apresentaÇÃo de freios eletromagnÉticos

FREIOS ELETROMAGNÉTICOSELEMENTOS DE MÁQUINAS

JOSÉ MARIA

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCOCENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

AURELIANO JOSÉ FERREIRA DAMACENAGEORFRED

HELES PEREIRA DA SILVAMARCOS DIEGO A. C. PAESTHIAGO QUIRINO ALVES

RECIFE 2012

SUMÁRIO

• INTRODUÇÃO• FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA• PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO• DIMENSIONAMENTO• APLICAÇÕES• EXEMPLOS• VANTAGENS E LIMITAÇÕES• CONCLUSÃO• REFERÊNCIAS

INTRODUÇÃO

• Nos veículos comuns, o princípio da frenagem envolve conversão de energia cinética em energia térmica. Os freios podem ser solicitados por um período de tempo prolongado em algumas aplicações como no caso de veículos pesados em alta velocidade freando em grandes declives. Necessitam, assim, de um mecanismo para manter a absorção de calor por longos intervalos de tempo.

INTRODUÇÃO

• Freio eletromagnético é um tipo de freio que utiliza as interações eletromagnéticas entre um sistema em movimento e um sistema em repouso para dissipar energia e consequentemente reduzir a energia total do sistema. É um conjunto auto-frenante alimentado por tensão elétrica trifásica. Dentro de variada gama de aplicações em sistemas eletromecânicos, destaca-se em situações quando exige parada de qualquer movimento, de modo instantâneo ou com leve deslizamento.

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

• MAGNETISMO– Magnetismo é o fenômeno físico que consiste nas

forças de atração e repulsão exercidas por certos metais devido à presença de cargas elétricas em movimento.

• ÍMÃS


• CAMPO MAGNÉTICO– É uma região do espaço onde se manifesta o

magnetismo através das chamadas ações magnéticas.


• FLUXO MAGNÉTICO

cosABAB

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA• FORÇA MAGNÉTICA ATUANDO NUMA CARGA SE MOVENDO NUM

CAMPO MAGNÉTICO CONSTANTE

BvqFB


• INDUÇÃO MAGNÉTICA


• LEI DE LENZ– Quando um ímã se aproxima de uma espira, surge

uma corrente induzida sobre ela. Essa corrente faz surgir um campo magnético que tem sentido oposto ao campo magnético do ímã.


• CORRENTES DE FOUCAULT– Correntes de Foucault são correntes elétricas que

aparecem em massas metálicas, como consequência da variação do fluxo que as atravessa. Recebem o nome também de “correntes parasitas”.

Campo variável

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

• O princípio de funcionamento dos freios eletromagnéticos é baseado na criação de correntes de Foucault dentro de um disco de metal rotacionando entre dois eletroímãs, que geram uma força magnética oposta à rotação do disco.

Princípios magnéticos

Força magnética

Perdas por efeito Joule

DIMENSIONAMENTO• Para o dimensionamento de um sistema de freio eletromagnético

deveremos levar em consideração o momento de frenagem estático e dinâmico suficiente para parar o movimento.– O freio eletromagnético tem que vencer uma carga imposta pelo eixo a ele acoplado

DER MMM

DIMENSIONAMENTO

• CURVA CONJUGADO x ROTAÇÃO

DIMENSIONAMENTO

• EXEMPLO DE FREIOS ELETROMAGNÉTICOS COMERCIAIS (Grupo VORAX)

A figura ao lado, obtida de um catálogo do Grupo VORAX, sugere o tipo de freio quando usado com motores de anéis em Pontes Rolantes

DIMENSIONAMENTO

APLICAÇÕES

• Trens• Carretilhas de pesca• Bicicletas ergométricas• Grandes guindastes• Empilhadeiras• Cadeiras de roda• Trens de pouso

EXEMPLOS

VÍDEO

VANTAGENS

•Sensibilidade muito alta

•Torque residual muito baixo

•Pequena inércia do rotor

•Facilidade em se comandar o freio a distância, podendo ser ativado à vontade através de um sinal elétrico.

•Opera a qualquer velocidade de rotação.

•Não são mecânicos, não contam com partes móveis.

•Baixo custo de manutenção.

LIMITAÇÕES

•Preço do equipamento mais elevado que com freios hidráulicos.

•Para os casos em que a força magnética é utilizada para fechar o freio, a força de travagem diminui à medida que diminui a velocidade, sem capacidade de manter a carga na posição "parado".

•A infraestrutura deve ser adaptada a esse tipo de freio.

CONCLUSÃO

Com este trabalho pôde-se aprender mais sobre os freios eletromagnéticos e toda a teoria por trás deles, tendo em foco seu funcionamento, aplicações, capacidade de frenagem, bem como as vantagens e desvantagens do seu uso.Constatou-se que esses freios, apesar de caros, vêm sendo cada vez mais usados na indústria, principalmente em máquinas pesadas e eles possuem vantagens interessantes o bastante para que inovações, estudos e novas utilizações surjam a todo momento em diversas aplicações.

REFERÊNCIASCharacteristic Analysis of Eddy - Current Brake System Usingthe Linear Halbach Array-Seok-Myeong Jang, Member, IEEE, Sung-Ho Lee, and Sang-Sub Jeong IEEE transactions on magnetics, vol. 38, no. 5,september 2002

Ming, Qian - Sliding Mode Controller Design for ABS System. Dissertation, 1997

Levin, Yan; da Silveira, Fernando L.; Rizzato, Felipe B. Electromagnetic braking: A simple quantitative model - Am. J. Phys., Vol. 74, No. 9, September 2006

Halliday D., et al. Fundamentos de Física 3, Eletromagnetismo. 2001, 6 ed., v. 3.

http://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_brake - Acessado em 20/10/2012

http://www.pee.ufrj.br/teses/textocompleto/2005080101.pdf - Acessado em 21/10/2012

http://www.damec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/KCapitulo%20X.pdf - Acessado em 23/10/2012

http://www.ifi.unicamp.br/~lunazzi/F530_F590_F690_F809_F895/F809/F809_sem2_2007/ReginaldoZ-Mauro_RF2.pdf - Acessado em 23/10/2012

http://ead.liberato.com.br/~mitza/prj09_eletro_3c.pdf - Acessado em 23/10/2012

http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/33021/000788202.pdf?sequence=1 - Acessado em 25/10/2012

http://www.brasilescola.com/fisica/a-lei-lenz.htm - Acessado em 25/10/2012

OBRIGADO!

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