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Um Estudo Da Influência Das Configurações Dos Enrolamentos No Desempenho De Motores De Indução Monofásicos Com Capacitor De Partida
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Pelizari, Ademir |
| Copyright Year | 2009 |
| Abstract | The single phase induction motor needs two stator windings to produce the rotating magnetic field: a main winding and an auxiliary winding. The aim of the auxiliary winding is to create the rotating electromagnetic field when the machine is starting and afterwards turned off, generally through a centrifugal switch coupled to the shaft of the machine. The main purpose of this work is to evaluate the influence that the position of the two windings have on the external characteristics of the single phase induction motor. For this purpose, two different kinds of winding configurations were carried out and simulated in a prototype. In the first configuration, the main winding was located in the bottom of the slot. In the second configuration, the positions of the windings were inverted. Performance analysis and computational simulation by Finite Element Method were carried out after the prototype 0.37 kW, four poles was prepared. In this way, through this analysis, improvements on its performance are expected. The electrical quantities such as flux density, electric current, torque, power and efficiency are compared in the end of this document. LISTA DE SÍMBOLOS a Relação entre o número de espiras do enrolamento principal e auxiliar B Densidade de fluxo magnético Bg Densidade de fluxo magnético no entreferro do motor DR Diâmetro do rotor f Freqüência da alimentação F Força magnetomotriz da rede elétrica FA Força magnetomotriz produzida pelo enrolamento auxiliar FP Força magnetomotriz produzida pelo enrolamento principal HA Intensidade de campo magnético produzida pelo enrolamento auxiliar Hg Intensidade de campo magnético no entreferro do motor HP Intensidade de campo magnético produzida pelo enrolamento principal I Corrente elétrica da fonte de alimentação IA Corrente elétrica no enrolamento auxiliar IAT Corrente elétrica transitória no enrolamento auxiliar ICC Corrente elétrica eficaz obtida pelo ensaio de curto circuito IP Corrente elétrica no enrolamento principal IPrps Corrente elétrica em regime permanente senoidal no enrolamento principal IPT Corrente transitória no enrolamento principal IT Corrente total do enrolamento I0 Corrente elétrica eficaz obtida pelo ensaio em vazio J Densidade de corrente elétrica KE Fator de enrolamento KP Fator de passo da bobina KPE Fator de passo da bobina externa KPI Fator de passo da bobina intermediária KPi Fator de passo da bobina interna KPT Fator de passo total KS Fator de dispersão de ranhura em função do passo do enrolamento LA Indutância do enrolamento auxiliar LCB Indutância de dispersão de cabeça de bobina Lg Comprimento do entreferro LINF Indutância de dispersão na parte inferior da ranhura LP Indutância do enrolamento principal LR Comprimento axial do rotor LSUP Indutância de dispersão na parte superior da ranhura LSI, LIS Indutância mútua de dispersão na parte superior e inferior da ranhura Lσ1 Indutância de dispersão de cabeça de bobina usada no circuito elétrico externo NA Número de espiras do enrolamento auxiliar NBA Número de bobinas do enrolamento auxiliar NBP Número de bobinas do enrolamento principal NESP Número de espiras dentro da ranhura NEX Número de espiras da bobina exploratriz NF Número de fases da alimentação NP Número de espiras do enrolamento principal NPE Número de espiras da bobina externa NPi Número de espiras da bobina interna NPI Número de espiras da bobina intermediária NR Velocidade do rotor em rotações por minuto NRANH Número de ranhuras do estator NS Velocidade síncrona em rotações por minuto p Número de pares de pólos do motor PB Percentual de espiras por bobina PBE Percentual de espiras da bobina externa PBI Percentual de espiras da bobina intermediária PBi Percentual de espiras da bobina interna PCB Permeância de dispersão na cabeça de bobina PIS,PSI Permeância mútua de dispersão entre os enrolamentos na parte inferior e superior da ranhura R’2 Resistência elétrica do rotor referida ao enrolamento principal RA Resistência elétrica do enrolamento auxiliar R1A Resistência elétrica do enrolamento auxiliar do circuito equivalente RP Resistência elétrica do enrolamento principal R1P Resistência elétrica do enrolamento principal do circuito equivalente s Escorregamento relativo s(%) Escorregamento percentual sD Escorregamento relativo de campo direto sR Escorregamento relativo de campo reverso S Secção transversal do enrolamento principal SP Área do pólo do motor T Torque resultante TPRT Torque de partida V Tensão de alimentação da rede elétrica VBOBINATensão eficaz induzida por pólo VEX Tensão eficaz induzida na bobina exploratriz VIP Tensão eficaz induzida no enrolamento principal VN Tensão nominal da alimentação W0 Potência elétrica de perdas obtida pelo ensaio em vazio WCC Potência elétrica de perdas obtida pelo ensaio em curto circuito XC Reatância capacitiva do capacitor de partida. XLA Reatância indutiva do enrolamento auxiliar. XMA Reatância de magnetização do enrolamento auxiliar. XMP Reatância de magnetização do enrolamento principal. X1A Reatância de dispersão do enrolamento auxiliar X’2A Reatância de dispersão do rotor referida ao enrolamento auxiliar X1P Reatância de dispersão do enrolamento principal X’2P Reatância de dispersão do rotor referida ao enrolamento principal YBE Passo da bobina externa YBi Passo da bobina interna YBI Passo da bobina intermediária YF Passo da fase YP Passo do pólo δ Encurtamento de bobina ∆ Graus elétricos por ranhura A φ Fator de potência do enrolamento auxiliar P φ Fator de potência do enrolamento principal g Φ Fluxo magnético por pólo 0 μ Constante de permeabilidade magnética do ar m μ Constante de permeabilidade magnética do material θe Ângulo de referência estacionária no estator ω Freqüência angular da alimentação R ω Velocidade angular do rotor S ω Velocidade angular síncrona do campo rotativo no entreferro em rad/s LISTA DE FIGURAS Figura 1.1 Desenvolvimento de protótipos.................................................................23 Figura 1.2 Primeiro motor de indução monofásico comercializado............................24 Figura 1.3 Evolução dos motores trifásicos................................................................24 Figura 1.4 Comparação entre motor monofásico e motor trifásico............................25 Figura 1.5 Mercado de motores monofásicos............................................................26 Figura 2.1 Representação de primeiro modelo de circuito equivalente.....................33 Figura 2.2 Representação de segundo modelo de circuito equivalente....................33 Figura 2.3 Representação de terceiro modelo de circuito equivalente......................33 Figura 2.4 Diagrama de ligação de motor com capacitor único.................................37 Figura 3.1 Ligação de motor monofásico...................................................................39 Figura 3.2 Representação de ângulo de referência estacionária..............................40 Figura 3.3 Representação de campo direto e campo reverso...................................41 Figura 3.4 Torques resultante, direto e reverso em motor monofásico genérico.......44 Figura 3.5 Motor monofásico com fase auxiliar..........................................................45 Figura 3.6 Diagrama fasorial com enrolamento principal e auxiliar............................46 Figura 3.7 Motor monofásico com enrolamento auxiliar e capacitor de partida.........47 Figura 3.8 Correntes transitórias e de regime nos enrolamentos..............................48 Figura 4.1 Detalhe construtivo do protótipo utilizado.................................................52 Figura 4.2 Vistas tridimensionais do rotor e estator...................................................53 Figura 4.3 Defasamento angular dos enrolamentos..................................................60 Figura 4.4 Interligação das bobinas no enrolamento principal...................................63 Figura 4.5 Diagrama planificado do estator................................................................66 Figura 4.6 Disposição dos enrolamentos dentro das ranhuras..................................67 Figura 5.1 Circuitos equivalentes do motor de indução monofásico..........................68 Figura 5.2 Detalhe das ranhuras e enrolamentos para cálculo de dispersão............70 Figura 5.3 Fator de dispersão de ranhura..................................................................72 Figura 5.4 Detalhe dos enrolamentos para cálculo de disp. de cabeça de bobina....72 Figura 6.1 Configuração do enrolamento para acoplamento de circuito elétrico.......77 Figura 6.2 Circuito elétrico externo.............................................................................77 Figura 6.3 Curva de magnetização do aço 1010........................................................78 Figura 6.4 Condições de contorno.............................................................................79 Figura 6.5 Mapa de Cores – Simulação Magnetodinâmica........................................80 Figura 6.6 Detalhe de linha para amostragem de campo..........................................81 Figura 6.7 Níveis de densidade de fluxo no entreferro da máquina...........................81 Figura 6.8 Harmônicas densidade de fluxo no entreferro – Config. A....................82 Figura 6.9 Harmônicas densidade de fluxo no entreferro – Config. B.....................83 Figura 6.10 Valores de potência e corrente elétrica – Config. A...............................84 Figura 6.11 Valores de potência e corrente elétrica – Config. B...............................84 Figura 7.1 Montagem experimental............................................................................85 Figura 7.2 Gráfico de comparação dos torques.........................................................87 Figura 7.3 Gráfico de comparação das correntes......................................................88 Figura 7.4 Gráfico de comparação das potências ativas...........................................88 Figura 7.5 Gráfico de |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| DOI | 10.11606/D.3.2009.tde-05082009-221845 |
| Alternate Webpage(s) | https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-05082009-221845/publico/Dissertacao_Ademir_Pelizari.pdf |
| Alternate Webpage(s) | https://doi.org/10.11606/D.3.2009.tde-05082009-221845 |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
