Simulação e controle de posição em atuador planar de indução

Abstract

O presente trabalho estuda o comportamento de um atuador planar de indução através do método dos elementos finitos, aferindo a densidade de fluxo magnético, as correntes induzidas e a força desenvolvida pelo dispositivo para diferentes excitações aplicadas através de seus enrolamentos. O atuador planar estudado é um dispositivo eletromagnético formado por dois enrolamentos trifásicos ortogonais entre si, ambos montados sobre núcleo de material compósito magneticamente macio de grão isolado que se movimenta em um plano formado por uma superfície com boa capacidade de condução de corrente paralela a uma chapa de aço. Foi também desenvolvido e implementado um método para o controle da posição do dispositivo sobre os limites da chapa sobre a qual ele se movimenta, utilizando um microcontrolador como unidade de controle, dois inversores de frequência para o acionamento dos enrolamentos do atuador planar e potenciômetros para a realimentação da posição do atuador ao microcontrolador.

The current work studies the behavior of an induction planar actuator using the finite element method. The work assess the magnetic flux density, the induced currents and the forces generated by the device for different voltage applied across its windings. The planar actuator that is being studied is an electromagnetic device composed by two three phases windings that are orthogonal to each other, both assembled on a core made of grain insulated soft magnetic composite material, that moves over a plane made of a good current conductor surface parallel to a steel plate. A method for controlling the position of the device between the limits of the plate where it can move was also developed, using a microcontroller as the control unit, two frequency inverters for the actuation on the windings of the planar actuator and potentiometers for the position feedback to the microcontroller.