Modelagem e validação experimental da eletrificação dos implementos hidráulicos de uma retroescavadeira

Página do item simplificado
dc.creatorMariana de Freitas Ramos
dc.date.accessioned2026-01-09T16:16:28Z
dc.date.issued2024-04-30
dc.description.abstractThis work presents a study on the performance of electrifying hydraulic implements on a non-road mobile machine. The results are validated through simulations and experimental tests based on a backhoe loader as a case study. Non-road machines have become the focus of emissions standards set by environmental regulatory agencies due to their increasing use in agricultural, construction, and mining sectors. As a result, manufacturers have started investing in electrification technology as a possible solution for compliance with regulations. The redesign and electrification of the traction system have been the main focus of manufacturers, at the expense of hydraulic implements, steering systems, and auxiliary systems. However, the variability of non-road machines implies that in some models, hydraulic implements are more activated than the traction system during operation. Therefore, to analyze the performance of hybridizing an off-road machine, a series hybrid topology is applied to a commercial backhoe loader, where the rear implement is powered by an electric motor, the Diesel engine is coupled to a generator, and these systems are powered by a battery bank. A rule-based energy management strategy is applied to determine the use of energy sources in the hybrid system. The main rules of the manager involve operating the Diesel engine and electric machines at optimal points on the efficiency maps. The design is validated through simulations and experimental tests conducted on a commercial backhoe loader. The effectiveness of electrifying the hydraulic implement in reducing fuel consumption and consequent emissions and noise from compact non-road mobile machines is validated by experimental and simulation results showing an 18.49% reduction in fuel consumption.
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/1352
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso aberto
dc.subjectEngenharia elétrica
dc.subjectEletrificação
dc.subjectMaquinas elétricas
dc.subjectEquipamentos de construção
dc.subjectPoluentes
dc.subjectMáquinas - Consumo de combustível
dc.subject.otherEletrificação de máquinas móveis compactas não rodoviárias
dc.subject.otherRetroescavadeira
dc.subject.otherEquipamentos de construção
dc.subject.otherEmissão de poluentes
dc.subject.otherEconomia de combustíıvel
dc.titleModelagem e validação experimental da eletrificação dos implementos hidráulicos de uma retroescavadeira
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor1Thales Alexandre Carvalho Maia
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8637504941507702
local.contributor.referee1Braz de Jesus Cardoso Filho
local.contributor.referee1Igor Amariz Pires
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9400562301129815
local.description.resumoEste trabalho apresenta um estudo acerca do desempenho da eletrificação dos implementos hidráulicos de uma máquina móvel não rodoviária. Os resultados são validados por meio de simulações e ensaios experimentais fundamentados em uma retroescavadeira como estudo de caso. As máquinas não rodoviárias começaram a ser o foco das metas de emissões de agências governamentais regulamentadoras de meio ambiente, devido à sua crescente utilização nos setores agrícola, de construção e de mineração. Com isso, os fabricantes desses maquinários começaram a investir, então, na tecnologia de eletrificação como possível solução para adequação às normas. O reprojeto e eletrificação do sistema de tração têm se apresentado como foco principal das montadoras, em detrimento dos implementos hidráulicos, sistema de direção e sistemas auxiliares. No entanto, a variabilidade das máquinas não rodoviárias implica em alguns modelos, nos quais os implementos hidráulicos são mais acionados do que o sistema de tração durante a operação. Desta forma, para analisar o desempenho da hibridização de uma máquina fora de estrada, uma topologia híbrida série é empregada a uma retroescavadeira comercial, onde o implemento traseiro é acionado por um motor elétrico, o motor Diesel é acoplado a um gerador e esses sistemas são alimentados por um banco de baterias. Uma estratégia de gerenciamento de energia baseada em regras é aplicada para determinar a utilização das fontes de energia do sistema híbrido. As principais regras do gerenciador envolvem a operação do motor Diesel e das máquinas elétricas em pontos ótimos dos mapas de eficiência. O projeto é validado por meio de simulações e ensaios experimentais realizados em uma retroescavadeira comercial. A eficácia da eletrificação do implemento hidráulico no consumo de combustível e consequente redução de emissões e ruídos de máquinas móveis não rodoviárias compactas é validada pelos resultados experimentais e de simulação que apresentam uma redução de 18,49% no consumo de combustível.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
local.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA::MAQUINAS ELETRICAS E DISPOSITIVOS DE POTENCIA

Arquivos

Pacote original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Imagem de Miniatura
Nome:
Modelagem e Validação Experimental da Eletrificação dos Implementos Hidráulicos de uma Retroescavadeira.pdf
Tamanho:
41.23 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Baixar

Licença do pacote

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Imagem de Miniatura
Nome:
license.txt
Tamanho:
2.07 KB
Formato:
Item-specific license agreed to upon submission
Descrição:
Baixar

Coleções

Pós-Graduação em Engenharia Elétrica - Dissertações

Logo UFMG