Desenvolvimento de um protótipo de um motor de relutância chaveado e avaliação de sua aplicação prática

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Carmo, Carlos Eduardo Mendes do
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Eficiência Energética; Electrical Motors; Energy Efficiency; Motor de Relutância Chaveado; Motores Elétricos; Switched Reluctance Motors
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/106/106131/tde-19082024-201317/

Este trabalho tem como objetivo a investigação da possibilidade do motor de relutância chaveado (MRC) se estabelecer como uma alternativa aos motores de indução trifásicos e monofásicos e aos motores que levam ímãs de terras raras em sua construção. Para podermos cumprir com esse objetivo inicialmente fizemos um amplo levantamento do estado da arte mostrando a evolução deste tipo de máquina através do tempo e o atual estágio de desenvolvimento. As referências bibliográficas foram devidamente pesquisadas para possibilitar o embasamento teórico adequado necessário para a continuidade do trabalho. Passamos então ao projeto, simulação e construção de nossos protótipos de MRC de 0,5 kW, 1,25 kW e de 1,5 kW e do conversor eletrônico para seu acionamento e controle. Para a simulação dos protótipos foi utilizado o programa de simulação Motorcad que permitiu explorar resultados eletromagnéticos, térmicos e mecânicos dos protótipos. Foram feitos ensaios no Laboratório de Máquinas Elétricas do IEE com a finalidade de caracterizar adequadamente cada protótipo. Os protótipos foram aplicados ao acionamento em algumas máquinas onde pode ser verificado seu funcionamento em condições reais de uso de maneira a permitir uma comparação com os motores utilizados originalmente. Os resultados em termos de desempenho e rendimento foram francamente favoráveis ao MRC. O trabalho prosseguiu, com forte auxílio da ferramenta de simulação, com algumas comparações e propostas de aplicação do MRC em nichos específicos de mercado. Foi feita uma comparação do MRC com o motor monofásico de indução em que o MRC apresenta inúmeras vantagens. Foi comparado o desempenho do MRC com as outras máquinas disponíveis no mercado com a imposição de uma velocidade elevada, da ordem de 50000 rpm onde pode ser proposta uma geometria específica do MRC para essa aplicação e a introdução de um aço elétrico em desenvolvimento. Foi proposto um projeto e uma estratégia de controle de minimização de ondulações de torque para o MRC aplicado como servomotor e feito uma comparação de desempenho com o servomotor de ímãs permanentes que é a atual opção comercial. Foi feita uma comparação do ponto de vista de sustentabilidade e pegada ecológica entre o MRC e os outros motores disponíveis no mercado com a conclusão de que o MRC é a máquina de menor impacto ambiental.