MODELAGEM MATEMÁTICA PARA ANÁLISE DINÂMICA DE DISPOSITIVO ELETROMAGNÉTICO - CONTATOR

MATHEMATICAL MODELING FOR DYNAMIC ANALYSIS OF ELECTROMAGNETIC DEVICE - CONTACTOR

Koltermannn, Paulo Irineu; Ortega, Jéferson Meneguin; Pereira, Valmir Machado; Rosa, Karen Thayná da; Rodrigues, Vanessa Braga; Morais, Leonardo Santos

Artigo Completo:

Contatores são dispositivos eletromecânicos compostos por um conjunto de molas, contatos e um circuito magnético. Quando uma tensão é aplicada na bobina, uma força eletromagnética atrai a parte móvel junto à parte fixa, a fim de efetuar a comutação dos contatos. Embora essas estruturas sejam bem conhecidas, um estudo dinâmico é bastante complexo, devido à presença de relutâncias variáveis. Os contatores de corrente alternada são dotados de anéis de cobre – bobina curtocircuitada, sendo seus efeitos eletromagnéticos combinados com os da bobina principal. A modelagem parte do circuito elétrico equivalente do dispositivo, do qual aplicando a Lei das Malhas das tensões e dos nós das correntes, equações diferenciais de correntes relativos à bobina principal e dos anéis de cobre são obtidas. Utilizando a 2ª Lei de Newton pode-se obter a equação de movimento do dispositivo, levando em consideração os efeitos das molas de curso e dos contatos normalmente abertos e fechados. São montadas as respectivas equações de estado/variáveis de estado e para solução das equações diferenciais é utilizado o Método de Runge-Kutta de 4ª ordem. Os parâmetros elétricos são determinados por software de elementos finitos, sendo os parâmetros mecânicos obtidos do fabricante. A interação das forças elétricas e mecânicas promovem o movimento dinâmico do contator. Os resultados obtidos pela simulação denotam bom desempemho do modelo, comparado aos valores experimentais.

Contactors are electromechanical devices composed of a set of springs, contacts and a magnetic circuit. When a voltage is applied to the coil, an electromagnetic force attracts the movable part with the fixed part, in order to effect the switching contacts. Although these structures are well known, a dynamic study is rather complex due to the presence of variable reluctance. AC contactors are fitted with copper rings - short circuit coil, and its electromagnetic effects combined with the primary coil. The modeling of the electrical equivalent circuit of the device, which meshes by applying the Law of voltage and current, differential equations related to the current principal and copper coil rings are obtained. Using Newton''s 2nd Law can obtain the equation of motion of the device, taking into account effects of springs and of course open and normally closed contacts. Their equations of state / state variables and solution of differential equations is used the Runge-Kutta 4th order are assembled. The electrical parameters are determined by finite element software and mechanical parameters obtained from the manufacturer. The interaction of electrical and mechanical forces promote the dynamic movement of the contactor. The results obtained by the simulation model denote good performance compared to the experimental values.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/mathpro-cnmai-0131

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Como citar:

Koltermannn, Paulo Irineu; Ortega, Jéferson Meneguin; Pereira, Valmir Machado; Rosa, Karen Thayná da; Rodrigues, Vanessa Braga; Morais, Leonardo Santos; "MODELAGEM MATEMÁTICA PARA ANÁLISE DINÂMICA DE DISPOSITIVO ELETROMAGNÉTICO - CONTATOR", p-733-740. In: Anais do Congresso Nacional de Matemática Aplicada à Indústria [= Blucher Mathematical Proceedings, v.1, n.1]. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN soon, DOI 10.5151/mathpro-cnmai-0131