Projeto e compensação de parâmetros de transformador de núcleo separado destinado ao carregamento de baterias de veículos subaquáticos autônomos

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Lopes, Israel Filipe
• Orientador(a): Barbosa, Pedro Gomes
• Banca de defesa: Tomim, Marcelo Aroca , Braga, Henrique Antônio Carvalho , Lima, Antonio Carlos Siqueira de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
• Departamento: Faculdade de Engenharia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Transferência de energia elétrica sem contato; Veículos autônomos subaquáticos; Transformador de núcleo separado; Entreferro; Modelo matemático; Capacitores de compensação; Metodologia de otimização; Rendimento; Contactless electrical energy power transfer; Autonomous underwater vehicles; Transformer with separated core; Gap; Mathematical model; Capacitances for compensation; Optimization methodology; Efficiency
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/1201

Este trabalho apresenta um estudo sobre transferência de energia elétrica sem contato para carregamento de baterias de veículos autônomos subaquáticos (AUV - Autonomous Underwater Vehicles) utilizando transformadores de núcleo separado (TNS). Inicialmente, é feito um projeto para construção de um transformador de núcleo separado. Posteriormente, são desenvolvidas as equações que modelam o funcionamento do transformador, com base em seu circuito elétrico equivalente. Em seguida, o trabalho propõe uma alternativa para estimar os parâmetros do circuito equivalente do transformador operando com valores de entreferro diferentes, validando seu modelo matemático aproximado com simulações realizadas no software PSIM, versão 9.0. Com o modelo matemático do TNS, é feita uma avaliação da sua capacidade de transferência de energia, mostrando que, em virtude do entreferro, o transformador apresenta baixa eficiência e baixos valores de tensão de saída. Nesse sentido, metodologias para compensar os efeitos de queda de tensão na impedância de dispersão, bem como aumentar a eficiência do transformador, são investigadas introduzindo-se capacitâncias no circuito elétrico equivalente e variando-se a frequência de operação. Aplicando os resultados dessa metodologia de otimização, é mostrado, por meio de experimentos em laboratório, que o TNS é capaz de transmitir energia através de um entreferro de 10 mm, atendendo às condições de tensão e potência da carga, com eficiência relativamente elevada. Em seguida, é feito um experimento com água do mar a fim de verificar a aplicabilidade do TNS em veículos subaquáticos. Por fim, é apresentada uma simulação digital realizada no software PSIM, versão 9.0, com um conversor c.c./c.c. controlador de carga para o sistema de carregamento de bateria. Os resultados obtidos demonstram o funcionamento do sistema, verificando a metodologia para estimativa do modelo e a metodologia de otimização do TNS.