Software para projeto e otimização de máquinas de indução trifásicas e pentafásicas usando Matlab

Abstract

O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de uma ferramenta de cálculo para auxílio no projeto de máquinas de indução trifásicas e pentafásicas. Após apresentar os procedimentos básicos para o projeto de máquinas de indução, é citado o modelo geral da máquina de indução m-fásica utilizado. Também é apresentado o conceito de algoritmos genéticos, utilizados para otimização de problemas. O aplicativo desenvolvido partiu de uma interface gráfica pré-desenvolvida e se deteve na renovação e reestruturação das rotinas de cálculo da máquina. Além disso, o programa contém um modo de parametrização que executa o cálculo da máquina a partir da varredura de um parâmetro, de forma que são apresentadas curvas de rendimento, fator de potência e torque para possibilitar a seleção do melhor valor para o parâmetro da máquina. Foi incluído um módulo de otimização baseado em uma rotina de algoritmo genético já existente, que coleta os dados de entrada do aplicativo e aplica o algoritmo de acordo com os parâmetros do mesmo e da escolha da função de otimização. São apresentados dois casos de cálculo, um para uma máquina trifásica e um para uma máquina pentafásica. Para cada um dos casos, posteriormente, é executada uma varredura em um dos parâmetros de forma a encontrar um rendimento melhor em relação ao calculado originalmente. Para a máquina pentafásica, também é aplicado o módulo de otimização para obter uma solução na qual são modificados diversos parâmetros simultaneamente para que seja obtida a melhor resposta para o rendimento da máquina ou menor custo, ou ainda usar uma função ponderada de ambos. Ao final são apresentadas as comparações dos resultados. O objetivo principal é obter um software para auxílio no projeto de máquinas de indução trifásicas e pentafásicas. Através do mesmo, é possível, a partir de parâmetros de partida, calcular a máquina para obter os resultados de grandezas fundamentais e de desempenho da máquina, de forma a verificar a necessidade de alteração de algum parâmetro de projeto. Através da parametrização é possível obter o melhor aproveitamento do material, alterando características geométricas ou de dimensionamento da máquina. Além disso, o vínculo com o módulo de otimização permite, a partir dos dados de entrada previamente fornecidos, buscar as melhores configurações possíveis para um objetivo escolhido através da variação simultânea de diversos parâmetros da máquina, gerando uma resposta possível de ser recalculada para reapresentar os resultados da máquina baseados no modelo utilizado. Ao mesmo tempo, deseja-se que a ferramenta também seja robusta, apresentando resultados coerentes, não permitindo uma configuração inadequada da máquina. Assim, são reduzidas as possibilidades de respostas que não sejam coerentes ou de projetos que não possam ser de fato construídos devido a limitações dos processos de fabricação.