Desde a idealização das máquinas elétricas girantes, o motor de indução linear (MIL) fora também considerado viável e, ao longo do tempo, foi pesquisado e foram desenvolvidas novas tecnologias para sua melhoria e para o seu acionamento. Muitos trabalhos acadêmicos foram realizados em todos os centros de pesquisa do mundo e, no Brasil, os primeiros a estudá-lo com rigor científico foram os professores Morency Arouca e Délio Pereira Guerrini, no início da década de 70, no departamento de Engenharia Elétrica da EESC/USP. Até hoje no Brasil, pouco se desenvolve neste campo de estudo da Engenharia Elétrica e, quando se desenvolve, ficam restritos à simulações e levantamentos de parâmetros característicos aos MIL\'s específicos. O presente trabalho tem como objetivo fazer uma explanação teórica e matemática que servirá de base ao estudo e compreensão do MIL e propor uma aplicação ao mesmo: o MIL acionado por inversor de freqüência e utilizado para obtenção de posicionamento com auxílio de simulação computacional de algumas malhas de controle para tal posicionamento. / Since the rotating machines had been idealized, the Linear Induction Motor (LIM) has been researched and, along the time, new technologies are being developed in order to improve it. Many academic works were accomplished in several research centers and universities around the world. In Brazil, the first ones to study it with scientific approach were Professors Morency Arouca and Délio Pereira Guerrini, in the early 70\'s. Even nowadays, works are seldom developed, and most of them are dedicated to simulation of the LIM or obtaining of parameters of specific LIM\'s. The present work has as objective to study the mathematical and theoretical modeling, which will be used as basis in order to study and understand the LIM and to propose an application: the LIM fed by Frequency Inverter, used in order to obtain positioning, with simulation of specific control systems.

O Motor Assíncrono Tubular para Aplicação na Extração de Óleo do Subsolo MATÆOS foi desenvolvido na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (EPUSP) com a função de acionar diretamente uma bomba de sucção, instalada no fundo de um poço de petróleo em terra. Dando continuidade aos trabalhos realizados na EPUSP envolvendo sistemas de levitação magnética, foi desenvolvido um mancal magnético ativo (AMB - Active Magnetic Bearing), aplicado ao protótipo do motor em substituição ao mancal mecânico tradicional existente. O projeto abrange a construção de um protótipo de mancal magnético composto das partes mecânicas, elétricas e de software necessárias ao funcionamento do sistema. O projeto do eletroímã foi realizado por meio do método dos elementos finitos (MEF), para análise da densidade de fluxo e da relação entre a força radial e a corrente elétrica nas bobinas. O controle da levitação do mancal é realizado por meio de controlador digital com placas conversoras AD/DA e algoritmo de controle implementado em hardware FPGA. Utilizando o modelo do sistema, os controladores são sintonizados para atender aos requisitos de estabilidade e rejeição de perturbações, que desviem o entreferro do seu valor nominal. Na configuração do AMB, ao invés do sistema tradicional com oito pólos, um conceito diferente é adotado. Neste, uma máquina primitiva bearingless é excitada com corrente contínua e usada como mancal magnético. Os resultados experimentais obtidos com o protótipo em funcionamento mostram que o sistema em malha fechada é estável e apresenta uma resposta transitória satisfatória. / A tubular linear induction motor applied to onshore oil exploitation, named MATÆOS (which is in the Portuguese acronym for Tubular Asynchronous Motor for Onshore Oil Exploitation) was built at Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (EPUSP). Its purpose is to directly drive the sucker-rod pump installed in the down hole of the oil well. In continuing the research accomplished at EPUSP concerning magnetic levitation systems, an Active Magnetic Bearing (AMB) was developed and applied to the prototype of the motor in substitution to the existing traditional bearing. The design includes the construction of the magnetic bearing prototype composed of mechanical, electric and software components required to the operation of the system. The electromagnet design was accomplished using the Finite Element Method (FEM) in the analysis of both the flux density and the relationship between the radial force and the suspension winding current. The magnetic bearing levitation control is executed by a digital controller using an AD/DA converter and a control algorithm implemented in FPGA hardware. Using the system model, the controllers are tuned to provide both stability and rejection of disturbances that tend to move the air gap from its nominal value. Instead of the usual eight-pole AMB, a different concept is adopted where a DC-excited primitive bearingless machine is used as a magnetic bearing. The experimental results obtained with the prototype in operation show that the closed-loop system is stable and exhibits a satisfactory transient response.

The final work of master studies reviews various industrial robots constructions and parameters, from which they are characterized. Robotics systems and control of flexible production have been discussed in here. Various robots’ drives and their control advantages and disadvantages are analyzed. In the practical part original robot global movement platform is suggested and algorithm of two flexible production bays handling is created. Static characteristics of linear drive used in platform are calculated. Using software package “Matlab Simulink” model of symmetrical linear induction motor (LIM) is created and dynamic characteristics are gained. Concluding part presents inferences and suggestions.

In this thesis is investigated how magnetic field varies at different instants of time in the air gap of linear induction motor and outside of it. The are given results of simulation, which show the change of magnetic flux at different instants of time of linear induction motor in the air gap, outside the inductors, also magnetic flux dependencies on air gap width. Two models of linear induction motor with secondary element and without it are compared.

O presente trabalho tem como objetivo estudar a força propulsora proveniente do motor de indução linear plano, na condição de bloqueio. Utiliza-se um método de imposição de correntes elétricas ao estator através de um conversor de frequência PWM acionado por uma plataforma realimentada. A leitura da força propulsora foi realizada através de uma célula de carga utilizando um circuito eletrônico para leitura e condicionamento do sinal. Visando a análise completa do motor linear, foi realizado uma modelagem computacional que emprega todos os parâmetros relevantes ao estudo da máquina bloqueada. Ao final realizou-se um confronto teórico experimental que avaliou a eficiência do método proposto. / This work intent to study the motive power provided by the plane linear induction motor, in a lock condition. It uses a method of imposition of the electric current to the stator via a frequency convertor PWM driven by a refed platform. The reading of the motive power was performed by a load cell using an electronic circuit for reading and conditioning of the signal. Aiming a complete analysis of the linear motor, it was performed a computational modeling that employs all relevant parameters to the study of the locked machine. At the end it was held a theoric-experimental confrontation that evaluated the effectiveness of the proposed method. / Dissertação (Mestrado)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The objective of this work is to apply a heuristic method to optimize the choice of parameters of unbalanced input voltages of a linear induction motor at low speeds.The mathematical model developed for the linear induction motor considers his linor blocked, aiming applications at low speeds. Applying a genetic algorithm program the magnitude of unbalance of the input voltage of the linear motor can be determine.The experimental results are compared satisfactorily with practical tests conducted with a prototype of the linear machine. / O objetivo deste trabalho é aplicar um método heurístico para otimizar a escolha dos parâmetros de desbalanceamento das tensões de entrada de um motor de indução linear em baixas velocidades. O modelo matemático desenvolvido para o motor de indução linear considera o seu linor bloqueado, visando aplicações em baixas velocidades. Através da aplicação de um programa de algoritmo genético é possível determinar a magnitude dos desbalanceamentos das tensões de entrada do motor linear. Os resultados experimentais obtidos são confrontados de forma satisfatória com os testes práticos realizados com um protótipo da máquina linear. / Mestre em Ciências

Šiame baigiamajame darbe tiriamas elektriškai ir magnetiškai dvipusio tiesiaeigio asinchroninio variklio (TAV) valdymo būdas, keičiant vieno iš induktorių maitinimo įtampos fazę kito induktoriaus maitinimo įtampos fazės atžvilgiu. Įvade suformuluotas darbo tikslas ir paminėtos TAV taikymo galimybės. Atlikta literatūros šaltinių analizė ir apžvelgti tiesiaeigiai asinchroniniai varikliai bei jų konstrukcijos. Pateikti šių variklių privalumai, trūkumai ir panaudojimo sritys. Teorinėje dalyje išanalizuotos tiesiaeigės stūmiklių pavaros ir apžvelgti specialūs tiesiaeigių variklių valdymo būdai. Išanalizuotos statinės charakteristikos ir sudaryta skaičiavimo metodika. Tiriamojoje dalyje sudarytas TAV modelis ir imituotos dinaminės charakteristikos. Pagamintas ir išbandytas TAV bandymų stendas, pateiktos išvados. Pasiūlyta tiesiaeigės stūmiklio pavaros funkcinė ir elektrinė principinė schemos. Darbą sudaro 7 dalys: įvadas, literatūros analizė, tyrimo tikslas ir uždaviniai, tiriamoji dalis eksperimentinė dalis, tyrimo rezultatų apibendrinimas, literatūra ir kt. šaltiniai. Darbo apimtis – 70 p. teksto be priedų, 49 iliustr., 3 lent., 24 bibliografiniai šaltiniai. / Electrically and magnetically control mode of two-sided linear induction motor (LIM) is analysed in this thesis. It is done by changing one of the voltage power supply inductor phase regard to next phase inductor. The main goal of thesis and LIM application possibilities are formulated in introduction. Literature review and analysis of linear induction motors and their construction was accomplished. The use of energy, main advantages and disadvantages of these motors were represented. Special control techniques, analysis of linear pushing drives and linear motors were analysed in theoretical section. LIM static characteristics and calculation methodology is provided in this section either. In the research section consist of LIM mathematical model, where dynamic characteristics are simulated. The actual LIM model was made and tested, experiment conclusions were written. The linear spindle drive functional and electrical diagrams were proposed. The work consists of seven sections: introduction, literature review, the study of aims and objectives, experimental section, investigating LIM and providing results, literature and others sources. Work size - 70 p. text without appendixes, 49 pictures., 3 tables., 24 bibliographic sources.

Šiame baigiamajame darbe apžvelgtos dulkių sprogimų atsiradimo priežastys bei sprogimų plitimų mechanizmas. Aprašyti sprogimų žemės ūkio įmonėse padariniai. Aptartos techninės priemonės, įgalinančias lokalizuoti pirminius silpnus dulkių sprogimus ir taip išvengiant stiprių, griaunamosios jėgos sprogimų. Išanalizuotos ugnį užtveriančių ir technologinių universaliųjų sklendžių tiesiaeiges elektros pavaros. Naudojant programinį modeliavimo paketą Matlab Simulink sudarytas universaliosios sklendės tiesiaeigės pavaros modelis ir gautos dinaminių charakteristikų imitacijos kreives. Naudojant programinį paketą SolidWorks sumodeliuota universalioji sklendė ir gauta smūginės bangos slėgio veikiamo sklendės judamojo elemento deformacija ir judamojo elemento deformacija, kai induktoriaus aktyviojoje zonoje įtaisyti papildomi atraminiai guoliai. Baigiamojo darbo pabaigoje pateiktos išvados ir pasiūlymai. / The final work of master analyses the causes of dust explosions and explosions spread mechanism. A short overview of the explosions effects in the agro - industry is presented. Technical devices enabling the localization of primary weak dust explosions and so avoiding the strong, destructive force explosions are discussed. Fire blocking and universal linear electric drives are analyzed. Using software package Matlab Simulink model of universal linear electric drive is created and dynamic characteristics are gained. Using software package SolidWorks model of universal linear electric drive is created and valves mobile element deformation and deformation of the mobile element, when there are installed additional supporting bearings in the inductor active zone are obtained when mobile element is affected by the pressure of the explosion wave. Concluding part presents inferences and suggestions.

Para aplicações de extração de petróleo de poços em terra foi desenvolvido pelo Laboratório de Eletromagnetismo Aplicado (LMAG) da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo um protótipo de motor de indução linear tubular (MILT), onde o movimento axial do secundário do motor aciona diretamente a bomba de extração situada no fundo do poço. Numa segunda etapa, foi prevista a substituição dos mancais mecânicos por dois mancais magnéticos ativos (AMBs), que permitem melhor movimentação e praticamente nenhum atrito, reduzindo o desgaste causado por impurezas contidas no petróleo extraído, e consequentemente os esforços de manutenção. Todavia, o protótipo atual possui apenas um mancal magnético, e o outro é mecânico. O presente trabalho apresenta a instalação do segundo mancal magnético ao protótipo do MILT, e propõe realizar o controle do sistema de mancais magnéticos para o MILT, tendo em vista um problema multivariável, onde as posições do secundário do motor em relação aos dois mancais são correlacionadas, bem como as ações de controle sobre os mesmos. O trabalho faz uma revisão do sistema atual com um AMB, abordando sua concepção física, modelagem e o controlador, e tal controlador é replicado para o segundo AMB. Um novo modelo é apresentado, considerando o comportamento multivariável dos dois AMBs, e um sistema de controle robusto multivariável é projetado, através da técnica LQG/LTR. Resultados de simulação do novo controlador são analisados e comparados com os resultados experimentais do controlador atual aplicado aos dois AMBs, e apresentam-se as conclusões. / For onshore oil extraction applications, a tubular linear induction motor (TLIM) prototype was developed by Applied Electromagnetism Laboratory (LMAG) of Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, on which the axial movement of the motor secondary drives the suction pump, placed in the down hole of the oil well. In a second step, it was planned to replace the mechanical bearings by two Active Magnetic Bearings (AMB), in order to have better movement and practically no friction, reducing damages caused by impurities in the oil, thus reducing maintenance effort. Nevertheless, the actual prototype has only one AMB, being the other one a mechanical bearing. This paper presents the installation of the second AMB onto TLIM prototype, and a proposal to implement the control algorithm for the TLIM magnetic bearing system, considering now a multivariable problem, where the position of the motor secondary for both AMB are related, as well as control efforts. The present work review the actual system with only one AMB, approaching its physical construction, mathematical model and applied control system; and this control system is applied to the second AMB. A new model is presented, considering the AMB system multivariable behavior, and a multivariable robust control system is then designed, using LQG/LTR approach. Simulation results for the new controller are analyzed and compared to experimental results from the actual controller applied to both AMB, and some conclusions are presented.

The properties of linear induction motor and areas of its application are analyzed; frequency converters and their control methods are discussed in this final work. Methods to realize a pulse width modulation are analyzed, scalar and vector control principles as well as perspectives of perfection of semiconductor commutating elements and control systems are discussed. The principle of operation of control systems applied in frequency converters is analyzed On the base of analysis mathematical and Simulink model of linear induction motor in α-β reference frame is developed, mathematical and Simulink models of frequency controlled linear induction drives are carried out. Two models of linear frequency controlled induction drive: scalar and vector control are investigated, transient characteristics of inverter output voltage, currents of linear motor, developed force and linear speed are analyzed and results of different control principles are compared.