COBEP - 2003
DETERMINAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS DE UM
GERADOR PENTAFÁSICO A ÍMÃS PERMANENTES
CONECTADO EM ANEL
UTILIZANDO MATLAB/SIMULINK
Luís Alberto Pereira
Vicente Mariano Canalli
Rodrigo Panassolo Prado
DETERMINAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS DE UM GERADOR PENTAFÁSICO A ÍMÃS
PERMANENTES CONECTADO EM ANEL UTILIZANDO MATLAB/SIMULINK
COBEP - 2003
SUMÁRIO
1. Objetivos
2. Apresentação da Máquina Estudada
3. Principais Vantagens
4. Especificações Nominais
5. Modelamento Matemático
4. Extração de Parâmetros
5. Formas de Onda Simuladas x Experimentais
6. Conclusões
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PERMANENTES CONECTADO EM ANEL UTILIZANDO MATLAB/SIMULINK
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1. INTRODUÇÃO
1.1. OBJETIVOS
 Modelamento gerador pentafásico
 Ligação em anel pentafásico
 Simulação das principais características
 Análise com ponte retificadora e carga resistiva
 Comparação entre resultados de simulação e bancada
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1.2. MÁQUINA PENTAFÁSICA
MÁQUINA SÍNCRONA A ÍMÃ PERMANENTE (Terras raras)
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1.3. VANTAGENS DA MÁQUINA
 Alto rendimento
 Alta relação volume/torque
 Melhor distribuição do fluxo
 Maior confiabilidade
 Maior grau de aproveitamento do material ativo
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1.2. SECÇÃO DE UM PÓLO
1.3. ESPECIFICAÇÕES
tensão
corrente
velocidade nominal
número de pólos
comprimento axial
raio externo do estator
raio interno do estator
entreferro
indução remanente dos imãs
90 volts
1 ampere
1500
4
64 mm
65.15 mm
40
0.7 mm
1.1 Tesla
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MODELO MATEMÁTICO
 v1 
v 
 2
 v 3   R
 
v 4 
v5 
 i1   L11
i   L
 2   12
R  R  i3    L13
  
i4   L14
 i5   L15
L12
L13
L14
L22
L23
L23
L33
L24
L34
L24
L34
L44
L25
L35
L45
L15 
 i1   e1 
 i  e 
L25 
2
2
d    
L35    i3   e3 
 dt    
L45 
 i 4  e 4 
 i5  e5 
L55 
e k - tensão induzida a vazio na fase k
v k - tensão terminal na fase k
i k - corrente na fase k
L kj - indutância mútua entre a fase k e j
R – resistência de uma fase
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DETERMINAÇÃO
DAS INDUTÂNCIAS PRÓPRIAS E MÚTUAS
Indutâncias Próprias e Mútuas (mH)
Indutância
FEM
Medido
erro (%)
L11
23.9
25
-4.4
L12
3.6
4.9
-26.5
L13
-11.1
-9
+23.3
L14
-11.1
-9
+23.3
L15
3.6
5
+26.5
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ESTRUTURA RETIFICADORA PENTAFÁSICA
 Ponte dez diodos
 Ligação em anel
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TENSÃO MÉDIA RETIFICADA X CORRENTE DE CARGA
Volts
180
Medido
Calculado
175
170
e<4%
 harmônicos
165
 cálculo indutâncias
160
155
 variação resistência
150
145
140
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
Amperes
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POTÊNCIA MÉDIA DE SAÍDA X CORRENTE DE CARGA e < 1%
watts
600
500
400
300
200
Medido
Calculado
100
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
Ampere
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TENSÃO DE FASE EM VAZIO OU TENSÃO INDUZIDA
e(t ) 


Eˆ n - amplitude do harmônico de ordem n
Eˆ n  sinn  (w  t )
n 1
n – ordem do harmônico
volts
200
150
100
50
0
-50
-100
-150
-200
0
5
10
15
20
25
30
35
40
ms
(a) simulada
(b) experimental
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TENSÃO RETIFICADA X TEMPO Isaída = 1,6A
volts
250
200
150
100
50
0
-50
-100
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
ms
(a) simulada
(b) experimental
erros devido a harmônicos de maior ordem
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TENSÃO DE FASE X TEMPO ISAÍDA=3,6A
volts
200
150
100
50
0
-50
-100
-150
-200
0
5
10
15
20
25
30
35
ms
(a) simulada
(b) experimental
erros na determinação de harmônicos de ordem elevada
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TENSÃO DE LINHA X TEMPO
ISAÍDA=2,5A
volts 600
400
200
0
-200
-400
-600
0
5
10
15
20
25
30
35
40
ms
(a) simulada
(b) experimental
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CORRENTE DE FASE X TEMPO
ISAÍDA=1,6A
Amperes
3
2
1
0
-1
-2
-3
20
25
30
35
40
45
50
55
60
ms
(a) simulada
(b) experimental
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CONCLUSÕES
 A máquina foi modelada com sucesso
 Foram contrastadas simulações e resultados experimentais
 As medições foram compatíveis com resultados experimentais
 Os erros apresentados são função:
- da obtenção harmônicos de ordem elevada (Elem. Finitos)
- do valor calculado das indutâncias
- do efeito da variação de temperatura no estator e carga
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