Foi feita uma breve retrospectiva de diferentes tecnologias com as quais é possível obter um accionamento linear. Para além das tecnologias referidas existem outras, mas estas são as mais utilizadas e onde se tem incidido com maior evidência.
Como vimos, as tecnologias não magnéticas são as mais adequadas a aplicações em que a amplitude de movimento é muito pequena e, por isso, permitem uma precisão de movimento mais elevada. Paralelamente, podemos concluir que a força desenvolvida é, na maioria dos casos, baixa quando comparada com as tecnologias magnéticas. Estas últimas não podem ser miniaturizadas sem que vejam a sua eficiência comprometida.
Introdução e Enquadramento do Trabalho
A simplicidade funcional do actuador de indução equipara-se à eficácia dos actuadores de magnetos permanentes. No entanto, estes últimos possuem um elevado preço de mercado e não se adaptam a situações em que a existência de fortes campos magnéticos seja problemática. Das considerações anteriores, emergiu o interesse em avaliar se o accionamento de RVC poderia vir a ser usado no accionamento de precisão, sem que, contudo, se verificassem perdas relevantes no desempenho do actuador resultante.
O trabalho realizado, e que se apresenta ao longo dos capítulos seguintes, reporta as várias etapas de investigação e desenvolvimento de um actuador linear de RVC tendo em vista a sua aplicação em tarefas nas quais a capacidade de posicionar o translato com precisão seja um dos requisitos. Para que esse objectivo seja cumprido, diversos são os temas a abordar.
A identificação e a análise dos mecanismos associados ao processo de conversão electromagnética da energia em força são feitas no Capítulo 2. Com a revisão dos principais métodos aplicados na determinação da força produzida por dispositivos electromagnéticos, é possível identificar as grandezas envolvidas e estabelecer relações entre elas.
No Capítulo 3 são desenvolvidas e propostas metodologias de análise que permitem estudar o comportamento estático e dinâmico de um caso de estudo. A escolha do solenóide como caso de estudo é justificada pelo facto do seu princípio de funcionamento ser em tudo idêntico ao do actuador que se pretende desenvolver, retirando-se, no entanto, partido da sua simplicidade estrutural.
A evolução histórica e os desenvolvimentos introduzidos no accionamento de RVC são feitos no início do Capítulo 4. Dedica-se especial atenção à configuração rotativa, uma vez que é sobre ela que tem recaído, até ao momento, a principal atenção da comunidade científica. No seguimento, são introduzidas as principais variantes topológicas que a configuração linear pode assumir. A escolha por uma em particular é feita e sustentada com base na análise realizada com recurso aos métodos desenvolvidos no Capítulo 3.
Baseado nos resultados obtidos com a análise efectuada nos capítulos anteriores, é apresentado no Capítulo 5 o projecto de um protótipo. Os cuidados tidos na construção dos diferentes componentes mecânicos e eléctricos são descritos. Devemos destacar os cuidados tidos com o dimensionamento dos enrolamentos, de forma a verificar que o regime de funcionamento pretendido é alcançado dentro dos limites de segurança dos condutores. Toda a instrumentação de medida usada nos ensaios é descrita, sendo proposto um novo método indirecto de medida da posição do translato do actuador, através do conhecimento do valor da indutância.
Introdução e Enquadramento do Trabalho
15 uma electrónica de regulação e comando com as características necessárias ao seu funcionamento. Este tema é debatido no Capítulo 6. As principais topologias são passadas em revista de uma forma breve. Uma topologia que satisfaz os requisitos desejados é proposta e o seu desempenho é inicialmente verificado através de simulação recorrendo aos modelos numéricos do actuador desenvolvidos anteriormente. Os aspectos mais relevantes da topologia proposta para o conversor de potência são abordados. O seu funcionamento é verificado experimentalmente através de ensaios laboratoriais.
A terminar, e para que o actuador desenvolvido possa realizar uma tarefa útil, é necessário dispor de metodologias de controlo que posicionem o translato do actuador numa posição desejada. O Capítulo 7 apresenta duas metodologias alternativas. A primeira a ser abordada recorre a valores de posição, armazenados na memória do controlador, onde sucessivamente se deve activar e desactivar as várias fases do actuador para produzir a sequência de funcionamento necessária ao deslocamento no sentido desejado. A segunda metodologia de controlo estudada retira partido da capacidade que os controladores de estrutura variável têm para controlar sistemas altamente não lineares e de difícil modelização. Impondo um regime de funcionamento por modo de deslizamento é possível controlar a posição do translato com precisão. As metodologias de comando e controlo propostas são validadas experimentalmente. Os resultados obtidos para algumas situações ilustrativas do funcionamento são fornecidos.
O documento termina com a apresentação, no Capítulo 8, das conclusões obtidas ao longo deste trabalho. Os resultados alcançados nas diferentes fases do trabalho e o modo como podem contribuir para a continuação da investigação neste domínio são aí referidos. São também identificados itens que podem, num futuro próximo, ser abordados.
Em anexo ao documento é disponibilizada para consulta informação respeitante à construção do banco de ensaios e do conversor de potência.
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Introdução e Enquadramento do Trabalho
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