Desempenho térmico de motores elétricos aletados: solução bidimensional pelo método de separação de variáveis

Abstract

RESUMO

O motor elétrico é uma máquina que se destina a transformar energia elétrica em energia mecânica. Na indústria, é o mais usado de todos os tipos de motores, pois combina vantagens como utilização de energia elétrica, construção simples, facilidade de transporte, baixo custo, grande versatilidade de adaptação às cargas dos mais diversos tipos com melhores rendimentos. A potência útil fornecida pela máquina elétrica na ponta do eixo é menor que a potência absorvida da linha de alimentação. A diferença entre estas duas potências representa a perda, que transformada em calor aquece excessivamente o motor elétrico e pode ter como consequência a sua queima. Para a dissipação do calor, faz-se necessário à utilização de aletas, facilitando a troca de calor do motor elétrico com o meio que o circunda. Neste trabalho desenvolveu-se uma análise teórica, bidimensional, através da Técnica de Separação de Variáveis, supondo temperatura prescrita na base da aleta de perfil retangular. Foram obtidos resultados para eficácia e eficiência, para a aleta e para o motor, e comparados com resultados de modelos unidimensionais. Nas simulações efetuadas o coeficiente de transferência de calor por convecção externo, principal responsável pelo desempenho térmico do motor, varia em ampla faixa de valores, com o objetivo de demonstrar a consistência do modelo desenvolvido. Em síntese, trata-se de um esforço adicional na busca de solução teórica realística para o desempenho térmico de motores elétricos. Dois tipos de materiais para confecção da carcaça do motor foram utilizados para análise: Alumínio e Ferro Fundido.