Dissertação

{pt_PT=Desenvolvimento de um protótipo de sistema de tração assistivo baseado num motor de indução esférico} {} EVALUATED

{pt=O presente documento apresenta o trabalho desenvolvido com a finalidade de caracterizar os modelos electromagnético, mecânico e térmico de uma versão melhorada de um motor de indução esférico. Foi concebido um protótipo de madeira para testar o funcionamento de uma configuração de enrolamentos estatóricos de camada única em vez de dupla camada, como existia no protótipo anterior. O núcleo magnético foi feito a partir de chapas de ferro-silício sobrepostas até perfazerem uma espessura de 4 mm, incluindo os slots magnéticos. A nova configuração de enrolamentos foi validada e proporcionou um aumento do binário eletromagnético de aproximadamente 133% face à configuração anterior. Foram feitos ensaios elétricos em vazio e em carga do novo protótipo de forma a obter o seu circuito elétrico equivalente. O modelo elétrico resultante foi comparado com os dados experimentais obtidos do funcionamento do motor e verificou-se que o circuito equivalente representa bem o funcionamento do motor para uma gama de velocidades abrangente. Realizaram-se ensaios térmicos ao protótipo criado para avaliar a sua temperatura máxima de funcionamento, de forma a perceber se esta seria suportada pelo isolamento dos fios condutores. Foi concebido um desenho computacional para estrutura de encapsulamento do motor que satisfaça as necessidades estruturais do motor assim como de dissipação térmica. De seguida, foram realizadas simulações numéricas deste modelo, sendo que ambos os sistemas proporcionaram prognósticos favoráveis, prevendo-se uma tensão mecânica máxima de 20% da tensão de cedência, e uma temperatura máxima de funcionamento do motor esférico de aproximadamente 30 ºC para a estrutura proposta., en=The current document presents the job developed for an improved version of a spherical induction motor, namely relating to its electromagnetic, mechanical and thermal systems. A wooden prototype was conceived to test the behavior of an optimized stator winding configuration based on single layer winding configuration instead of double, like what happened on the previous prototype. Both the iron core and magnetic slots were built out of magnetic steel sheets overlapped for a 4 mm total thickness. The new windings were validated and provided a 133% increase of electromagnetic torque generated comparing to the previous configuration. Electrical experiments of the engine under load and under no load were performed in order to obtain its electrical circuit parameters. The resulting electrical model was then compared to the experimental values obtained and it could be concluded that the results represented well the real behavior of the engine for a broad range of speeds. Thermal experiments were done with the prototype to determine its maximum temperature, to evaluate if they were below the supported value of the cooper wire insultation. A computational drawing of the engine encapsulation was created such that it satisfies its structural and thermal requirements. Then, a set of numerical simulations were performed, which resulted in a positive prediction on which the maximum mechanical strain would only be around 20% of the material’s yield strength, while the thermal simulations preview a maximum temperature of approximately 30 ºC for the designed model.}
{pt=Circuito elétrico equivalente, modelo electromagnético, modelo térmico, motor de indução, rotor esférico, en=Electromagnetic model, equivalent circuit, induction machine, spherical rotor, thermal model}

Janeiro 26, 2018, 15:30

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Paulo José da Costa Branco

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado

ORIENTADOR

João Filipe Pereira Fernandes

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar