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Active material cost optimization for three-phase induction motors of 2 and 4 poles
| datacite.subject.fos | Engenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e Tecnologias | pt_PT |
| dc.contributor.advisor | Ferreira, Ângela P. | |
| dc.contributor.advisor | Bazzo, Thiago de Paula Machado | |
| dc.contributor.author | Nascimento, Cecilia Pagnozzi do | |
| dc.date.accessioned | 2024-08-26T15:30:02Z | |
| dc.date.available | 2024-08-27T00:30:25Z | |
| dc.date.embargo | 2029-08-26 | |
| dc.date.issued | 2024 | |
| dc.description | Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná | pt_PT |
| dc.description.abstract | This work was developed in collaboration with WEGeuro Portugal. It presents the optimization of 8 high-voltage induction motors, with the objective of reducing the active material costs of these machines. WEGeuro has been manufacturing high-performance motors for decades. The opportunity to reduce the motor costs was well appreciated, and the following work was originated. Reducing the motor cost increases the company’s profit and competition in the market, whereas keeping its well-known high-quality standard. The optimization was based on modifying specific design parameters of the motors with WEGeuro's internal analytical optimization software. Among the available algorithms, the one chosen was the Nelder-Mead Simplex. The process began with individual optimizations for each motor; then, the optimizations were performed collectively to create a default design for motors with the same number of poles and further reduce their final costs. The dimensions of the slots, the core length, and the stator windings were the main design variables changed during the optimization process because the active materials of the motor (aluminum, copper, and steel) are more influenced by these parameters. Regarding the constraints, the starting current, the efficiency, and the maximum magnetic induction were the most important in the analyses. The results of the analytical software were later verified using the finite element method in Ansys Maxwell software. The saturation phenomena and the harmonics were also analyzed. At the end, the active material costs of the motors had a significant reduction, respecting the imposed constraints and manufacturing limits. As an additional result, the efficiency of the machines was improved and, in most cases, the harmonic content was mitigated. | pt_PT |
| dc.description.abstract | Este trabalho foi desenvolvido em parceria com a WEGeuro Portugal. Ele apresenta a otimização de 8 motores de alta tensão de 2 e 4 polos, visando diminuir o custo de material ativo. Há décadas que a WEGeuro já vem desenvolvendo motores de alta performance. Com o surgimento da oportunidade de uma colaboração, o presente trabalho foi concretizado. Reduzir o custo de um motor significa gerar mais lucros para a empresa e melhorar a competividade no mercado consoante com a manutenção da já conhecida alta qualidade dos motores da WEG. A otimização foi baseada na alteração do design desses motores e foi executada com o auxílio do software analítico de cálculo de propriedade da WEG. Dentre os algoritmos disponíveis nosoftware, o Nelder-Mead Simplex foi adotado para o trabalho. O processo de otimização foi iniciado com otimizações individuais para cada motor e depois foram executadas otimizações coletivas de forma que se fosse criado um design padrão para cada polaridade e o custo final do motor fosse reduzido ainda mais. As dimensões das ranhuras, o comprimento do bloco e os enrolamentos do estator foram as principais variáveis modificadas no projeto da máquina, já que eram nessas partes que existia maior concentração dos materiais ativos (alumínio, cobre e aço). A corrente de partida, a eficiência e a máxima indução de fluxo magnético foram a base para as restrições do projeto. Os resultados obtidos usando o software analítico foram posteriormente validados por meio da simulação de elementos finitos no programa Ansys Maxwell. Nele foram analisadas as harmônicas e a saturação magnética dos motores. Ao fim do trabalho, o custo de material ativo dos motores teve significante redução e cumpriu com todas as restrições estabelecidas incluindo algumas limitações de fabricação. Ainda houve uma melhora no aumento da eficiência dos motores e para a maioria dos casos, redução do conteúdo harmônico. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 203684796 | pt_PT |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10198/30198 | |
| dc.language.iso | eng | pt_PT |
| dc.subject | Induction motors | pt_PT |
| dc.subject | Optimization | pt_PT |
| dc.subject | Active material cost reduction | pt_PT |
| dc.subject | Nelder- mead simplex | pt_PT |
| dc.subject | Finite element analysis | pt_PT |
| dc.title | Active material cost optimization for three-phase induction motors of 2 and 4 poles | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | embargoedAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| thesis.degree.name | Energias Renováveis e Eficiência Energética | pt_PT |