5. Resultater for Nasjonalmodellen
5.2. Den nye nasjonalmodellen
Neste capítulo é realizada uma análise bibliográfica sobre os principais conteúdos que dão origem à dissertação, estando dividido em três sub‐capítulos:
2.1 – Materiais Supercondutores: No primeiro sub‐capítulo é realizada uma
introdução com destaque para as perspectivas históricas das teorias da supercondutividade e dos materiais supercondutores em geral.
2.2 – Materiais Supercondutores: No segundo sub‐capítulo abordam‐se os
materiais supercondutores, destacando‐se os do tipo II e de alta temperatura, com análise do espaço de fases, estado misto, escoamento, fluência e aprisionamento de fluxo, os modelos de estado crítico de Bean, a magnetização e as perdas, bem com as topologias, dos materiais supercondutores, para aplicação (bloco maciço ou fita). Neste sub‐capítulo são identificados vários dispositivos supercondutores (transformadores, limitadores de corrente, armazenamento magnético de energia, máquinas eléctricas e chumaceiras) e várias aplicações com dispositivos supercondutores, com análise por sector (energia, transporte, medicina, sensores e electrónica, militar e física e investigação e comunicações). Finalmente, é realizada uma previsão do futuro da tecnologia para aplicação.
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2.3 – Motor axial em disco com o rotor supercondutor: No terceiro sub‐
capítulo é realizado o levantamento do estado de arte relativo ao motor axial em disco com supercondutores de alta temperatura no rotor, sendo definido, posteriormente, o motor que se pretende estudar.
3 – Motor em Disco
Neste capítulo tratar‐se‐á dos espectros teóricos associados aos sistemas de conversão em estudo. Com o objectivo de facilitar a compreensão do motor em disco, este capítulo divide‐se em dois sub‐capítulos. 3.1 – Características magnéticas sem rotor: Primeiramente é realizada uma análise sobre o motor em disco de fluxo axial com o objectivo de obter a característica magnética em sem rotor, sendo identificados fenómenos electromagnéticos no entreferro, responsáveis pela conversão electromecânica dos motores em estudo, tendo‐se obtido as f.m.m. e respectivos campos criados pelo sistema de excitação, sem influência do rotor. 3.2 – Motor com SAT: Por último são analisados vários tópicos para compreensão do motor com o rotor SAT, com a compreensão da histerese magnética nos materiais SAT, detalhe sobre o motor de histerese de fluxo axial e uma análise sobre o esquema eléctrico equivalente do mesmo.4 – Dimensionamento
Neste capítulo apresenta‐se a topologia do motor em estudo e o dimensionamento do motor em estudo na dissertação, sendo detalhada a topologia do motor e as decisões de projecto que levaram à definição do sistema em análise.
4.1 – Semi‐estatores e circuito de excitação: A armadura e o sistema de
excitação são dimensionados do ponto de vista mecânico (geométrico) e eléctrico, sendo definidas as dimensões escolhidas dos semi‐estatores e as conexões eléctricas para diferentes configurações polares do campo indutor.
4.2 – Rotor: O induzido é dimensionado em alumínio, para o ensaio do motor
convencional e em material SAT, nomeadamente, YBCO, para o motor supercondutor, sendo identificadas as dimensões dos mesmos.
4.3 – Rolamentos: São determinados os elementos de transmissão mecânica,
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4.4 – Sistema de fixação dos semi‐estatores e ajuste de entreferro: Por fim, é
definido o sistema de fixação dos semi‐estatores, com isolamento magnético e o sistema de ajustamento de entreferro, já que os rotores apresentam dimensões axiais dispares.
5 – Simulações
Neste capítulo é realizada a modelização e análise do motor em estudo com recurso a cálculo numérico das forças desenvolvidas num rotor SAT com a excitação definida no capítulo 4 – Dimensionamento e com recurso a um programa baseado em algoritmos de elementos finitos comercial.
5.1 – Determinação numérica das forças desenvolvidas: Foi realizada uma
computação numérica em Matlab com o objectivo de obter uma análise teórica, baseada na lei de Biot‐Savart, e determinar as forças desenvolvidas num sistema composto por dois semi‐estatores com excitação em configuração bipolar e um rotor de SAT.
5.2 – Análise pelo método dos elementos finitos: Foi simulado o motor em
estudo com o rotor constituído por alumínio, funcionando como uma máquina de indução convencional, e com o rotor constituído por SAT, nomeadamente YBCO, tendo‐se procedido à definição da topologia em estudo, à análise magneto‐estática para verificação das configurações polares no circuito de excitação e depois a análise dinâmica para qualificação do comportamento dos motores quando em vazio ou em carga.
6 – Experimentação
Neste capítulo apresenta‐se a experimentação do motor em estudo na dissertação, sendo detalhada a topologia de cada ensaio que levaram à obtenção dos resultados a comparar com os teóricos.
6.1 – Obtenção das características de magnetização resultante no rotor:
Inicialmente obtêm‐se as características de magnetização resultante no rotor após magnetização do mesmo, sendo definido o circuito de excitação e a montagem experimental utilizados e depois verificados os resultados obtidos.
6.2 – Obtenção das características do motor em disco em movimento: Depois
foram obtidas as características do motor em disco convencional e com o rotor SAT em movimento. O motor convencional foi ensaiado à temperatura ambiente e à
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temperatura criogénica com o rotor bloqueado e em vazio para obtenção dos EEE e depois em carga para definição das características dinâmicas do motor. O motor com o rotor SAT só foi ensaiado à temperatura criogénica com o ensaio com o rotor bloqueado para definição do EEE, com o rotor em vazio mecânico para obtenção das perdas por atrito verificadas e em carga para obtenção das características para comparação com as teóricas.