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ENGENHARIA ELÉTRICA Desenvolvimento de um Motor Linear para Acionamento de um Elevador – Projeto Magnelever TCC – Engenharia Elétrica Desenvolvimento de.

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1 ENGENHARIA ELÉTRICA Desenvolvimento de um Motor Linear para Acionamento de um Elevador – Projeto Magnelever TCC – Engenharia Elétrica Desenvolvimento de um Motor Linear para Acionamento de um Elevador – Projeto Magnelever TCC – Engenharia Elétrica Vagner Souza Fagundes Orientadora: Dra. Profa. Enga. Eletricista Marília Amaral da Silveira Projeto Magnelever 1

2 ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição do Elevador de Tração: Descrição do Elevador de Tração: Contrapeso Cabina Máquina de tração Estrutura básica do elevador de tração Projeto Magnelever 2

3 ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição da Máquina de Tração: Descrição da Máquina de Tração: Motor elétrico Polia de tração Caixa de engrenagem Máquina de tração com engrenagem Máquina de tração sem engrenagem Motor elétrico Polia de tração Caixa de engrenagem Eixo sem-fim Corroa dentada Projeto Magnelever 3

4 ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição do Elevador Hidráulico: Descrição do Elevador Hidráulico: Elevador hidráulico Unidade de potência Pistão hidraúlico Cabina Êmbolo Unidade de potência do elevador hidráulico Atenuador de pulsação Filtro Bomba Filtro Motor Projeto Magnelever 4

5 ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição do Motor Linear na Cabina Descrição do Motor Linear na Cabina Motor linear instalado na cabina A primeira patente concedida com o uso da máquina linear em elevadores foi obtida por K. Kudermann em 1970 Projeto Magnelever 5

6 ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição da Obtenção do Motor Linear Descrição da Obtenção do Motor Linear Obtenção de um Motor Linear a partir de um motor rotativo Um motor linear pode ser visto com um motor rotativo tradicional que teve o seu estator cortado radialmente e depois desenrolado. Projeto Magnelever 6

7 ENGENHARIA ELÉTRICA Objetivos e Benefícios propostos: Objetivos e Benefícios propostos: O objetivo deste trabalho é desenvolver um motor linear que substitua a máquina de tração e dispense o uso do contrapeso e cabos de aço na movimentação da cabina ao longo da caixa de corrida. Projeto Magnelever 7

8 ENGENHARIA ELÉTRICA Torre de teste desenvolvida para estudo do motor linear desenvolvido Descrição da Torre de Teste: Descrição da Torre de Teste: Parafuso de regulagen do entreguias Guias com ímãs permanentes Extrutura de sustentação Cabina Bobinas móveis Patamar de andar Projeto Magnelever 8

9 ENGENHARIA ELÉTRICA Ímã permanente Guia de acrílico Estrututa de sustentação Suporte dos ímãs Descrição da Vista Lateral: Descrição da Vista Lateral: Vista lateral da torre de teste Projeto Magnelever 9

10 ENGENHARIA ELÉTRICA Guias com imãs permanente Parafuso de regulagem do entre guias Cabina Bobinas móveis Entre guias Vista frontal da torre de teste Descrição da Vista Frontal: Descrição da Vista Frontal: Projeto Magnelever 10

11 ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição da Vista do Motor Linear: Descrição da Vista do Motor Linear: Ímã Permanente Bobina – B1 Estrutura móvel Rolete Parafuso de regulagem do entre-ferro Suporte dos imãs Bobina – B2 Bobina – B4 Bobina – B3 Vista do motor Projeto Magnelever 11

12 ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição do Sistema Ligação das Bobinas: Descrição do Sistema Ligação das Bobinas: Sistema de ligação das bobinas Bobina – B1 Bobina – B2Bobina – B4 Bobina – B3 Projeto Magnelever 12

13 ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição do atuador linear: Descrição do atuador linear: Ângulo do deslocamento da estrutura móvel Projeto Magnelever 13

14 ENGENHARIA ELÉTRICA Descrição do Principio de Funcionamento Descrição do Principio de Funcionamento Cabina parada com as forças em equilíbrio. S N N S Ímã permanente S NN S Bobina B4 desligada Força Atração Força Peso S N N S S NN S Força Resultante S N N S Força Atração Força Repulsão Cabina com força resultante no sentido de subida. Bobina B2 desligada Projeto Magnelever 14

15 ENGENHARIA ELÉTRICA Cabina parada com as forças em equilíbrio. S N N S S NN S S NN S Força repulsão Força atração Força peso Descrição do Principio de Funcionamento Descrição do Principio de Funcionamento AcionamentoBobina B1 e B3Bobina B2 e B4 1Pólo sulDesligadas 2Pólo sul 3DesligadasPólo sul 4Pólo nortePólo sul 5Pólo norteDesligadas 6Pólo norte 7DesligadasPólo norte 8Pólo sulPólo norte Acionamento das bobinas do motor linear. Projeto Magnelever 15

16 ENGENHARIA ELÉTRICA Simulação realizada com FEMM: Simulação realizada com FEMM: S N N S Suporte dos ímãs Enrolamento da bobina Núcleo da bobina Ímã permanente Carretel da bobina Geometria bidimensional do motor linear Projeto Magnelever 16

17 ENGENHARIA ELÉTRICA Definição da região de fronteira. Especificações dos Materiais: Especificações dos Materiais: Projeto Magnelever 17

18 ENGENHARIA ELÉTRICA Geração da Malha de Elementos Finitos : Geração da Malha de Elementos Finitos : Malha de elementos finitos bidimensional do motor linear Projeto Magnelever 18

19 ENGENHARIA ELÉTRICA Processamento do Modelo: Processamento do Modelo: Simulação densidade de fluxo magnético no motor linear realiza no software FEMM. Projeto Magnelever 19

20 ENGENHARIA ELÉTRICA PosiçãoEstado Polaridade B1 e B3 Polaridade B2 e B4 Força (N) 1ParadoSulDesligadas2,6500 1ComutaçãoSul 11,2593 2DeslocadaSul 2,5453 2ComutaçãoDesligadasSul9,1600 3DeslocadaDesligadasSul2,5690 3ComutaçãoNorteSul11,8188 4DeslocadaNorteSul2,5487 4ComutaçãoNorteDesligadas8,0926 5DeslocadaNorteDesligadas2,6542 5ComutaçãoNorte 10,9239 6DeslocadaNorte 2,6965 6ComutaçãoDesligadasNorte9,0161 7DeslocadaDesligadasNorte2,5003 7ComutaçãoSulNorte12,0677 8DeslocadaSulNorte2,6966 Resultados Obtidos com a Simulação: Resultados Obtidos com a Simulação: Projeto Magnelever 20

21 ENGENHARIA ELÉTRICA Gráfico da força por acionamento do motor linear. Resultados Obtidos com a Simulação: Resultados Obtidos com a Simulação: Projeto Magnelever 21

22 ENGENHARIA ELÉTRICA Cabina na posição 1 parada. Resultados Obtidos com a Simulação: Resultados Obtidos com a Simulação: Projeto Magnelever 22

23 ENGENHARIA ELÉTRICA Resultados: Resultados: (a) Estrutura móvel, (b) Estrutura móvel deslocada. (a)(b) O deslocamento das bobinas altera a força produzida pelos campos magnéticos, na figura (a) a força é de 11,2593N enquanto que na figura (b) a força passa a ser de 7,0307N. Projeto Magnelever 23

24 ENGENHARIA ELÉTRICA Resultados dos Teste: Resultados dos Teste: Carga Demonstração de deslocamento de carga. Estrutura móvel PosiçãoMassa Massa total Força (N) Estrutura móvel 240g 2,4N Carga na Subida 55g295g2,95N Carga na Decida 55g295g2,95N Carga Parada324g564g5,64N Projeto Magnelever 24

25 ENGENHARIA ELÉTRICA Comparações dos Resultados Testes: Comparações dos Resultados Testes: A comparação com o teste de máxima carga deslocada e máxima carga sustentada tem uma diferença. Projeto Magnelever 25 Gráfico de teste práticos.

26 ENGENHARIA ELÉTRICA Conclusões: Conclusões: Observou-se a Força de Lorentz, obtida pelo software FEMM, possui valores diferente para cada nova posição e novo acionamento das bobinas. As variações nos valores das forças obtidas resultam no deslocamento da cabina. As diferenças encontradas nos valores dos teste podem ser justificadas pela geometria dos ímãs permanentes e das bobinas. O deslocamento da cabina, como forma de demonstrar o funcionamento do protótipo, foi plenamente atingido. Projeto Magnelever 26

27 ENGENHARIA ELÉTRICA Referências: Referências: [1] FITZGERALD, A.E.; KINGSLEY JR., Charles; UMANS, Stephen D. – Máquinas Elétricas, com Introdução à Eletrônica de Potência. –Bookman Companhia Editora [2] A. E. Fitzgerald Charles Kingsley, Jr. Stephen D. Umans – Máquinas Elétricas – Bookman 1981 [3] OTIS Elevator Company. Disponível m. [4] OTIS, G. E., Improvement in Hoisting Apparatus, US Patent 31,128,1861. [5] Atlas Schindler. Manual de Manutenção Preventiva 1, [6] GIERAS, J. F.; PIECH, Z.J. Linear synchronous motor: transportation and automation systems. CRC Press LLC – Boca Raton, [7] Jonh D. Kraus, Keith R. Carver – Eletromagnetismo – Guanabara Dois S.A [8] CHEVAILLER, Samuel. – Comparative Study and Selection Criteria of Linear Motors, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, [9] David Meeker – Finite Element Method Magnetics Version 4.2 Users Manual Projeto Magnelever 27

28 ENGENHARIA ELÉTRICA [10] SILVEIRA, Marília Amaral da – Estudo de um Atuador Planar. Disponível em:. Acesso em: 1º semestre de [11] NETO, Tobias Rafael Fernandes – Sistema de Transporte Vertical Utilizando um Motor de Indução Linear Bilateral. Disponívelem:. Acesso em: 1º semestre de [12] Atlas Schindler. Manual de Manutenção Excel Hidráulico,2005. [13] IDAGAWA, Hugo Sakai – Projeto, Montagem e Caracterização de Motor Linear de Ímã Permanente. Disponível em:. Acesso em: 1º semestre de [14] BASTOS, J. P. A. Eletromagnetismo e Cálculo de Campos. 2da. Edição. Editora Universidade Federal de Santa Catarina, [15] Universidade Federal de Santa Catarina - Eletromagnetismo e Cálculo de Campos. 2da. Edição.BASTOS, J. P. A., [16] ESPÍNDOLA, Rogério Silveira - Estudo e Desenvolvimento de um Motor Voice Coil. Disponível em:. Acesso em: 1º semestre de Projeto Magnelever 28

29 ENGENHARIA ELÉTRICA Desenvolvimento de um Motor Linear para Acionamento de um Elevador – Projeto Magnelever Projeto Magnelever 29


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