Relatório Parcial do Projeto

Desenvolvimento do Projeto de Levitação Eletromagnética


Conforme citado no Pré-projeto estamos utilizando como base o artigo [1] da revista IEEE,
nele encontramos os dados e cálculos necessários para o projeto da bobina a ser levitada, e profundidade da chapa de alumínio a ser colocada sob a bobina.
Para valores de corrente entre 20A e 25A temos:


Para a Bobina:

• Raio Médio: 4,1 cm


• Raio Externo: 5,2 cm


• Raio Interno: 3 cm


• Número de voltas: 107


• Tipo de fio: #16 AWG “copper wire”


• Resistência (300K): 0,38 Ω


• Massa total: 0,35 Kg
  

Para a Chapa:

O cálculo da profundidade (δ ) da chapa é dado por δ= √(1/π.f.σ.μ)
onde:

f = Frequência da corrente que percorre a bobina
μ = Permeabilidade Magnética da Chapa
σ = Condutividade elétrica da Chapa

• Estimamos a profundidade da placa em aproximadamente 10mm

Empecilhos e Soluções:

Com o decorrer do projeto, encontramos dificuldade na questão referente à dimensão da corrente a percorrer o fio. Para solucionar tal problema decidimos construir um transformador de porte maior.
Para projetar o transformador utilizamos como base o livro Transformadores [2], de onde retiramos os modelos de cálculo contidos neste relatório, bem como a parte teórica envolvida.


Requisitos Básicos do Transformador :


Transformador Monofásico

• Núcleo Encouraçado, para menor perda de fluxo magnético
  
• Frequência de operação = 60 Hz (mesma da rede elétrica)
  
• Potência de Saída (W2)=300 W; Entrada = 1,1xSaída (devido perdas no ferro);W1 =330 W
  
• Corrente de Saída (I2 )= 25 A
  
• Tensão de entrada (Alta tensão) (V1) = 110 Volts
  
• S1,S2 Seções transversais dos fios 1 e 2 respectivamente

• Sm , Sg Seção Magnética e Seção Geométrica do Núcleo do Transformador
  

Cálculos:

W2 = 300 W I2 = 25 A V2 = 300/25 = 12 V S2 =25/3 = 8,33 mm²
( uso recomendado, fio 10)

W1 = 330 W V1 = 110 I1 = 330/110 = 3A S1 = 3/3 = 1 mm² (fio 18)

Sm = 7,5 √(W2 / f) = 16,77cm² Sg = 1,1.Sm = 18,44 cm²

(cálculos para aproximação das medidas das lâminas, placa padronizada nº 6 recomendada)

Uso de lâmina padronizada nº 6:

Para a lâmina padronizada temos núcleo central 5 x 4; Sg = 20 cm²; Sm = 20 /1.1 =18,2 cm²
Peso do núcleo = 1,053 kg/cm x 4 = 4,21 Kg

Figura (1) Ilustração de uma placa do transformador projetado:

a = 5 cm.
Figura (1)

Espiras por Volt (para frequência = 60 Hz):

• Esp/Volt = 33,5/Sm = 33,5/16,77 = 1,99
• No circuito primário N1 = 1,99.V1 = 1,99.110 = 220
• No secundário N2 = 1,99.1,1.V2 = 1,99x1,1x12 = 26 (x 1,1 devido a queda de tensão)

Seção de cobre enrolado:

Scu = N1S1 + N2S2 = 220.1 + 26.8 = 428 cm²
Seção da janela (Sj) do núcleo padronizado = 1880 cm²

Exequibilidade do transformador:

Sj/Scu = 1880/428 = 4,39 ( > 3, logo o transformador pode ser enrolado)

Rendimento aproximado do transformador:

300/330 = 0,91

Feitos os cálculos do projeto do transformador o próximo passo será encomendar as chapas na empresa especializada Vilux [3], bem como a compra dos fios para posterior confecção do transformador e da bobina a ser levitada.

Os dados obtidos nesse relatório podem ser alterados.

Referências:

[1] Electrodynamic Magnetic Suspension—Models, Scaling Laws, and Experimental Results; Marc T. Thompson; Revista IEEE edição Agosto de 2000.

[2] Transformadores; Alfonso Martignoni; 3ª Edição; Editora Globo;

[3] Vilux:
Vilux - Vitória Lux Industrial Ltda.
Rua A, Lote 07, Quadra 75, Novo Horizonte
Serra / ES, CEP: 29163-690 - Telefax: (27) 3338-1545
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