimento por meio do controlador do motor. Mesmo que o aumento no rendimento seja pequeno, a execução no controlador não tem a necessidade de circuítos adicionais ou de algoritmos sofisticados. Normalmente o controlador do motor é operado em condição de torque máximo por ampère. Conclui-se neste trabalho que, para este motor específico, uma variação pequena no fluxo melhora o rendimento total do motor. Para controladores normais a corrente de magnetização Id é mantida em 0A, quando na essência deste trabalho é mostrado que uma melhoria no rendimento pode ser conseguida quando esta corrente é alterada ou seja Id 6= 0. Portanto, como o barco é usado na maioria das vezes em condições de estado estacionário com uma carga de 0,3 a 0,6 da potência nominal, o rendimento nesta região contribuirá para aumentar à distância máxima da carga da bateria. Para relacionar a eficiência do motor em perspectiva do sistema, uma análise da propulsão completa é descrita nesta dissertação. O modelo de um motor idealizado e de um controlador usado, é adotado da literatura e usado para simulações. Uma análise detalhada das perdas que ocorrem no motor estendem o modelo. Com o modelo estendido, a simulação tem capacidade de prever o rendimento e a adaptação do controlador para estudar a influência no rendimento. Para a condição de funcionamento em regime permanente o rendimento é observado enquanto as parâmetros do controlador são variados. Os resultados da simulação mostram que o rendimento ótimo para este motor depende dos ajustes do controlador e pode ser aperfeiçoado para determinadas condições. Após a simulação para diversas condições, uma série de medidas é feita para validar o trabalho teórico. Mostra-se que, essencialmente, o rendimento ótimo pode ser conseguido para os ajustes do controlador como encontrado durante a simulação. Para a aplicação típica, o método proposto neste trabalho é fácil de executar, um valor de corrente Id calculado baseado no valor do comando será suficiente para aperfeiçoar o rendimento em alguns pontos percentuais. Durante as medidas mostra-se que uma segunda variável pode ser usada para melhorar o rendimento do sistema, este método não é estimado e não é simulado, por estar fora do escopo do trabalho. Esta variável ajusta a tensão do barramento C.C. que para estado estacionário não afeta o controle do motor. Com as conclusões e o método proposto, este trabalho pretende dar uma contribuição para aumentar a utilização desse tipo de motor na propulsão elétrica de barcos.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-01-15T14:55:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337632.pdf: 27333306 bytes, checksum: e58f51b7572183af929551ee9747ff75 (MD5) Previous issue date: 2015 / Uma das principais fontes de ruído e vibração em compressores é o motor elétrico. No caso do compressor alternativo, o motor elétrico possui o papel de fornecer energia mecânica ao eixo e este, por sua vez, transfere a energia ao sistema pistão-manivela. Basicamente, as fontes de ruído e vibração em motores elétricos podem ser divididas em três categorias: mecânicas, aerodinâmicas e eletromagnéticas. Por meio de estudos já realizados é conhecido que as excitações de origem eletromagnética possuem um papel importante sobre o comportamento vibroacústico do motor. As forças de origem magnética apresentam consideráveis amplitudes em uma larga faixa na frequência e devem ser consideradas no projeto da máquina visto que podem excitar outros componentes em suas frequências de ressonância. Dentro dos estudos já realizados sobre as fontes de ruído e vibração em compressores alternativos observa-se que poucos trabalhos se dedicaram a investigar as fontes presentes na operação do motor elétrico. Assim, este trabalho tem por objetivo modelar e obter a contribuição das forças de origem magnética geradas pela operação do motor elétrico sobre o ruído e vibração presentes no compressor alternativo. Deste modo, a investigação das forças de origem magnética e a interação destas com os componentes estruturais do compressor alternativo serão realizadas. Para tanto, a modelagem dos sistemas mecânico, eletromagnético e acústico do motor elétrico foi desenvolvida por meio de técnicas analíticas e numéricas. Ensaios experimentais foram realizados para obter as forças magnéticas e a respectiva resposta vibroacústica do motor e para validar a modelagem proposta. Adicionalmente, a influência do esforço associado à compressão do gás foi determinada sobre a potência sonora do compressor.<br> / Abstract : One of the noise and vibration source of compressor is the electric motor. In the case of reciprocating compressors, the AC electric motor provides mechanical energy to the crankshaft which transfers this energy to the rod and piston. Basically, vibroacoustic sources in electric motors can be divided in three categories: mechanic, aerodynamic and electromagnetic. From the literature it is known that magnetic forces are relevant on the vibratory behavior of an electric motor. Magnetic excitations have great amplitudes in a wide frequency range and should be considered in machine design since they can excite other components in their resonant frequencies. Within the previous studies on the sources of noise and vibration in reciprocating compressors is observed that few studies have been dedicated to investigate the sources caused by the electric motor operation. This work aims to model and get the contribution of magnetic forces generated by the electric motor operation on noise and vibration of a reciprocating compressor. Thus, the investigation of the origin of magnetic forces and their interaction with other structural components of the reciprocating compressor will be performed. Therefore, the modeling of mechanical, electromagnetic and acoustic electric motor systems was developed through analytical and numerical techniques. Experimental tests were conducted to obtain the magnetic forces and the respective vibratory response of the motor. With these information, a validated numerical model is proposed. Additionally, the influence of the force associated with the compression of the gas was determined on the sound power of the compressor.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológio. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-06-25T23:35:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 311999.pdf: 6982867 bytes, checksum: 6fb3a4081303e36d793ec38b67599714 (MD5) / Este trabalho apresenta uma metodologia numérica para a predição dos três primeiros modos de vibração de um motor elétrico fixo em base rígida. O trabalho foi amparado por uma revisão bibliográfica que motivou a confecção de quatro protótipos para permitir o desenvolvimento dessa metodologia. A partir dos protótipos foram obtidos os parâmetros modais utilizados para ajustar os modelos numéricos, e as curvas de Função Resposta em Frequência (FRF) utilizadas para validar a solução numérica. O modelo validado foi utilizado para promover uma alteração estrutural do protótipo e torná-lo mais robusto às variações dos processos de fabricação e montagem. Os ajustes, bem como a alteração estrutural, foram feitos através de um processo de otimização estrutural usando Algoritmo Genético. A solução foi desenvolvida com base no código comercial de elementos finitos ANSYS. / This work proposes a numerical methodology for the prediction of the first three modes of vibration of an electric motor fixed on a rigid base. A deep literature review supported the production of four ad hoc prototypes that aided the development of the proposed approach. Tests carried out with the prototypes led to the procurement of the modal parameters used to calibrate the numerical models, as well as the Frequency Response Function (FRF) curves used to validate the numerical solution. The validated model allowed structural changes to be then promoted on the prototypes, in order to make them more robust to variations in manufacturing and assembling processes. The mentioned adjustments and structural changes were accomplished by means of a process of structural optimization using Genetic Algorithm. The solution was developed based on the commercial finite element code ANSYS.