Dissertação

Otimização Multiobjectivo do Núcleo de Uma Máquina Eléctrica Usando uma Liga de Vanádio-Cobalto EVALUATED

A procura pela inovação no campo das máquinas elétricas tem-se focado no aumento dos rendimentos e densidades de potência elétrica, recorrendo a processos de otimização e à utilização de novos materiais. Um material promissor para máquinas elétricas é a liga de Vanádio-Cobalto-Ferro (VaCoFe) que apresenta um elevado ponto de saturação (2.2-2.4T), mas perdas no ferro maiores que as ligas clássicas de Ferro-Silício (FeSi). Neste trabalho pretende-se clarificar as condições em que as características de VaCoFe são vantajosas numa máquina elétrica, especialmente nas relações entre rendimento, potência e volume. Analisa-se a sua utilização num circuito magnético simples a partir do qual se podem transpor conclusões para outras máquinas. Determinam-se experimentalmente as curvas B-H de cada material. Desenvolvem-se modelos eletromagnético e térmico no domínio da frequência, que permitem a sua utilização em algoritmos de otimização. No modelo eletromagnético, a transformação para o domínio da frequência é feita através de uma curva B-H equivalente, independente do tempo. O modelo térmico é baseado num circuito equivalente de resistências térmicas. Os modelos são validados experimentalmente e recorrendo a modelos em elementos finitos. Recorre-se a um algoritmo genético multiobjectivo para otimizar a geometria do circuito, para cada material, de modo a maximizar a potência e minimizar o volume. Os resultados mostram que, para baixas frequências, a liga VaCoFe permite densidades de potência superiores a transformadores de FeSi. No entanto, devido ao impacto das perdas no ferro e ao limite de temperatura imposto, não é possível atingir o ponto de saturação do VaCoFe para frequências mais elevadas.
Ligas de Cobalto, Ligas de Vanádio, Máquinas elétricas, Métodos de otimização, Rendimento elétrico, Transformador

Junho 25, 2019, 14:0

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Orientação

ORIENTADOR

João Filipe Pereira Fernandes

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar