Inácio, David, João Pina, João Martins, Mário Ventim Neves, and Alfredo Álvarez. "
Lumped Parameters Equivalent Circuit of a Superconducting Hysteresis Motor."
EUCAS Conference 2011. Vol. 36. 2012. 975-979.
AbstractThe potential advantage of using superconducting materials in electrical devices is well described in the literature. The electromagnetic properties of these materials make them unique for several applications, such as, e.g. electrical machines and drives, fault current applications, or superconducting magnetic energy storage. In the development of electromechanical conversion devices, superconducting materials are used foreseeing mainly a decrease in the device dimensions or a performance improvement for the same active volume. To guarantee a good application of this kind of materials it is important to describe and model the phenomena that characterize their operation under different regimes. In this paper, a study based in FEM simulations of a motor with bulk superconductor in the rotor is carried out, with the purpose of understand, quantify and qualify which phenomena are present in the different regimes of the motor, leading to obtaining an equivalent electrical circuit with lumped parameters.
Inácio, David Comparação numérica e experimental das características dos Motores de Histerese Convencional e Supercondutor. Eds. Mário Neves, Anabela Gonçalves, and João Pina. FCT-UNL, 2008.
AbstractOs motores de histerese são muito atraentes, numa ampla gama de aplicações devido à característica binário - velocidade e simplicidade de construção. É esperado que o rendimento destes motores seja melhorado aquando do uso de materiais supercondutores de alta temperatura (SAT ? supercondutores de alta temperatura) e, de facto, os motores de histerese têm-se mostrado como, provavelmente, a melhor máquina eléctrica usando materiais SAT. Ambos os motores, quer convencional quer supercondutor (com SAT), são motores de histerese, mas apresentam diferentes fenómenos físicos para o seu funcionamento: o comportamento de histerese nos materiais ferromagnéticos convencionais é devido à falta de linearidade das suas propriedades magnéticas dos materiais ferromagnéticos enquanto a histerese nos materiais supercondutores de alta temperatura é de natureza ohmica e está relacionada com dinâmica de vórtices. Nesta tese aspectos teóricos, experimentais e simulados de ambos os motores são discutidos, realçando-se o princípio de funcionamento de cada um e as características mais relevantes de cada um. As características obtidas, quer por testes experimentais quer por uso do simulador usando elementos finitos (FLUX2D?), foram comparadas com o objectivo de avaliar o rendimento dos motores electromecânicos e a eficiência dos sistemas, incluindo a criogenia para os dispositivos supercondutores de alta temperatura.
Inácio, Steve Projecto de uma caixa de velocidades eléctrica por meio da variação do número de pólos para motores em disco de rotor em alumínio e em materiais supercondutores de alta temperatura (SAT). Eds. Mário Neves, João Pina, and Stanimir Valtchev. FCT-UNL, 2008.
AbstractNesta dissertação apresenta-se um motor em disco polifásico inovador bem como uma estratégia de controlo com base no método de variação de velocidade por comutação do número de pares de pólos. A configuração das bobinas aliada à escolha das correntes e tensões que se injectam nas bobinas dos estatores, permite comutar electronicamente o número de pólos do motor entre 2, 4 6 e 8 pólos, conseguindo-se controlar a característica binário?velocidade do motor. O motor em disco possui a bobinagem feita em cobre com dois semi-estatores, em que quando utiliza o rotor em alumínio (com condutividade diferente de zero) comporta-se como um motor de indução convencional. Quando se substitui o rotor em alumínio por um constituído por um supercondutor de alta temperatura (SAT), o dispositivo comporta-se como um motor de histerese. O princípio de funcionamento do motor em disco convencional é baseado na indução de força electromotrizes no rotor e, consequentemente, uma vez que o alumínio é bom condutor eléctrico, correntes eléctricas induzidas, originadas por haver um campo magnético variável que é criado pelos semi-estatores. O comportamento deste tipo de motores, no que diz respeito a principais características (como o binário?velocidade para os diferentes números de pares de pólos), circuito equivalente de Steinmetz, entre outras teorias associadas é já conhecido há bastante tempo. O princípio de funcionamento do motor SAT é diferente do apresentado anteriormente, funciona com base na dinâmica de vórtices e devido ao facto de aparecer o fenómeno de ancoragem de fluxo (flux pinning) nos supercondutores de alta temperatura. Como o campo magnético varia, então o disco roda. Este motor tem um princípio de funcionamento muito mais complexo que o motor de indução sendo a obtenção do modelo do motor SAT complicada. A obtenção do modelo do motor SAT não é abordado nesta dissertação. Os comportamentos e modos de operação do motor com disco de alumínio e em materiais SAT são simulados através de um programa comercial de elementos finitos, nesta dissertação, sendo a supercondutividade simulada com base na relação entre o campo eléctrico e a densidade de corrente pela lei da potenciação (E-J power law). Com as simulações pretende-se comparar o rendimento electromecânico de ambos os motores.
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