Diseño optimizado y análisis de elementos finitos de un motor de reluctancia variable 8/6 de cuatro fases
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v11i2.25681Palabras clave:
Análisis de elementos finitos; Método iterativo; Motor de reluctancia variable; Diseño del motor.Resumen
El motor de reluctancia variable (MRV) se ha considerado una alternativa viable para reemplazar los motores eléctricos clásicos en aplicaciones que demandan variadores de velocidad. Este motor es robusto, tiene una construcción simple y tiene la ventaja de tener un rotor que no necesita bobinados ni imanes permanentes para funcionar. En este trabajo se diseña un MRV 8/6 de cuatro fases para reemplazar un motor de inducción trifásico (MIT), utilizando la misma carcasa disponible. En la metodología adoptada para el proyecto, los datos mecánicos de la vivienda MIT se utilizan como parámetros iniciales para el cálculo de las dimensiones del MRV. La elección de los ángulos de arco polar MRV se optimiza a través del análisis de elementos finitos. Además, las simulaciones realizadas mediante elementos finitos permiten la visualización de la distribución del flujo magnético en la estructura MRV y la recopilación de datos importantes, como los perfiles de enlace de inductancia y flujo, y el par motor diseñado. El mayor error relativo obtenido para la densidad de flujo magnético em el núcleo del motor fue de 1,69 % y el par resultante del MRV estuvo muy cerca del par requerido inicialmente. Estos resultados presentados validan el prototipo diseñado y consolidan la metodología de diseño utilizada.
Citas
Ahn, J. W., & Lukman, G. F. (2018). Switched reluctance motor: Research trends and overview. CES Transactions on Electrical Machines and Systems, 2(4), 339-347. 10.30941/CESTEMS.2018.00043
Bilgin, B., & Emadi, A. (2018). Electric motor industry and switched reluctance machines. In Switched Reluctance Motor Drives (pp. 1-33). CRC Press.
Castellini, L., Lucidi, S., & Villani, M. (2015). Design optimization of switched reluctance motor for aerospace application. 2015 IEEE International Electric Machines & Drives Conference (IEMDC), 1678-1682. 10.1109/IEMDC.2015.7409289
Chiba, A., & Kiyota, K. (2015). Review of research and development of switched reluctance motor for hybrid electrical vehicle. 2015 IEEE Workshop on Electrical Machines Design, Control and Diagnosis (WEMDCD), 127-131. 10.1109/WEMDCD.2015.7194520
Howey, B., & Li, H. (2018). Operational principles and modeling of switched reluctance machines. In Switched Reluctance Motor Drives (pp. 123-181). CRC Press.
Hutton, D. V. (2004). Basic concepts of the finite element method. In Fundamentals of Finite Element Analysis (pp. 1-18). McGraw Hill.
Jiang, W. (2016). Three-phase 24/16 switched reluctance machine for hybrid electric powertrains: Design and optimization (Doctoral thesis). McMaster University, Hamilton, ON, Canada.
Krishnan, R. (2001). Switched reluctance motor drives: modeling, simulation, analysis, design, and applications. CRC Press.
Lu, M. Z., Jhou, P. H., & Liaw, C. M. (2020). Wind switched-reluctance generator based microgrid with integrated plug-in energy support mechanism. IEEE Transactions on Power Electronics, 36(5), 5496-5511. 10.1109/TPEL.2020.3029528
Mamede, A. C. F. (2016). Projeto iterativo, simulação, análise e otimização de máquina a relutância variável monofásica (Dissertação de mestrado). Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, MG, Brasil.
Mamede, A. C. F., Camacho, J. R., & Araújo, R. E. (2020). Review of rotary switched reluctance machine design and parameters effect analysis. In Modelling and Control of Switched Reluctance Machines (pp. 59-80). IntechOpen. 10.5772/intechopen.92409
Meeker, D. (2020). Finite element method magnetics (FEMM). Ver. 4.2 User's Manual.
Miller, T. J. E. (Ed.). (2001). Electronic control of switched reluctance machines. Elsevier.
Oliveira, V. S. (2013). Aplicação do método dos elementos finitos 3D na caracterização eletromagnética estática de motores de relutância variável com validação experimental (Dissertação de mestrado). Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, CE, Brasil.
Pyrhonen, J., Jokinen, T., & Hrabovcova, V. (2013). Properties of rotating electrical machines. In Design of rotating electrical machines (pp. 479-492). John Wiley & Sons.
Rahmanian, E., Akbari, H., & Sheisi, G. H. (2017). Maximum power point tracking in grid connected wind plant by using intelligent controller and switched reluctance generator. IEEE Transactions on Sustainable Energy, 8(3), 1313-1320. 10.1109/TSTE.2017.2678679
Viajante, G.P., Chaves, E.N., Freitas, M.A., Domingos, J.L., Fidelis, R.T., Gomes, L.C., & Andrade, D.A. (2018). Study and dynamic performance analysis of a switched reluctance generator 8/6 for wind energy application. 2018 IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering and 2018 IEEE Industrial and Commercial Power Systems Europe (EEEIC / I&CPS Europe), 1-6. 10.1109/EEEIC.2018.8493726
Vijayraghavan, P. (2001). Design of switched reluctance motors and development of a universal controller for switched reluctance and permanent magnet brushless DC motor drives (Doctoral dissertation). Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, VA, United States of America.
Watthewaduge, G., Sayed, E., Emadi, A., & Bilgin, B. (2020). Electromagnetic modeling techniques for switched reluctance machines: State-of-the-art review. IEEE Open Journal of the Industrial Electronics Society, 1, 218-234. 10.1109/OJIES.2020.3016242
WEG S. A. (2021). W22 Motor Elétrico Trifásico - Catálogo Técnico Mercado Brasil (pp. 36 e 42-43). https://static.weg.net/medias/downloadcenter/h94/h69/WEG-w22-motor-eletrico-trifasico-50023622-brochure-portuguese-web.pdf.
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