Projecto de uma caixa de velocidades eléctrica por meio da variação do número de pólos para motores em disco de rotor em alumínio e em materiais supercondutores de alta temperatura (SAT)
Nesta dissertação apresenta-se um motor em disco polifásico inovador bem como uma
estratégia de controlo com base no método de variação de velocidade por comutação do
número de pares de pólos. A configuração das bobinas aliada à escolha das correntes e
tensões que se injectam nas bobinas dos estatores, permite comutar electronicamente o
número de pólos do motor entre 2, 4 6 e 8 pólos, conseguindo-se controlar a característica
binário/velocidade do motor. O motor em disco possui a bobinagem feita em cobre com dois
semi-estatores, em que quando utiliza o rotor em alumínio (com condutividade diferente de
zero) comporta-se como um motor de indução convencional. Quando se substitui o rotor em
alumínio por um constituído por um supercondutor de alta temperatura (SAT), o dispositivo
comporta-se como um motor de histerese. O princípio de funcionamento do motor em disco
convencional é baseado na indução de força electromotrizes no rotor e, consequentemente,
uma vez que o alumínio é bom condutor eléctrico, correntes eléctricas induzidas, originadas
por haver um campo magnético variável que é criado pelos semi-estatores. O comportamento
deste tipo de motores, no que diz respeito a principais características (como o
binário/velocidade para os diferentes números de pares de pólos), circuito equivalente de
Steinmetz, entre outras teorias associadas é já conhecido há bastante tempo. O princípio de
funcionamento do motor SAT é diferente do apresentado anteriormente, funciona com base
na dinâmica de vórtices e devido ao facto de aparecer o fenómeno de ancoragem de fluxo
(flux pinning) nos supercondutores de alta temperatura. Como o campo magnético varia,
então o disco roda. Este motor tem um princípio de funcionamento muito mais complexo que
o motor de indução sendo a obtenção do modelo do motor SAT complicada. A obtenção do
modelo do motor SAT não é abordado nesta dissertação.
Os comportamentos e modos de operação do motor com disco de alumínio e em
materiais SAT são simulados através de um programa comercial de elementos finitos, nesta
dissertação, sendo a supercondutividade simulada com base na relação entre o campo
eléctrico e a densidade de corrente pela lei da potenciação (E-J power law). Com as
simulações pretende-se comparar o rendimento electromecânico de ambos os motores