UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

MÁQUINAS ELÉTRICAS I

TRAÇÃO LINEAR/MAGLEV

SETEMBRO/2004

Introdução Este presente trabalho tem como objetivo explicar o principio de funcionamento

da tração linear aplicada principalmente em meios de transporte tipo maglev

(abreviatura em inglês de “levitação magnética”), bem como os motores responsáveis

por essa tração.

Atualmente, os motores de tração linear ou motores lineares, são utilizados

basicamente por trens maglev. O principio de funcionamento de um motor linear baseia-

se no deslocamento de um campo magnético que induz correntes numa peça condutora.

Da interação desse campo com estas correntes resulta o aparecimento de uma força no

sentido de propagação do campo. Se o elemento gerador do campo se encontrar fixo no

espaço será a peça condutora a deslocar-se. Inversamente, se a peça condutora se

encontrar bloqueada, será o elemento gerador do campo a deslocar-se.

Para esquematizar um motor linear basta esquematizar um motor assíncrono de

gaiola de esquilo em que se desdobrem os enrolamentos de modo a ficarem planos,

figura 1. No motor desenvolvido as ranhuras do estator convertem-se em

paralelepípedos retangulares. O rotor e estator ficam separados por um entreferro, que

possibilita a sua variação, de forma de aumentar ou diminuir a força de deslizamento do

rotor. O campo girante é transformado num campo viajante e a f.e.m., em vez de

transmitir um impulso mecânico que faz rodar o eixo do motor, exerce uma força de

sentido linear que desloca o órgão que faz o papel de armadura.

Figura 1 – obtenção de um motor linear de indução a partir de seu homologo rotativo

Além do motor linear de indução (MLI), existe também o motor linear síncrono

(MLS), figura 2 e o motor DC linear sem escovas, cujo principio é basicamente o

mesmo do de indução.

Figura 2 – Obtenção de um motor linear síncrono a partir do seu homologo rotativo

Problema abordado O motor linear síncrono pode produzir movimento linear ou translacional. A

figura 2 mostra um diagrama esquemático do motor linear síncrono. O primário tem

enrolamento trifásico. O secundário tem ímãs permanentes, eletroímãs ou ímãs

supercondutores. Se o enrolamento trifásico (primário) é conectado à uma fonte

trifásica, um fluxo de campo viajante se moverá ao longo do comprimento do primário.

Os ímãs no secundário se moverão em sincronismo com o fluxo de campo viajante

numa velocidade Vs, sendo Vs = 2.Tp.f, onde Tp é o número de pólos e f é a freqüência

da rede. Se ímãs potentes como os ímãs supercondutores são usados, o motor linear

síncrono pode operar com grande entreferro. Ele também pode operar com fator de

potência atrasado e melhor eficiência (devido à inexistência de perdas por

escorregamento).

O circuito equivalente usado por um motor síncrono também pode ser usado por

um motor linear síncrono. Se ímãs potentes são usados, o campo produzido pela

corrente do enrolamento trifásico é insignificante comparado ao campo produzido pelos

ímãs. Consequentemente, o efeito de reação de armadura pode ser desprezado no motor

linear síncrono.

Atualmente, o motor linear síncrono não vem sendo usado comumente como o

motor linear de indução. De qualquer forma, o motor linear síncrono tem um grande

potencial no que diz respeito ao transporte em alta velocidade, onde existe a

possibilidade de um grande entreferro. Muitos países estão desenvolvendo veículos

capazes de atingir velocidades acima de 500 Km/h, usando motor linear síncrono.

Outros tipos de maquinas que poderiam ser utilizadas para tal fim seria o motor

DC linear sem escovas, que não passa de um motor síncrono com um imã permanente

no rotor auto-controlado, usando um sensor de posição rotórico e um inversor para

controlar a corrente nos enrolamentos do estator. O motor DC linear sem escovas e

chamado assim pois a armadura está no estator e os imãs estão no rotor.

Conclusões Técnicas:

Este tipo de motor é usado amplamente nos sistemas ferroviários dos países

desenvolvidos, principalmente europeus e asiáticos. A principal característica do

sistema de acionamento, que implementa a tração dos transportes de alta velocidade,

funciona de maneira diferente em relação a um motor corrente convencional. A

diferença está em que uma das partes do motor de indução, o estator forma parte do

respectivo veiculo. Pela sua vez, a função do rotor cumpre o papel dos trilhos sobre os

quais se desliza o carro.

Pessoais:

a) Através do site de busca google foi possível encontrar informações valiosas

para a conclusão do trabalho.

b) Uma dificuldade encontrada foi a tradução de um vídeo achado na Internet

que explica muito bem o principio do campo viajante.

c) Poderia ser um tema para um projeto de graduação.

Agradecimentos Agradecemos a professora Jussara pelo material fornecido para o trabalho. Sem

este não seria possível a conclusão do mesmo.

Bibliografia • www.google.com.br;

• Principles of electrics machines and power electronics, Sen P.C.; • Dimensionamento de um modelo protótipo de um veículo de levitação

magnética, com motores lineares de indução trifásicos, Projeto final de curso.

Tração linear/MagLev

Introdução• Maglev:

– Funcionamento– Vantagens – Desvantagens– Atualidades

Maglev- Funcionamento

• A levitação pode ser obtida de duas maneiras:– Por atração– Por repulsão

Levitação por repulsão

Levitação por atração

Movimentação

• Motor linear de indução• Motor linear síncrono• Motor linear DC sem escovas

Como a propulsão se encontra na linha, nem o comprimento nem a carga afetam a sua capacidade de aceleração.

Projeto japonês- 550km/h

Projeto japonês

Projeto japonês- 42.8km Yamanashi

Projeto japonês

Vantagens

• Manutenção• Ausência de atrito• Redução de ruído• Velocidade• Segurança (trilho)

Distância para aceleração

Formato dos trilhos

Vantagens• Ruído

Vantagens

• Baixo consumo de energia

Desvantagens

• Custo de construção da linha• Limitado a circular somente onde houver a

linha dele

Atualidades

• Estados Unidos• Japão• Alemanha• Taiwan

Conclusão

• A tecnologia Maglev, apesar de interessante, esbarra nos custos para a reestruturação do sistema em vigor, e incerteza do futuro dos meios de transporte.

• O motor mais utilizado para tal fim é o motor linear de indução.

Bibliografia

• www.google.com.br;• Principles of electrics machines and power

electronics, Sen P.C.;• Dimensionamento de um modelo protótipo de

um veículo de levitação magnética, com motores lineares de indução trifásicos, Projeto final de curso;

• Fim