Submitted by Silvana Teresinha Dornelles Studzinski (sstudzinski) on 2016-12-22T15:57:00Z No. of bitstreams: 1 Gerson Luis Garcia de Pinho_.pdf: 2989815 bytes, checksum: 548880c60cc2c4757d2e0df6e97150cb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-22T15:57:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gerson Luis Garcia de Pinho_.pdf: 2989815 bytes, checksum: 548880c60cc2c4757d2e0df6e97150cb (MD5) Previous issue date: 2016-11-17 / UNISINOS - Universidade do Vale do Rio dos Sinos / Este trabalho objetiva dissertar sobre os diversos fatores que produzem a queima dos motores elétricos de indução alimentados por inversores de frequência. Com o avanço da eletrônica de potência e o aumento da necessidade de variação de velocidade dos motores elétricos de indução em aplicações na indústria, a utilização de inversores de frequência tornou-se cada vez mais difundida. Em razão desse fato, surgiu uma nova preocupação entre os fabricantes e usuários de motores elétricos com relação à qualidade do sistema isolante, pois tornou-se objeto de estudo o fato de as altas frequências de chaveamento dos inversores de frequência provocarem picos de tensão sobre os terminais dos motores elétricos, podendo levar à ruptura do dielétrico do material isolante, requerendo sistemas de isolação mais resistentes. Apresenta-se nesta pesquisa o aquecimento do motor em sua estrutura geral, provocando a deterioração do isolamento dos condutores, bem como fenômenos físicos diretamente envolvidos. As características construtivas dos motores de indução e o grau de comprometimento destas em relação ao aumento da temperatura do motor elétrico desencadeiam um processo de “envelhecimento precoce” do motor. Portanto, o estudo do comportamento térmico tornou-se imprescindível no projeto de um motor elétrico de indução. Além de dissertar sobre os diversos fatores que produzem a queima dos motores elétricos de indução alimentados por inversores de frequência, o presente trabalho propõe a criação de índices de qualidade da energia para esses casos, para que sirvam de subsídios em estudos sobre a vida útil do motor elétrico. A metodologia utilizada para construção desses índices contempla uma média harmônica entre os índices de qualidade do inversor, cabo e motor, propostos neste trabalho. Ademais, visa fornecer dados para serem utilizados em projetos de novos equipamentos que possam medir esses índices. / This work aims to discuss the various factors that produce the burning of induction motors fed by frequency inverters. With the advancement of power electronics and the increased need for speed variation of induction motors in industrial applications, the use of frequency inverters has become increasingly widespread. Because of this fact, a new concern arose among the manufacturers and users of electric motors with regard to the quality of the insulation system, since it became the object of study that the high switching frequencies of the frequency inverters cause peaks of voltage over the Terminals of electric motors, which may lead to the rupture of the dielectric of the insulation material, requiring more resistant insulation systems. This study presents the heating of the motor in its general structure, causing the deterioration of the insulation of the conductors, as well as physical phenomena directly involved. The constructive characteristics of the induction motors and the degree of their engagement in relation to the increase in the temperature of the electric motor trigger an "early aging" of the engine. Therefore, the study of thermal behavior has become essential in the design of an electric induction motor. In addition to discussing the different factors that produce the combustion of induction motors fed by frequency inverters, the present work proposes the creation of energy quality indices for these cases, in order to be useful in studies on the useful life of the Electric motor The methodology used to construct these indices contemplates a harmonic average between the quality indices of the inverter, cable and motor proposed in this work. In addition, it aims to provide data to be used in new equipment projects that can measure these indices.

O trabalho tem como objetivo abordar e investigar a viabilidade técnica e econômica da proposta de substituição de um motor de corrente continua, por um motor síncrono com imãs permanentes. O passo inicial foi a análise de dados referentes à manutenção preventiva do motor em operação comparado ao motor de indução e o resultado foi que se teria grande vantagens. Foi observado que o mercado oferecia uma solução inovadora, que mudou a trajetória dos estudos. Esta solução é o motor síncrono de imã permanentes, que é um motor brushless de corrente alternada, com dimensões reduzidas para a mesma potência de um motor indução trifásico. As perdas por efeito Joule no rotor que praticamente são as maiores, neste caso são desprezíveis, pois o rotor é equipado internamente com imãs de Terras Raras, o Neodímio Ferro Boro de alta energia, que desta forma minimizam também a temperatura no motor aumentando sua vida útil. Além disso, para aplicações onde se tem a necessidade de controle de torque com velocidades baixas é a melhor solução. Estas e outras qualidades fizeram a diferença na escolha deste motor para a aplicação, onde é necessário o controle de torque com a velocidade baixa. Neste trabalho se descreve todas as etapas do retrofiting, incluindo as comparações do sistema atual com duas propostas, através de simulações no software MATLAB, que demonstraram que as expectativas iniciais foram alcançadas, identificando o motor síncrono de imãs permanentes mais indicado nos dias de hoje para a substituição. / The work had as objective approach and investigate the technical and economic viability of the proposed replacement of a DC motor, by a permanent magnets synchronous motor. The initial step was the analysis of data on preventive maintenance of the motor in operation compared to the induction motor and the result was that it would have great advantages. It was observed that the market offered an innovative solution, which changed the course of the studies. This solution is permanent magnet synchronous motor, which is a brushless AC motor with reduced dimensions at the same power of a three phase induction motor. The Joule losses in the rotor which practically are the biggest. this case are not important, because the rotor is fitted internally with Rare Earths Magnets Neodymium Iron Boron the high energy, which thus also minimize the temperature in the motor increasing its lifetime. Also, for application where there is the need to control torque at low speeds is the best solution. These and other qualities made the difference in the choice of this motor to the application, where it is necessary to control torque with low speed. We describe all stages of Retrofitting, including comparisons of the current system with two proposals, through simulations in MATLAB, which have shown that initial expectations were met, identifying the permanent magnet synchronous motor best suited these days for the replacement.

O acionamento das máquinas de fluxo, sobretudo as bombas e ventiladores centrífugos, têm no motor elétrico seu principal meio de força motriz. O motor assíncrono, também denominado de motor de indução, é o mais utilizado para esse tipo de acionamento. O presente trabalho mostra as diversas alternativas para avaliar a viabilidade de utilização, em alguns casos, do motor de combustão interna substituindo o motor elétrico para acionamento de algumas máquinas de fluxo. As vantagens na utilização do gás natural como energia final, aliada a evolução tecnológica do motor de combustão interna para uso desse combustível, podem fornecer boas condições na escolha alternativa de acionamento. Certos fatores, tais como razão entre o preço do gás natural e o preço da energia elétrica para cada setor de consumo; o alto investimento para a aquisição do motor de combustão interna a gás natural e o aproveitamento para cogeração, são levados em consideração nas análises do presente trabalho. O aproveitamento do rejeito térmico dos gases de combustão do motor e da água de refrigeração do mesmo contribui favoravelmente para a utilização do motor de combustão interna a gás natural. A análise econômica, que permite a comparação entre os dois sistemas de acionamento de cada caso estudado, é também apoiada com a utilização da termoeconomia. / The driving of flow machines, above all centrifugal pumps and fans, have in electrical motor its main resource of driving power. Asynchrony motor, also called induction motor is the most used for that driving type. The present work shows the several ways for measuring the viability of the replacement of electric motor, in some cases, by the natural gas internal combustion engines driving flow machines. The advantages of employing natural gas, allied to the technological evolution of the internal combustion engine for use of that fuel, can produce good conditions for that drive alternative. Certain factors, such as the ratio between the current price of natural gas and the price of the electric power for each consumption sector; the high investment for the acquisition of natural gas internal combustion engine, as well as the use of this gas for cogeneration are factors to be considered in the analysis performed in this work. The reuse of combustion engines exhaust gas and of cooling system waters may successfully contribute for the choice of natural gas internal combustion engine. Economical analysis, which provides a comparison between the two kinds of driving systems investigate here, can also be supported by employing thermoeconomics tools.

O acionamento das máquinas de fluxo, sobretudo as bombas e ventiladores centrífugos, têm no motor elétrico seu principal meio de força motriz. O motor assíncrono, também denominado de motor de indução, é o mais utilizado para esse tipo de acionamento. O presente trabalho mostra as diversas alternativas para avaliar a viabilidade de utilização, em alguns casos, do motor de combustão interna substituindo o motor elétrico para acionamento de algumas máquinas de fluxo. As vantagens na utilização do gás natural como energia final, aliada a evolução tecnológica do motor de combustão interna para uso desse combustível, podem fornecer boas condições na escolha alternativa de acionamento. Certos fatores, tais como razão entre o preço do gás natural e o preço da energia elétrica para cada setor de consumo; o alto investimento para a aquisição do motor de combustão interna a gás natural e o aproveitamento para cogeração, são levados em consideração nas análises do presente trabalho. O aproveitamento do rejeito térmico dos gases de combustão do motor e da água de refrigeração do mesmo contribui favoravelmente para a utilização do motor de combustão interna a gás natural. A análise econômica, que permite a comparação entre os dois sistemas de acionamento de cada caso estudado, é também apoiada com a utilização da termoeconomia. / The driving of flow machines, above all centrifugal pumps and fans, have in electrical motor its main resource of driving power. Asynchrony motor, also called induction motor is the most used for that driving type. The present work shows the several ways for measuring the viability of the replacement of electric motor, in some cases, by the natural gas internal combustion engines driving flow machines. The advantages of employing natural gas, allied to the technological evolution of the internal combustion engine for use of that fuel, can produce good conditions for that drive alternative. Certain factors, such as the ratio between the current price of natural gas and the price of the electric power for each consumption sector; the high investment for the acquisition of natural gas internal combustion engine, as well as the use of this gas for cogeneration are factors to be considered in the analysis performed in this work. The reuse of combustion engines exhaust gas and of cooling system waters may successfully contribute for the choice of natural gas internal combustion engine. Economical analysis, which provides a comparison between the two kinds of driving systems investigate here, can also be supported by employing thermoeconomics tools.

Tese de Mestrado Integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Área de Especialização de Automação. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:25:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gilberto Paulo Wappler.pdf: 3228907 bytes, checksum: b89445d7a190e66455c34f9382fb8d2f (MD5) Previous issue date: 2014-12-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work has the objective of implementing a structural optimization procedure in order to adjust the natural frequency of electric motors. This is accomplished by modifying some flange dimensions, which is the part connecting the motor to the system being driven. The implemented optimization algorithm is the PSO (Particle Swarm Optimization), which proved to be appropriate for the type of problem considered (non convex and with few design variables). The optimization formulation aims to get a motor/flange whose first natural frequency is equal to a specified value while observing the criterion of Rankine for brittle materials. Both the modal analysis and evaluation of the principal stresses are performed by a commercial finite element code. Due to the large computational cost associated to the combined use of PSO with an external finite element program, it is studied an approximation by least squares of the natural frequency and of the principal stresses. This procedure is effective and extremely efficient. Examples of flange designs obtained using the proposed formulation are presented and discussed, showing the validity of the procedure adopted. / Este trabalho tem como objetivo implementar um procedimento de otimização estrutural aplicado ao ajuste da frequência natural de motores elétricos. Isto é realizado pela modificação de algumas dimensões do flange, elemento de ligação entre o motor e o sistema que está sendo acionado. O algoritmo de otimização implementado é o PSO (Otimização por enxame de partículas), que se mostrou adequado ao tipo de problema considerado (não convexo e com poucas variáveis de projeto). A formulação de otimização tem como objetivo obter um conjunto motor/flange cuja primeira frequência natural seja igual a um valor estipulado, respeitando o critério de Rankine para materiais frágeis. A análise modal e de tensões é realizada por um programa comercial de elementos finitos. Devido ao grande custo computacional associado ao uso conjunto do PSO com um programa externo de elementos finitos, é estudada uma aproximação por mínimos quadrados da frequência natural e das tensões principais. Este procedimento se mostrou eficaz e extremamente eficiente. Exemplos de projetos de flange obtidos com o uso da formulação proposta são apresentados e discutidos, mostrando a validade do procedimento adotado.

Este trabalho foca o estudo e desenvolvimento de um atuador linear com ímãs permanentes aplicado a sistemas de suspensão ativa, com ênfase em suspensão veicular. Seu desenvolvimento considera aspectos específicos como força, volume, razão força/volume, curso e resposta em frequência. Junto ao estudo teórico desenvolve-se o projeto baseado na simulação paramétrica em elementos finitos que analisa aspectos qualitativos e quantitativos importantes para tomada de decisão do projeto, especificamente na definição de materiais e geometrias. Para servir como ferramenta de análise foi empregada uma modelagem analítica que se mostrou eficiente, pois foi capaz de produzir resultados de forma mais rápida que o método de elementos finitos para avaliar grandezas de interesse como força e densidade de fluxo magnético. Por fim e com base nos aspectos de projeto, foi construído um protótipo que permitiu validar os modelos. Os resultados experimentais e teóricos mostraram boa concordância o que permite concluir que os métodos empregados são eficazes, fornecendo subsídios à aplicação em foco. / This work aims the study and development of a linear actuator with permanent magnets applied to active suspension systems, with emphasis on vehicular suspension. That development takes into account specific features such as force, volume, force per volume ratio, stroke and frequency response. Together with the theoretical study the design of the actuator is carried out based on parametric simulation by means of finite elements which analyses qualitative and quantitative aspects that are important to make the project decision, specifically to define materials and geometry. To suit as an analysis tool it was employed an analytical modelling, which showed to be efficient because it was capable of producing faster results than the finite elements method to evaluate physical quantities of interest such as force and magnetic flux density. Finally and based on project aspects, a prototype was built which allowed to validate all models. Experimental and theoretical results showed a good agreement which led to conclude that the employed methods are efficient, providing subsidies to the studied application.

Submitted by Viviane Lima da Cunha (viviane@biblioteca.ufpb.br) on 2017-06-09T13:24:22Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4250994 bytes, checksum: dcfe9035b92d4c47642b67812e3d7ba3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-09T13:24:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4250994 bytes, checksum: dcfe9035b92d4c47642b67812e3d7ba3 (MD5) Previous issue date: 2016-05-02 / This wort, its preset the theoretical and experimental study of a vapor compression system (SRCV), with cooling capacity of 26kW (7.5TR) developed at the Recogás at the Federal University of Paraíba. At first is analyzed the efficiency of the refrigeration system for vapor compression, where the circulation of refrigerant fluid is done by a hermetic compressor one piston that is driven by an electric motor, the second time, is analyzed circulation of refrigerant fluid system which is generated by a compressor opened, which is also triggered by the internal combustion engine. The two refrigeration systems working with fixed rotation compressor. Thermodynamic analyzes are performed and termoeconômicas of a plant expansion project a result of the CHP energy. Aimed to this research was to evaluate the performance of the system, working at different times with mineral diesel and biodiesel blends this with the proportions equivalent to B5 (95% mineral diesel and 5% biodiesel) B20 (80% mineral diesel and 20 % biodiesel), B40 (60% mineral diesel and 40% biodiesel), B60 (40% mineral diesel and 60% biodiesel) and) and B80 (20% mineral diesel and 80% biodiesel). Making use of computer platform fo Labview temperatures and pressures in real times and routines of computing platform Engineering Equation Solver - EES and Excel, to generate simulations of the refrigeration cycle, which has been validated with the experimental data. / Neste trabalho, apresenta-se o estudo teórico e experimental de um sistema de refrigeração por compressão de vapor (SRCV), com capacidade de refrigeração de 26kW (7.5TR) e que é desenvolvido na Recogás na Universidade Federal da Paraíba. No primeiro momento, é analisada a eficiência do sistema de refrigeração por compressão de vapor, no qual a circulação do fluido refrigerante é feita por um compressor hermético a pistão que é acionado por um motor elétrico; no segundo momento, é analisada a eficiência do sistema de refrigeração que usa um compressor aberto, acionado pelo motor de combustão interna para compressão de vapor. Estes dois sistemas de refrigeração trabalham com rotação do compressor fixa. São realizadas análises termodinâmicas e termoeconômicas de uma planta resultante do projeto de expansão do sistema de cogeração de energia. Objetivou-se com este trabalho avaliar o desempenho do sistema, funcionando em momentos distintos com diesel mineral e misturas deste com biodiesel nas proporções equivalentes a B5 (95% de diesel mineral e 5% de biodiesel) B20 (80% de diesel mineral e 20% de biodiesel), B40 (60% de diesel mineral e 40% de biodiesel), B60 (40% de diesel mineral e 60% de biodiesel) e) e B80 (20% de diesel mineral e 80% de biodiesel). Fazendo uso da plataforma computacional Labview para obter as temperaturas e pressões em tempos reais e de rotinas da plataforma computacional Engineering Equation Solver - EES e o Excel, para gerar simulações do ciclo de refrigeração, as quais foram validadas com os dados experimentais.

Este trabalho foca o estudo e desenvolvimento de um atuador linear com ímãs permanentes aplicado a sistemas de suspensão ativa, com ênfase em suspensão veicular. Seu desenvolvimento considera aspectos específicos como força, volume, razão força/volume, curso e resposta em frequência. Junto ao estudo teórico desenvolve-se o projeto baseado na simulação paramétrica em elementos finitos que analisa aspectos qualitativos e quantitativos importantes para tomada de decisão do projeto, especificamente na definição de materiais e geometrias. Para servir como ferramenta de análise foi empregada uma modelagem analítica que se mostrou eficiente, pois foi capaz de produzir resultados de forma mais rápida que o método de elementos finitos para avaliar grandezas de interesse como força e densidade de fluxo magnético. Por fim e com base nos aspectos de projeto, foi construído um protótipo que permitiu validar os modelos. Os resultados experimentais e teóricos mostraram boa concordância o que permite concluir que os métodos empregados são eficazes, fornecendo subsídios à aplicação em foco. / This work aims the study and development of a linear actuator with permanent magnets applied to active suspension systems, with emphasis on vehicular suspension. That development takes into account specific features such as force, volume, force per volume ratio, stroke and frequency response. Together with the theoretical study the design of the actuator is carried out based on parametric simulation by means of finite elements which analyses qualitative and quantitative aspects that are important to make the project decision, specifically to define materials and geometry. To suit as an analysis tool it was employed an analytical modelling, which showed to be efficient because it was capable of producing faster results than the finite elements method to evaluate physical quantities of interest such as force and magnetic flux density. Finally and based on project aspects, a prototype was built which allowed to validate all models. Experimental and theoretical results showed a good agreement which led to conclude that the employed methods are efficient, providing subsidies to the studied application.

Este trabalho foca o estudo e desenvolvimento de um atuador linear com ímãs permanentes aplicado a sistemas de suspensão ativa, com ênfase em suspensão veicular. Seu desenvolvimento considera aspectos específicos como força, volume, razão força/volume, curso e resposta em frequência. Junto ao estudo teórico desenvolve-se o projeto baseado na simulação paramétrica em elementos finitos que analisa aspectos qualitativos e quantitativos importantes para tomada de decisão do projeto, especificamente na definição de materiais e geometrias. Para servir como ferramenta de análise foi empregada uma modelagem analítica que se mostrou eficiente, pois foi capaz de produzir resultados de forma mais rápida que o método de elementos finitos para avaliar grandezas de interesse como força e densidade de fluxo magnético. Por fim e com base nos aspectos de projeto, foi construído um protótipo que permitiu validar os modelos. Os resultados experimentais e teóricos mostraram boa concordância o que permite concluir que os métodos empregados são eficazes, fornecendo subsídios à aplicação em foco. / This work aims the study and development of a linear actuator with permanent magnets applied to active suspension systems, with emphasis on vehicular suspension. That development takes into account specific features such as force, volume, force per volume ratio, stroke and frequency response. Together with the theoretical study the design of the actuator is carried out based on parametric simulation by means of finite elements which analyses qualitative and quantitative aspects that are important to make the project decision, specifically to define materials and geometry. To suit as an analysis tool it was employed an analytical modelling, which showed to be efficient because it was capable of producing faster results than the finite elements method to evaluate physical quantities of interest such as force and magnetic flux density. Finally and based on project aspects, a prototype was built which allowed to validate all models. Experimental and theoretical results showed a good agreement which led to conclude that the employed methods are efficient, providing subsidies to the studied application.