Desenvolvimento de um Controlador com DSP para um Motor CA de 30 kW para o CEPIUM

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Eletrónica Industrial e Computadores

Controlador com FPGA para um motor-in-wheel CA de fluxo axial

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Eletrónica Industrial e de Computadores

Estudo da topologia de motores de fluxo axial de excitação híbrida com foco na utilização em tração elétrica.

Os motores de corrente contínua convencionais são muito bem conhecidos pela sua robustez e pelo seu alto nível de controlabilidade, alem do fato de possibilitarem a operação na região de enfraquecimento de campo (modo motor), quando esta situação se fizer necessária. Por estas características, as máquinas de corrente contínua ainda são empregadas nos dias atuais em nichos específicos de utilização. Não obstante, a máquina c.c. apresenta algumas desvantagens, principalmente a intensiva e dispendiosa manutenção eletromecânica necessária para sua operação. Como opção de sanar este problema, surgiram na década de 60, as máquinas elétricas de corrente contínua sem escovas (brushless) com excitação por ímãs permanentes de fluxo trapezoidal. O problema destas máquinas se deve justamente a impossibilidade da variação de fluxo de excitação uma vez que são produzidos puramente pelos ímãs. Sendo assim, este trabalho tem como propósito, o estudo de topologias diferenciadas da máquina elétrica, através de um circuito magnético não convencional para aplicação e utilização em sistemas de tração elétrica para operação na região de enfraquecimento de campo através da variação do fluxo resultante no entreferro. Como objeto de estudo, foi focada a topologia de fluxo axial com excitação híbrida, ou seja, dupla excitação (excitação a ímãs permanentes e excitação elétrica). Para o projeto da topologia proposta, nesta tese, adicionalmente ao método analítico, foram realizadas simulações computacionais para a comparação e refinamento dos resultados das grandezas eletromagnéticas da máquina.

Aplicação de motores síncronos de ímanes permanentes e motores de indução em veículos elétricos: comparação e perspetivas de evolução

Os sistemas de propulsão baseados em motores síncronos de ímanes permanentes (MSIP) têm sido considerados como a opção mais promissora para os veículos híbridos (VH) e elétricos (VE). A situação atual relativa às reservas e custos dos elementos de terras-raras poderá trazer algumas alterações nesta tendência; a opção por motores que prescindem destes elementos poderá trazer um novo estímulo à aplicação dos motores de indução neste domínio. Este artigo procura apresentar uma análise comparativa entre MSIP e motores de indução (MI) num espectro alargado de velocidades de funcionamento, com especial destaque para os seus desempenhos energéticos. Começa-se por abordar as características gerais de comportamento exigidas aos VE, que definem os múltiplos cenários de funcionamento que poderão ser impostos aos motores. Em seguida, são focadas as principais características de ambas as máquinas, procurando realçar as vantagens e desvantagens mais relevantes, no contexto dos VE. Com base nos regimes de funcionamento a que serão submetidos, analisam-se as diferenças dos rendimentos naturais de ambos os motores. Para os MI é também abordado o importante tema dos algoritmos de minimização de perdas, com vista ao aumento dos rendimentos em regimes de carga onde o desempenho destas máquinas é inferior.

Controlo de velocidade de um veículo elétrico autónomo

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores

Estudo do motor em disco com o rotor em alumínio e em supercondutor multi-semente

Nesta dissertação é realizado o estudo de um motor em disco polifásico com armadura convencional e rotor que pode ser convencional, em alumínio, ou composto por material supercondutor de alta temperatura multi‐semente. O motor com o rotor em alumínio apresenta um comportamento assíncrono bem definido, baseado na lei geral de indução de eletromotrizes no induzido. Contudo, ao ser mergulhado em azoto líquido, evidencia melhores características eléctricas, tanto do induzido como do indutor, mesmo que o núcleo ferromagnético convencional possa exibir degradação magnética. O motor com o rotor SAT exibe um comportamento distinto, evidenciando ambos os regimes síncrono e assíncrono estáveis. O regime síncrono fica caracterizado pelo fenómeno de aprisionamento de campo, que garante que o rotor gire síncrono com o campo girante do estator. Em regime assíncrono, para um determinado valor de binário resistente aplicado superior ao electromagnético máximo desenvolvido pelo motor, o fenómeno de escoamento de campo está presente, sendo o binário electromagnético motor reforçado por um binário extra de perdas de carácter resistivo desenvolvidas no rotor devido à interacção da densidade de corrente a campos eléctricos que se estabelecem no rotor. Neste caso, o fenómeno de escoamento de campo não é devido a forças de Lorentz que se definem na matriz de Abrikosov, mas sim devido a esta ser “puxada” pelo campo girante do estator, ficando a matriz a deslizar sobre o rotor. De modo a obter as características dos sistemas electromecânicos em estudo é realizada uma análise teórica, baseada na teoria convencional das máquinas eléctricas, com o objectivo de compreender alguns dos fenómenos do motor de fluxo axial, e uma análise baseada num programa comercial de elementos finitos onde o fenómeno da supercondutividade é simulado com base na relação entre o campo elétrico e a densidade de corrente pela lei da potenciação (E‐J power law). O ensaio dos motores referidos é realizado para comparar ambos os sistemas e de realçar o princípio de funcionamento e as características mais relevantes de cada um. Da análise realizada é desenvolvido um modelo que caracteriza o funcionamento da máquina com o rotor com SAT.

Qualidade de sementes de soja em função do horário de colheita e do sistema de trilha de fluxo radial e axial

O trabalho objetivou avaliar dois tipos de colhedoras, de fluxo radial e axial, em relação à qualidade física e fisiológica de sementes de duas cultivares de soja, BRS 184 e BRS 133, colhidas em dois horários, às 10 e 18 horas. A colhedora de fluxo radial trabalhou a 5,0 km h-1 , com o cilindro batedor a 750 rotações por minuto (rpm). A colhedora de fluxo axial trabalhou a 8,0 km h-1, e rotor com 650 rpm. Para a avaliação da qualidade física e fisiológica das sementes, foram realizados testes de germinação, envelhecimento acelerado, tetrazólio, dano mecânico (hipoclorito), umidade de campo e laboratório, sementes quebradas (bandinha) e pureza. A colheita realizada às 18 horas, com grau de umidade menor que 12%, ocasionou maiores danos mecânicos nas sementes da cultivar BRS 184. A colhedora de sistema de fluxo axial resultou em sementes de melhor qualidade fisiológica para a cultivar BRS 184, e em menores percentuais de sementes quebradas e maior pureza para ambas as cultivares, comparativamente à colhedora de sistema de trilha com fluxo radial.

Desenho e modelização de sistemas de energia empregando materiais supercondutores de alta temperatura

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Electrotécnica, especialidade de Máquinas Eléctricas, pela Universidade Nova de Lisboa,Faculdade de Ciências e Tecnologia

Danos mecânicos e qualidade fisiológica de semente de soja colhida pelo sistema convencional e axial

Neste trabalho, objetivou-se avaliar dois tipos de colhedoras, a de sistema convencional ou de cilindro côncavo e a axial, quanto à qualidade fisiológica de sementes de duas cultivares de soja (Glycine max (L.)Merrill), colhidas em três períodos diferentes do dia. A colhedora de cilindro côncavo trabalhou, deslocando-se a 5,0km.h-1 e cilindro trilhador com 750 rotações por minuto (rpm). A colhedora de fluxo axial deslocou-se a 8,0km.h-1 e rotor com 650 rotações por minuto (rpm). As cultivares de soja utilizadas foram BRS 184 e BRS 133. Para a avaliação da qualidade de sementes foram conduzidos os testes de germinação, vigor, tetrazólio, danos mecânicos e a determinação do grau de umidade. Sementes provenientes de ambas as colhedoras apresentaram resultados estatisticamente similares em relação a danos mecânicos e qualidade fisiológica. Há variações no grau de umidade da semente de soja durante o dia, podendo, ao final da tarde (18 horas), apresentar-se inferior ao início da colheita (10 horas), em até 3 pontos percentuais. Tanto a colhedora de cilindro côncavo como a axial, desde que convenientemente utilizadas na colheita quanto às especificações de regulagem, não provocam diferenças na qualidade fisiológica da semente de soja.

Bancada experimental para ensaios em geradores elétricos utilizados em aerogeradores de pequeno porte

Este trabalho apresenta uma bancada para testes em geradores elétricos, utilizados em aerogeradores de pequeno porte. O sistema é composto basicamente por um motor de indução trifásico, que simula um rotor eólico, acoplado mecanicamente ao gerador elétrico submetido ao ensaio; um inversor de frequência, usado para variação da velocidade do motor; transdutores de grandezas elétricas, que efetuam a medição dos parâmetros de interesse (tensões e correntes instantâneas) na saída do gerador; um sensor de velocidade angular, para medição da rotação que é fornecida ao eixo do motor; um microcomputador, para monitoração e armazenamento dos parâmetros medidos, e controle do inversor de frequência, por meio de um programa computacional desenvolvido; e uma placa de aquisição de dados, que serve como interface entre os transdutores/sensores e o microcomputador. A velocidade angular fornecida ao gerador em ensaio pode ser variada conforme valores fornecidos de velocidades de vento, as quais são associadas a valores correspondentes de rotação, a fim de simular o comportamento de um rotor eólico. Dessa forma, é possível traçar a curva de potência (potência versus velocidade de vento) do gerador ensaiado e analisar seu desempenho. Apresenta-se também neste trabalho os resultados de medições realizadas na bancada, referentes aos ensaios de um gerador comercial de pequena potência (1 kW) e de outro desenvolvido em projeto de pesquisa, ambos do tipo de imã permanente com fluxo axial.

Avaliação de variações sazonais em zonas de desgaseificação difusa no vulcão das Furnas : implicações em termos de monitorização sismovulcânica

O Vulcão das Furnas é um dos três vulcões centrais activos da ilha de São Miguel e apresenta várias manifestações de vulcanismo secundário, nomeadamente campos fumarólicos, nascentes de águas termais e gasocarbónicas e ainda zonas de desgaseificação difusa através dos solos. Os principais gases libertados nas áreas de desgaseificação difusa são o CO2 e o ²²²Rn. Vários estudos realizados em diversas áreas de desgaseificação têm demonstrado que, para além das propriedades físicas do solo, também as variáveis meteorológicas podem influenciar a emissão dos gases a partir dos solos, favorecendo ou inibindo a sua libertação. Alguns desses estudos identificaram variações sazonais e/ou diárias na emissão de CO2. O presente trabalho pretende complementar os trabalhos realizados anteriormente no Vulcão das Furnas relacionados com a desgaseificação difusa de CO2, tendo como principal objectivo confirmar a existência de variações sazonais no fluxo de CO2. Deste modo, foram (1) analisados os dados temporais das duas estações permanentes de fluxo de CO2 instaladas no Vulcão das Furnas, (2) realizadas quatro campanhas de detalhe no campo fumarólico da freguesia das Furnas e (3) efectuadas oito campanhas ao longo de um perfil definido entre a Lagoa das Furnas e a Ribeira dos Tambores. [...].

Inspecção de componentes microfabricados com células bacterianas: simulação, instrumentação e validação experimental

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Morphological characterization of fruits, seeds and seedlings of pseudima frutescens (aubl.) radlk. (sapindaceae)

A utilização das popularmente chamadas, sementes crioulas de soja ou sementes salvas pelos produtores é uma constante no Centro-Oeste Brasileiro. Este trabalho teve o objetivo de avaliar a qualidade das sementes de soja produzidas, colhidas e armazenadas por uma empresa produtora de sementes, e das sementes utilizadas pelos produtores de grãos, produzidas sem seguir os procedimentos técnicos de produção de sementes. As parcelas conduzidas para produção de sementes comerciais, foram retiradas do campo logo que atingiram a maturação de campo com umidade de 16,3%, receberam quatro aplicações de inseticidas durante o seu ciclo, para o controle de percevejos e, foram colhidas com colhedora de fluxo axial com rotação de cilindro de 500 rpm, enquanto as outras parcelas foram retiradas do campo com umidades de 14,7 e 12,3%, receberam apenas três aplicações de inseticida e, foram colhidas com colhedora de cilindro côncavo com velocidade de rotação do cilindro de 700 rpm. Após a colheita foram utilizados diferentes processos de secagem, beneficiamento e armazenamento para as sementes comerciais e para as sementes salvas. No início e no final do armazenamento, todas as unidades experimentais foram analisadas com os seguintes testes: de germinação, de tetrazólio 1-8 , do pH do exsudato, de envelhecimento acelerado, de desenvolvimento de plântula, de tetrazólio 1-3 e de 1º contagem do teste de germinação. Os resultados permitem concluir que: sementes comerciais, produzidas de acordo com as recomendações técnicas de produção de sementes, apresentam qualidade fisiológica superior; a qualidade fisiológica de materiais conduzidos como grãos é reduzida com o armazenamento, impedindo sua utilização como sementes para formação de lavouras de grãos comerciais.

Monitoramento da qualidade física de secagem de sementes de milho em secadores estacionários

Foi analisado o comportamento físico da secagem estacionária com distribuição axial de ar, com utilização de um secador comercial, em comparação com protótipos para secagem de sementes de milho, em camada de 0,70m. A temperatura do ar de secagem foi de 47 ±3ºC, no secador comercial e de 40 ±1ºC, nos protótipos de secador. Foram considerados o tempo de operação, a posição das sementes na massa e o efeito na qualidade física. Para tanto, foram caracterizados o ar ambiente, o ar de secagem, as temperaturas e os teores de água na massa de sementes e realizados exame visual de fissuras internas e teste de coloração com tintura de iodo. Com baixa umidade relativa ocorre super secagem na camada inferior e retardamento na camada superior, resultando em gradientes de umidade das sementes, no final da secagem, de até 4,5 pontos percentuais. O aumento da temperatura do ar de secagem determina uma elevação na taxa de remoção de água e aumento da percentagem de sementes de milho com fissuras internas e quando a camada de sementes mais próxima da entrada do ar aquecido atinge teor de água inferior a 14%, se inicia a secagem da camada seguinte.

Modelagem e simulação do campo de velocidades do vento em tormentas elétricas

Esta tese propõe um modelo para descrever o campo de velocidade do vento originado numa tormenta elétrica. O escoamento descendente que ocorre durante uma tormenta elétrica madura é modelado como um campo de fluxo axial simétrico. A evolução da velocidade do vento com o tempo é considerada por meio de uma função de modulação empírica. As flutuações da velocidade ao redor da velocidade média em evolução são representadas por um processo aleatório do tipo ruído branco em faixa. Todos os parâmetros utilizados no modelo estão relacionados a variáveis meteorológicas, tais como a altura e diâmetro da nuvem cumulonimbus causadora do evento, a diferença de pressão e a distância entre o solo e a base da nuvem. Adicionalmente considera-se que a nuvem é transportada numa direção pré escolhida pelo vento de fundo, que pode ser devido à circulação geral na região ou a um ciclone extra-tropical. O campo de velocidades do vento resulta da superposição de ambos campos. O modelo é validado comparando as velocidades do vento determinadas em eventos simulados, com registros de estações meteorológicas. Adicionalmente, perfis verticais previstos pelo modelo são comparados com vários perfis para tormentas elétricas propostos na literatura. Finalmente, séries de velocidade máximas anuais a altura padrão de 10m foram simuladas para três estações meteorológicas no sul do Brasil, para as quais dados experimentais são conhecidos, em termos do número médio de tormentas elétricas por ano e das funções distribuição de probabilidade que caracterizam o vento de fundo. A comparação com séries de registros máximos existentes é satisfatória, dando credibilidade adicional ao modelo proposto.