Desempenho térmico de motores elétricos aletados: solução bidimensional pelo método de separação de variáveis
Cadernos UniFOA
Desempenho térmico de motores elétricos aletados: solução bidimensional pelo método de separação de variáveis
Autor Correspondente: Tatiana Almeida Mota Santos | [email protected]
Palavras-chave: Motores elétricos. Desempenho térmico. Aletas. Alumínio e ferro fundido.
Resumos Cadastrados
Resumo Português:
O motor elétrico é uma máquina que se destina a transformar energia elétrica em energia mecânica. Na indústria, é o mais usado de todos os tipos de motores, pois combina vantagens, como utilização de energia elétrica, construção simples, facilidade de transporte, baixo custo, grande versatilidade de adaptação às cargas dos mais diversos tipos com melhores rendimentos. A potência útil fornecida pela máquina elétrica na ponta do eixo é menor que a potência absorvida da linha de alimentação. A diferença entre essas duas potências representa a perda que, transformada em calor, aquece excessivamente o motor elétrico e pode ter como consequência a sua queima. Para a dissipação do calor, faz-se necessário à utilização de aletas, facilitando a troca de calor do motor elétrico com o meio que o circunda. Neste trabalho, desenvolveu-se uma solução teórica aproximada, bidimensional, através da Técnica de Separação de Variáveis, supondo temperatura prescrita na base da aleta de perfil retangular. Foram obtidos resultados para eficácia e eficiência, para a aleta e para o motor, que foram comparados com resultados de modelos teóricos unidimensionais exatos. Nas simulações efetuadas, o coeficiente de transferência de calor por convecção externo, principal responsável pelo desempenho térmico do motor, varia em ampla faixa de valores, com o objetivo de demonstrar a consistência do modelo desenvolvido. Em síntese, trata-se de um esforço adicional na busca de solução teórica realística para o desempenho térmico de motores elétricos. Dois tipos de materiais para confecção da carcaça do motor foram utilizados para análise: alumínio e ferro fundido.
Resumo Inglês:
The electric motor is a machine that is intended to transform electrical energy into mechanical energy. It is the most used of all types of engines, as it combines advantages such as the use of electric power, simple construction, ease of transport, low cost, great versatility to adapt to loads of the most diverse types with better income. The usable power supplied by the electrical machine at the tip of the shaft is less than the absorbed power of the power line. The difference between these two powers represents loss, which transformed into heat excessively warms the electric motor and may have, as a consequence, its burning. For heat dissipation, it is necessary to use fins, facilitating the exchange of heat of the electric motor with the medium that surrounds it. In this work, an approximate, two-dimensional theoretical solution was developed, using the variable separation technique, assuming the prescribed temperature at the base of the rectangular profile fin. Results were obtained for efficacy and efficiency, for the fin and for the motor, and were compared with results of exact one-dimensional theoretical models. In the simulations performed the external convection heat transfer coefficient, the main responsible for the thermal performance of the motor, varies in a wide range of values, with the objective of demonstrating the consistency of the developed model. In summary, this is an additional effort in the search for a realistic theoretical solution for the thermal performance of electric motors. Two types of materials for the manufacture of the motor housing were used for analysis: aluminum and cast iron.
