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Title: Otimização da estrutura de acionamento para o controle de posição radial de um motor de indução trifásico sem mancais com enrolamento dividido
Authors: Souza, Francisco Elvis Carvalho
Keywords: Motor-Mancal;Motor de indução;Enrolamento dividido;Controle de posição radial;Acionamento bifásico
Issue Date: 21-Jun-2018
Citation: SOUZA, Francisco Elvis Carvalho. Otimização da estrutura de acionamento para o controle de posição radial de um motor de indução trifásico sem mancais com enrolamento dividido. 2018. 133f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Abstract: In bearingless motors or self-bearing motors, the motor and bearing functions are combined, that is to say, in the stator of the machine circulate currents that produce on the rotor besides the torque, also radial forces that support the rotor in the center of the stator. Thus, these machines do not suffer from the common wear of mechanical bearings, do not require lubrication, operate without noise and are suitable for applications with high rotational speed. In spite of all the advantages of the self-bearing motors, their operation requires a drive structure equipped with many components such as: electronic power switches, sensors, electronic interfaces and digital signal processors that make their application more expensive. The purpose of this work is to optimize (decrease) the number of components necessary for the operation of the self-bearing motors, both for the control of the radial position of the rotor and for its drive, To achieve this, the following strategy was designed: instead of controlling the currents of the three phases, which requires the control of six currents, the currents of only two are controlled, the current of the third one is produced by the sum of the first ones. With this, the control structure would only use 4 electronic switches (IGBT), 4 drives (electronic interface for IGBTs), 4 current sensors and 4 current controllers, instead of 6 of these devices and 6 required current controllers for control with the three phases. This strategy was implemented in a prototype of 250- watt induction self-bearing motors that works in the upright position. The experimental tests showed similar results to those obtained with three-phase control techniques.
Portuguese Abstract: Nos motores sem mancais ou motores-mancais as funções de motor e mancal são combinadas, isto é, no estator da máquina circulam correntes que produzem sobre o rotor, além do torque, também forças radiais que sustentam o rotor no centro do estator. Assim, estas máquinas não sofrem o desgaste comum dos rolamentos mecânicos, não requerem lubrificação, apresentam operação sem ruído e são adequadas para aplicações com alta velocidade rotacional. Apesar de todas as vantagens dos motores-mancais, o funcionamento destes requer uma estrutura de acionamento dotada de muitos componentes como: chaves eletrônicas de potência, sensores, interfaces eletrônicas e processadores digitais de sinais que encarece sua aplicação. A proposta deste trabalho é otimizar (diminuir) a quantidade de componentes necessários para o funcionamento do motor-mancal, tanto para o controle da posição radial do rotor quanto para o seu acionamento. Para conseguir isso foi idealizada a seguinte estratégia: ao invés de controlar as correntes das três fases, que exige o controle de seis correntes, controlam-se as correntes de apenas duas, sendo a corrente da terceira fase produzida pela soma destas. Com isso, a estrutura de controle passaria a utilizar apenas 4 chaves eletrônicas (IGBT), 4 drives (interface eletrônica para disparos dos IGBTs), 4 sensores de corrente e 4 controladores de corrente, no lugar de 6 destes dispositivos e 6 controladores de corrente necessários para o controle com as três fases. Esta estratégia foi implementada em um protótipo de motor-mancal de indução de 250 W que funciona na posição vertical. Os testes experimentais mostraram resultados similares a resultados obtidos com técnicas de controle a três fases.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/26389
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