Orientador: Hans Ingo Weber

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica

Resumo: Uma das causas mais importantes de geração de ruído sonoro e vibração em máquinas elétricas é a excitação do estator pelas forças magnéticas harmônicas existentes dentro de motores ou geradores. Durante o projeto destas máquinas, deve-se cuidar para que as freqüências das forças de excitação...

Resumo: Uma das causas mais importantes de geração de ruído sonoro e vibração em máquinas elétricas é a excitação do estator pelas forças magnéticas harmônicas existentes dentro de motores ou geradores. Durante o projeto destas máquinas, deve-se cuidar para que as freqüências das forças de excitação não coincidam com as freqüências naturais do estator/carcaça, o que elevaria significativamente os níveis de ruído sonoro e vibração. Este trabalho apresenta um estudo do comportamento dinâmico de estruturas segmentadas que serve de base para a determinação das freqüências naturais de estruturas como os estatores. O interesse maior se concentra no estudo dos modos longitudinais de cascas cilíndricas segmentadas onde o efeito da descontinuidade do material é mais acentuado. Assim, faz-se uma comparação entre as diversas propostas de modelagem de estatores e os resultados da análise modal experimental de um pacote de chapas, prensadas com tirantes e com pressão de empacotamento controlada através de extensômetros. É apresentado também um estudo de modelagem destas estruturas tratando-as como sendo ortotrópicas e não mais isotrópicas, como tem sido feito até hoje. A fim de verificar a influência da segmentação, desenvolveu-se um programa de elementos finitos contendo os elementos de viga, massa, mola e interface. Este último simula as condições do contato entre dois segmentos, utilizando um modelo linear, desprezando o efeito do atrito e dependente da força de empacotamento. A proposta de modelagem de estruturas segmentadas foi verificada através de protótipos constituídos de várias vigas, cada uma com um número diferente de segmentos

Abstract: One of the main reasons for the acoustical noise and vibrations in electrical machines is the excitation of the stator due to the presence of magnetic harmonics in motors and generators. During the design of these machines one must care that the frequencies of the excitation forces do not...

Abstract: One of the main reasons for the acoustical noise and vibrations in electrical machines is the excitation of the stator due to the presence of magnetic harmonics in motors and generators. During the design of these machines one must care that the frequencies of the excitation forces do not coincide with the natural frequencies of the stator, which would increase considerably the acoustic noise levels and the vibrations. This work concerns the study of dynamic behavior of segmented (laminated) structures that will define the natural frequency of stators. Our main interest consists in the longitudinal modes of cilindrical segmented shells where the effect of discontinuous layers is more concentrated. A comparison of proposals for modelling of stators is done with the results of experimental modal analysis of a stack of metal sheets, clamped with tie rods and with the clamping pressure controled through strain gages. A study of these structures considered orthotropic (and not isotropic as one normaly assumes) is done. To obtain the effect of the segmentation, there was developed a finite element approach with beam, mass, stiffness and interface elements. This last one simulates the contact conditions between two segments, using a linear model, neglecting the da:rp.ping effect but considering the clamping force. The proposed model for segmented structures was checked in a prototype consisting of several beams, each one with a different number oí segments