Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T22:11:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 258146.pdf: 3651058 bytes, checksum: b25d241def9a1fc8cb7e4507c80910b1 (MD5) / Este trabalho se refere ao estudo e a implementação do método de ensaio eh-star para determinação das perdas suplementares em motores de indução trifásicos, proposto na norma IEC 60034-2-1. O ensaio eh-star é realizado sem a necessidade de acoplar o motor a um dinamômetro ou máquina auxiliar, ou seja, o motor trabalha em vazio. Durante o teste o motor é conectado em estrela, com um resistor, denominado Reh, ligado entre dois terminais de alimentação do motor, sendo o mesmo ligado a uma fonte monofásica. Como resultado aparecerá em seus terminais um sistema trifásico desequilibrado (assimétrico), que será decomposto em dois sistemas simétricos: seqüência positiva e seqüência negativa. São apresentados resultados de diversos motores testados na WEG. Também é apresentada uma simulação deste ensaio com o programa de cálculo utilizado pela WEG Motores. O presente trabalho propõe ainda um novo circuito para obtenção desta alimentação desequilibrada, ligando os terminais do motor à duas fases e o neutro de um gerador trifásico, dispensando a necessidade da utilização do resistor Reh. This work mentions the study and the implementation regarding the eh-star test method proposed in the IEC Standard 60034-2-1 for the determination of stray load losses in three-phase induction motors. This test is accomplished with no load, that is, the motor does not need to be connected to a dynamometer or an auxiliary machine. During the test, the motor is star connected with a resistor, referred to as Reh, installed between two motor terminals. The motor is fed by a single-phase voltage supply. This will result in an unbalanced (asymmetric) three-phase system at the motor's terminals, which can be decomposed into two symmetric systems: positive sequence and negative sequence. Results of several tests accomplished in WEG facilities, as well as simulation results obtained with the software used in WEG for motor calculation, are also presented. Additionaly, the present work proposes a new circuit for the attainment of this unbalanced voltage supply, using two phases and the neutral of a three-phase generator, avoiding the need for the Reh resistor.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T22:15:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 258147.pdf: 2061137 bytes, checksum: 35680d2087bf1eb35d2aab2784c17570 (MD5) / Este trabalho apresenta um estudo sobre os torques síncronos em motores de indução monofásicos. Nele estão contemplados o cálculo analítico e a verificação experimental do fenômeno. Inicialmente é apresentada uma revisão sobre a teoria dos motores de indução monofásicos segundo a abordagem dos campos girantes, seguida de uma conceituação sobre o problema dos torques síncronos em motores de indução em geral, e especificamente em motores monofásicos. Um modelo, baseado no circuito clássico do motor monofásico com dois enrolamentos, que considera os efeitos das harmônicas é analisado com o objetivo de verificar a sua aplicabilidade para motores monofásicos com uma faixa de potência maior. Este modelo permite a análise da interação entre as harmônicas de força magnetomotriz (fmm) e as ondas de permeância do entreferro que resultam em campos harmônicos de alta ordem. Estes campos, por sua vez, interagem com as harmônicas de fmm do rotor e quando duas ondas apresentam o mesmo número de pares de pólos e a mesma velocidade, ocorre o torque síncrono, em rotações específicas do rotor, calculadas pelo procedimento apresentado. Como a verificação experimental destes torques não é normalizada, o trabalho apresenta um método para medição e compara os resultados obtidos com os calculados. This work presents a study on synchronous torques in single-phase induction motors through analytical calculation and experimental verification. At first, some concepts concerning the theory of single-phase induction motors based on rotating field analysis are reviewed, followed by concepts of synchronous torque issue for general induction motors and especially for single-phase motors. A model based on the classic single-phase two-winding motor circuit which considers harmonic effects is analyzed to verify its validity for single phase motors of higher power ranges. Such model allows the analysis of the interaction between the magnetomotive force (MMF) and permeance waves along the air gap, which results in high order magnetic field harmonics. Such fields interact with rotor MMF harmonics, and when two waves present both the same number of poles and the same velocity, then synchronous torque occurs at certain rotor speeds, that can be calculated by the procedure mentioned above. Due to the nonexistence of normalization for the experimental verification of this effect, this work also presents a methodology for measuring synchronous torques, thus allowing comparative analysis between experimental and analytical results.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-06T00:28:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 321410.pdf: 11607513 bytes, checksum: 57b57e639b99bcbe25da618bfcb004fe (MD5) Previous issue date: 2013 / Este trabalho refere-se ao estudo da influência dos tirantes de fixação do estator no desempenho das máquinas de indução trifásicas. São destacadas duas formas de fixação do pacote do estator: com tirantes externos e com tirantes embutidos ao pacote. O estudo é dividido em sete casos distintos: tirantes totalmente externos, tirantes 25% embutidos, tirantes 50% embutidos, tirantes embutidos e soldados, tirantes embutidos e fresados, tirantes embutidos fresados e interrompidos e tirantes embutidos soldados e interrompidos. Tais casos são analisados analiticamente e numericamente em elementos finitos 2D e 3D através de programas computacionais. É explorada também a análise prática das perdas nos tirantes de fixação do estator, além de serem apresentados os resultados obtidos para cada caso estudado, confrontando-os analítica e numericamente com o intuito de concluir o quanto as perdas nos tirantes de fixação do estator afetarão o desempenho das máquinas de indução trifásicas <br>

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-19T11:08:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T21:32:32Z : No. of bitstreams: 1 182503.pdf: 3801443 bytes, checksum: 8b47fbe8e3f4cb67bdc131ece42ef96a (MD5) / Este trabalho tem como temas centrais o controle em modos deslizantes e a observação robusta de estados do motor de indução. Como um tópico complementar, estuda a aplicação do controle em modos deslizantes ao servomotor C.A.Inicialmente, estuda-se a modelagem dinâmica do motor de indução. Partindo-se da representação trifásica associada ao dispositivo físico chega-se, com o uso de transformações apropriadas, a modelos de estados representados num sistema único de coordenadas ortogonais.Relativamente à observação de estados, dois observadores robustos aos parâmetros elétricos são propostos. Estes observadores são projetados com base nas equações estatóricas e utilizam uma realimentação em velocidade. A estimação do conjugado de carga, que é necessária neste tipo de observador, utiliza uma abordagem adaptativa.Com relação ao controle do motor de indução, apresenta-se alguns estudos teóricos e experimentais com a utilização da abordagem dos modos deslizantes. Inicialmente, estuda-se o controle do movimento (posição e velocidade) e do fluxo do motor de indução com a utilização do deslizamento de primeira ordem. Emprega-se dois modelos de estados diferentes, um baseado nas equações do fluxo do rotor e outro baseado nas equações do fluxo de estator. A estabilidade do conjunto controlador-observador é analisada. Do ponto de vista experimental, os resultados obtidos numa bancada de ensaios mostram a viabilidade da abordagem empregada.Como uma alternativa para a solução do problema do ``chattering'', propõem-se um controlador baseado no deslizamento de segunda ordem. Mostra-se que esta abordagem é viável para o controle do motor de indução e do servomotor C.A., podendo resolver de modo satisfatório os problemas relacionados ao "chattering''.A última parte do trabalho é dedicada à aplicação do controle em modos deslizantes ao servomotor C.A. Este tipo de máquina vem ganhando grande importância no contexto dos sistemas automatizados, mostrando-se bem adaptada as estratégias propostas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T22:13:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T16:05:03Z : No. of bitstreams: 1 174006.pdf: 25703775 bytes, checksum: d94f37ed58eab1c4ef4e3792a0a1ec47 (MD5) / Este trabalho apresenta uma metodologia para o cálculo do ruído de origem magnética em motores de indução. Particularmente, é apresentado um método analítico de cálculo do ruído magnético de motores de indução trifásicos com rotor de gaiola. Inicialmente, são apresentados os aspectos teóricos e conceituais referentes à geração do ruído acústico de origem magnética em máquinas elétricas e a metodologia de determinação das diversas harmônicas de indução presentes no entreferro da máquina. Após, usando o tensor de Maxwell, são determinadas as forças periódicas que atuam no entreferro e as amplitudes e freqüências das deformações do pacote de chapas do estator. As freqüências naturais de vibração do pacote de chapas do estator são calculadas a fim de se obter os fatores de ressonância e a respectiva deformação amplificada. Finalmente, é determinado o ruído em nível de pressão sonora na superfície do pacote de chapas do estator e a um metro do motor para vários modos de vibração e freqüências. Para validação da metodologia apresentada, foi desenvolvido um programa computacional que calcula os vários ruídos de origem magnética com suas freqüências e respectivos modos de vibração, separando-os por causa geradora. Este programa objetiva agilizar e permitir a análise do ruído magnético de motores elétricos ainda na fase de projeto. Os resultados obtidos foram comparados com os resultados de ensaio para dez motores trifásicos de pequeno e médio portes, demonstrando uma boa concordância qualitativa dos resultados e mostrando-se muito útil na otimização do projeto dos motores elétricos.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-16T23:25:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T21:00:41Z : No. of bitstreams: 1 138710.pdf: 3892439 bytes, checksum: 24509723ac01704da53f42db5d76f756 (MD5)

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T07:03:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2013-07-16T20:34:48Z : No. of bitstreams: 1 287889.pdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / A predição exata da distribuição de temperatura em uma máquina elétrica no estágio do projeto está se tornando cada vez mais importante. Esta predição permite ao projetista otimizar o projeto, economizando assim custos efetivos. Apesar da importância de se conhecer a temperatura no interior de máquinas elétricas girantes, a literatura disponível não apresenta metodologias que possibilitem obter tal informação de forma satisfatória, que façam uso do estado da arte referente ao conhecimento disponível em escoamento e transferência de calor. No presente trabalho, o projeto térmico de motores de indução é revisto e um modelo térmico com parâmetros acoplados é apresentado para determinar a distribuição de temperatura em um motor de indução, operando em regime permanente. O modelo térmico com parâmetros acoplados consiste na combinação de parâmetros térmicos globais e de parâmetros térmicos distribuídos nas diferentes partes da máquina. O conhecimento da distribuição das perdas (fontes de calor) envolvidas na máquina é essencial na construção e análise do modelo térmico. Adotando procedimentos padrões na análise do motor, as perdas são avaliadas através de ensaios elétricos, e distribuídas no estator e no rotor. Empregando o modelo térmico, uma análise de sensibilidade é realizada, indicando que o parâmetro mais crítico no resfriamento do motor é o coeficiente convectivo de transferência de calor em sua superfície externa. Medições e cálculos exploram a não uniformidade do coeficiente de transferência de calor local da carcaça do motor para o ar ambiente e seu impacto na temperatura do motor. Ensaios em três rotações distintas mostraram variações no coeficiente de transferência de calor em torno de 20% quanto se altera a rotação de 900 rpm para 1200 rpm e cerca de 40% alterando de 1200 rpm para 1800 rpm. Algumas sugestões são apresentadas para reduzir a temperatura de operação do motor, incluindo o uso de guias para direcionar melhor o escoamento de ar sobre a carcaça. O efeito das guias de correção do escoamento de ar sobre a carcaça possibilitou observar uma elevação média de 5% no coeficiente de transferência de calor na traseira, 40% na central e 20% na dianteira do motor comparado com os resultados obtidos na condição de referência.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-23T01:49:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 259876.pdf: 6319360 bytes, checksum: e4b02cbfa4c623a75e1f2627bde191d5 (MD5) / Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia numérica para a análise do escoamento do ar na região da cabeça de bobina de um motor de indução trifásico totalmente fechado autoventilado. O desenvolvimento dessa metodologia foi amparado por um dispositivo experimental, especialmente projetado e confeccionado para este trabalho, que permitiu caracterizar os campos de velocidade do ar na região da cabeça de bobina e, também, na região externa da carcaça, especificamente entre as aletas da carcaça. Os dados de velocidade do ar e os valores de potência consumida pelos sistemas de ventilação interno e externo, obtidos experimentalmente, foram utilizados para desenvolver e validar a metodologia numérica, fundamentada em um código comercial de Dinâmica do Fluidos Computacional (Computational Fluids Dynamics - CFD). Uma contribuição adicional foi a demonstração do impacto da energia fornecida ao sistema de ventilação interno sobre o comportamento térmico A numerical methodology to analyze the air flow at the end-winding region of a three-phase totally enclosed fan cooled electrical motor was developed. The development of this methodology was assisted by an experimental device, especially designed and made for this work, that allowed the characterization of air velocity fields around the end-winding regions and, also, outside the frame region, specifically between the frame fins. Measurements of air velocity and fan systems internal and external power losses were used to develop and validate the numerical methodology, using a commercial Computational Fluids Dynamics (CFD) code. An additional contribution was the demonstration of the impact of the energy provided to the internal fan system on the thermal behavior of totally enclosed rotating electrical machines.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T21:25:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 260439.pdf: 4314005 bytes, checksum: f718f36e30cf1ceae5fcf6060a8bd490 (MD5) / O presente trabalho tem como objetivo analisar as principais causas do curto-circuito entre espiras em estatores utilizados em motores de indução trifásicos de baixa tensão e realizar uma comparação entre os principais tipos de detecção e equipamentos utilizados atualmente. Desta forma, será possível avaliar quais os principais pontos positivos e negativos de cada tipo de método de detecção e, caso seja possível, definir qual equipamento consegue identificar de forma mais eficiente este tipo de falha em estatores que ainda estão em produção. Através do levantamento inicial da bibliografia, pode-se observar que este assunto tem grande relevância e que vem sendo estudado há anos, permitindo o levantamento de vários tipos de testes, sendo que muitos destes passaram por várias evoluções em suas metodologias. Além disso, o desenvolvimento de testes que consigam detectar este tipo de falha durante o processo produtivo dos estatores bobinados é de extrema importância para os fabricantes de motores, pois permite a detecção antecipada do defeito, reduzindo os custos de retrabalho, refugo de materiais e gastos com assistência técnica. Os clientes também compartilham desta mesma percepção, uma vez que caso o problema seja detectado apenas no cliente, poderá ocasionar paradas inesperadas no processo produtivo do cliente e aumentar seus gastos com manutenção.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T22:27:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 258150.pdf: 7239347 bytes, checksum: 18fdb808e71155fda59d7d9e56c836bb (MD5) / Este trabalho aborda o desenvolvimento de um método de estimação da confiabilidade de um motor de indução monofásico, cuja obtenção de resultados seja no menor tempo possível. O método é baseado na teoria de confiabilidade de sistemas, na qual, realiza-se ensaios de vida acelerados em componentes chaves pertencentes ao sistema. Os resultados destes ensaios são analisados separadamente com ferramentas que estimam seus parâmetros de confiabilidade, considerando sua parte determinística, utilizando-se ferramentas de regressão, e sua parte variável, utilizando-se distribuições de probabilidade. Os parâmetros de confiabilidade encontrados para cada componente são então incluídos em um diagrama de blocos de confiabilidade do sistema, do qual, de acordo com a importância e disponibilidade de cada componente, calculam-se os parâmetros de confiabilidade do sistema como um todo. Para validação do método, foram feitos ensaios em componentes de um determinado motor de indução, com aplicação em máquinas de lavar roupas, e foram determinados seus parâmetros de confiabilidade. Os resultados obtidos demonstraram um alto ganho no tempo de realização dos ensaios, além de se tornar uma ferramenta muito poderosa para definição de metas de qualidade do produto em campo. This work tackles the development of a reliability estimation method for a single phase induction motor, whose attainment of results lasts as minimum time as possible. The method is based in the systems reliability theory, which, accelerated life tests are done in key parts pertaining this system. The tests results are separately analyzed using reliability estimation tools which consider the deterministic part, using regression tools, and the variable part, using probability distributions. The reliability parameters encountered, for each part tested, are then filled up in a reliability functional diagram of the system, which, according to the relevance and availability of each part tested, calculates reliability parameters for the system at all. To evaluate the method, parts of single phase induction motors, washing machines motors, were submitted to accelerated life tests and their reliability parameters calculated, both of them, parts reliability and then system reliability. The results obtained demonstrate a big improve in tests timing, besides the method can become a powerful tool to improve quality marks of this product in field.