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.
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.