O Equipamentos Eletromecanicos
Por: Mateus Falcão • 8/3/2021 • Relatório de pesquisa • 1.852 Palavras (8 Páginas) • 122 Visualizações
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS
Equipamentos Eletromecanicos semestre 20.1
Prof. João Paulo Cerquinho Cajueiro 23/fev/2020
Relatório 1º trabalho pratico
Mateus Souza Falcão
126.850.244-84
Resumo
A pratica da cadeira de equipamentos eletronicos consiste na analise de um sistema de motor linear desde a obtenção dos parametros necessarios, á simulação e analise do campo magnetico dentro da geometria estabelecida e por fim, a analise da velocidade do motor.
Objetivo
O objetivo é obter a maxima velocidade de saída de um objeto inicialmente estacionario a partir de um motor eletromagnético linear(reilgun).
Além de apresnetar a analise de um sistema de Railgun vamos visar a aplicação de conceitos desenvolvidos até o momento da disciplina e sua explicação.
Metodologia
Parâmetros de projeto
De inicio nos foi disponibilizado alguns dados relativos ao projeto, são eles:
- Massa do projetil – 484 g
- Campo magnetico – 0, 1 T
- Comprimento do trilho – 1,5 m.
- Largura do trilho e largura do nucleo do gerador de campo magnetico – 2 cm.
- Altura do entreferro onde esta o trilho – 1 cm.
- Maxima corrente suportada pela bobina de campo – 12 A.
- Resistencia do conjunto projetil-trilho – 0,2 Ω.
[pic 1]
Figura 1: Vista do circuito magnético da railgun tirado do roteiro
Levantamento dos parâmetros
Primeiro tivemos que achar o número de espiras necessarias para que se tivesse o campo magnetico com a intensidade de 0,1T, para isso foi usado a formula:
(1) [pic 2]
dentre os parametros presenters na formula só não temos o valor da impedancia(R), portanto, para calcular ele foi necessario usar um circuito equevalente ao nucleo magnetico que continha resistencias equivalentes á partes do mesmo calculadas pela formula:
(2) [pic 3]
Por fim, temos que o circuito é:
[pic 4]
Figura 2: Esquematico do circuito.
Os seguintes calculos foram feitos a mão:
[pic 5]
Figura 3: Calculo da resistencia.
[pic 6]
Figura 4: Calculo do número de espiras.
Com isso vemos que para esse sistema eram necessarias 72 espiras. Com esse dado em mãos vamos para o FEMM, um programa de simulação que uso elementos finitos para calculos de sistemas eletromagneticos. Fizemos primeiro uma representação do sistema:
[pic 7]
Figura 5: Tela do Femm com representação do sistema.
Apos isso, simulamos e obtivemos o campo de densidade magnetica, para efim verificar se a media ao londo do percurso corresponde com a que foi calculada.
[pic 8]
Figura 6: Campo magnetico no nucleo.
Com isso obtivemos que a media do campo ao longo do percurso é de 0,0971414 Tesla, o que se aproxima bastante do valor usado, que é de 0,1 Tesla. Porém iremos buscar o número de espiras que aproxima mais ainda desse valor, por meio de testes achamos que esse valor é de 74 espiras e resultou em um campo de 0,100056 Teslas.
Railgun
Nesse momento vamos atraves da aplicação disponibilizada no kaggler, o notebook jupyter, simular e plotar os graficos relacionados ao deslocamento do motor, com o objetivo de obter os parametros de velocidade, força e potencia do motor.
O notebook jupyter trabalha nesse caso com um codigo em python disponibilizado pelo professor João Paulo Cerquinho que vai plotar os graficos e criar vetores com os dados que precisamos. Para o nosso sistema foi necessario apenas alterar alguns poucos parametros, como a massa e o campo magnetico.
Abaixo temos alguns graficos relacionados ao persurso dentro do campo magnetico:
[pic 9]
Figura 7: Grafico tensão e corrente pelo tempo.
Nesse grafico vemos que á medida que a tensão induzida aumenta a corrente diminui com o tempo. Isso se deve por conta de que a tensão induzida aumenta de acordo com a velocidade
[pic 10] (3)
e de que a corrente é inversamente proporcional á mesma.
[pic 11]
Figura 8: Grafico velocidade e força pelo tempo.
Aqui vemos que com a aceleração temos uma diminuição da força, isso se deve ao fato de que a aceleração diminui com o tempo, como é de se esperar e pela formula de Newton, a força é diretamente ligada á aceleração. No grafico essas curvas parecem ser retas, mas isso ocorre por conta do pequeno espaço de tempo que é levado para sair do campo magnetico.
Tambem podemos obter que o valor da velocidade no fim do fercurso é de 7.87 m/s.
[pic 12]
Figura 9: grafico da potência pelo tempo.
Por fim, temos o grafico da potencia no tempo, potencia essa que é principalmente mecanica devido ao movimento do motor.
Com a potencia pelo tempo em mãos podemos calcular a integral do grafico e obter a energia ultilizada para lançar o projetil. Ultilizando comandos no codigo, obtemos que foi ultilizado 15,03J.
Um dos problemas que nos foi passado foi achar o valor do campo que maximiza a velocidade de saida. Para isso foi necessario desenvolver um codigo que testa diversos valorer e retorna o que maximiza. Por conta de oscilações nos dados, a precisão foi comprometida, mas após a primeira analize, uma outra foi feita dentro de um intervalo menor, com uma maior precisão.
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