Desenvolvimento de uma ferramenta para análise de desempenho de máquinas elétricas

dc.creatorOséias de Paula Ferreira
dc.date.accessioned2025-08-12T12:39:37Z
dc.date.accessioned2025-09-09T00:11:13Z
dc.date.available2025-08-12T12:39:37Z
dc.date.issued2025-05-26
dc.description.abstractThe development of open-source tools enhances accessibility and flexibility, contributing to technological innovation and knowledge sharing. For the performance analysis of rotating electric machines, there is still limited availability of open-source solutions. This scenario presents an opportunity to contribute to the scientific community focused on the design of these machines, addressing existing gaps. In this context, this work presents the development of an open-source computational tool to evaluate the performance of permanent magnet electric machines through efficiency maps. For the electromagnetic analysis, a finite element method open-source software is employed. The developed model solves magnetostatic problems using the sliding band method and symmetry conditions, enabling the calculation of magnetic flux density, magnetic vector potential, and electromagnetic torque under different machine operating conditions. Efficiency is estimated based on loss calculations through empirical and analytical models, considering losses in the iron core, permanent magnets, and copper windings. Three topologies of permanent magnet machines are analyzed, including surface-mounted and interior configurations, and the results are compared with those generated by a commercial software. For the simulation, a control model based on direct-quadrature (dq) axis currents is implemented for different current levels and multiple rotor positions. The results indicate discrepancies between the proposed model and the commercial tool, mainly attributed to differences in loss calculation models. However, despite these differences, the average distributed losses show good agreement between both approaches, and the loss curves present similar trends, highlighting the potential of the proposed methodology.
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/84329
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.relationPrograma Institucional de Internacionalização – CAPES - PrInt
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/pt/
dc.subjectEngenharia elétrica
dc.subjectEficiência energética
dc.subjectEletrônica de potência
dc.subjectMaquinas elétricas
dc.subjectMétodo dos elementos finitos
dc.subject.otherMáquinas elétricas
dc.subject.otherMapa de eficiência
dc.subject.otherPerdas eletromagnéticas
dc.subject.otherElementos finitos
dc.subject.otherCódigo aberto
dc.titleDesenvolvimento de uma ferramenta para análise de desempenho de máquinas elétricas
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor-co1Gabriel Alves Mendonça
local.contributor.advisor1Thales Alexandre Carvalho Maia
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8637504941507702
local.contributor.referee1Nelson Sadowski
local.contributor.referee1Braz de Jesus Cardoso Filho
local.contributor.referee1Ricardo Luiz da Silva Adriano
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3682212242045919
local.description.resumoO desenvolvimento de ferramentas em código aberto amplia a acessibilidade e a flexibilidade de uso, além de contribuir para a inovação tecnológica e o compartilhamento do conhecimento. Para análise de desempenho de máquinas elétricas rotativas, observa-se uma disponibilidade limitada de soluções de código aberto. Esse cenário representa uma oportunidade para contribuir com a comunidade científica voltada ao projeto dessas máquinas, buscando suprir lacunas ainda existentes. Diante disso, este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma ferramenta computacional de código aberto para avaliar o desempenho de máquinas elétricas de ímãs permanentes por meio de mapas de eficiência. Para a análise eletromagnética da máquina, foi empregado um software livre de elementos finitos. O modelo desenvolvido resolve problemas magnetostáticos utilizando o método da banda deslizante e condições de simetria, permitindo obter a densidade de fluxo magnético, o vetor potencial magnético e o torque eletromagnético em diferentes condições operacionais da máquina. A eficiência é estimada com base no cálculo das perdas por meio de modelos empíricos e analíticos, considerando perdas no núcleo ferromagnético, nos ímãs permanentes e no enrolamento de cobre. Três topologias de máquinas de ímãs permanentes são analisadas, incluindo configurações com ímãs superficiais e internos, e os resultados obtidos são comparados com aqueles gerados por um software comercial. Para a simulação, um modelo de acionamento baseado nas correntes nos eixos direto-quadratura é implementado para diferentes níveis de corrente e múltiplas posições do rotor. Os resultados indicam divergências entre o modelo proposto e a ferramenta comercial, atribuídas principalmente às diferenças nos modelos de cálculo de perdas. No entanto, apesar dessas discrepâncias, as perdas médias distribuídas apresentam boa concordância entre ambas as abordagens, e os perfis das curvas de perda seguem tendências similares, evidenciando o potencial da metodologia proposta.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

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