60ª Reunião Anual da SBPC

INTRODUÇÃO:

A dinâmica de sistemas é um método de estudo da estrutura e do comportamento dos sistemas complexos para facilitar a resolução de problemas. O presente trabalho teve como objetivo a construção de um modelo de simulação do contator eletromagnético de corrente alternada, tendo em vista a implementação computacional para validar o comportamento desejado em um sistema real. Foi feito um estudo através das variações dos parâmetros para uma análise quantitativa e qualitativa da influência das variáveis envolvidas no modelo representativo matemático do contator. A simulação é realizada no ambiente de software Powersim Studio Enterprise 2003 e traduzida em linguagem de dinâmica de sistemas. A construção dos diagramas de laços causais enfatiza a importância das interações eletromagnéticas envolvidas e colabora para um melhor entendimento do modelo construído na simulação. O software utilizado contribuiu para a análise do comportamento das variáveis de estado e numa linguagem mais simples mostra o comportamento do sistema mediante a alteração de certas variáveis. Os resultados da simulação demonstraram o potencial da ferramenta de dinâmica de sistemas, tendo sido obtidos resultados compatíveis com os resultados experimentais.

METODOLOGIA:

A pesquisa foi realizada no Departamento de Engenharia Elétrica da UFMS, utilizando-se o software Powersim Studio Enterprise 2003 para construção dos modelos de simulação computacional. Inicialmente foi realizada uma revisão de literatura sobre o assunto, além de fazer levantamentos de dados experimentais de um contator para confronto com a simulação esperada. A estratégia inicial da pesquisa foi reconhecer a sua operação e traduzi-la através do diagrama de laços causal e diagrama de fluxo. A partir daí, efetuou-se a construção de uma interface com saídas gráficas, de forma que os resultados da simulação pudessem ser comparados com o experimental e posteriormente buscar o entendimento do funcionamento do contator, bem como, interpretar os resultados.

RESULTADOS:

Através da simulação do modelo matemático téorico do contator construído no software foram analisados os seguintes parâmetros; corrente de partida, força eletromagnética, força mecânica, força das molas, velocidade e tempo de fechamento do contator. Para esses parâmetros verificou-se o comportamento em regime transitório e em regime permante, tendo em vista a comparação com a simulação experimental. O modelo também prevê o comportamento dos parâmetros mediante a operação de repique realizado pela parte móvel ao se chocar com a parte fixa, bem como o comportamento devido a um possível afundamento de tensão no regime permanente. As simulações apresentaram tempo de fechamento dentro de um intervalo quantificado entre 10 e 15 ms, correspondendo ao regime transitório, sendo possível verificar a velocidade com que a parte móvel atinge no instante anterior ao se chocar e fechar. Na simulação da força eletromagnética verifica-se que ela nunca atinge o valor zero, previsto teoricamente, uma vez que se dimensiona um anel de curto-circuito para que ocorra tal efeito. Já no comportamento da corrente de partida, a corrente sai de um valor mais negativo e oscila entre valores positivos e negativos após entrar em regime permanente, assemelhando-se, portanto, com os valores experimentais.

CONCLUSÕES:

A modelagem em dinâmica de sistemas para o contator eletromagnético de corrente alternada apresenta uma ferramenta que favorece melhor compreensão para a interpretação dos resultados operacionais. A estruturação e a compreensão do comportamento das variáveis significativas vêm de forma clara ao simularmos o modelo, atingindo resultados concretos com a mudança dos parâmetros questionáveis. Entretanto a modelagem em dinâmica de sistema no software Powersim Studio Enterprise 2003 caracteriza-se melhor em sistemas que devemos analisar em períodos longos como dias, meses e anos. Portanto, para a modelagem do contator foi feito uma alteração de escala de forma que pudéssemos simular com êxito.

Instituição de fomento: Conselho Nacional de Pesquisa(CNPq) / UFMS

Trabalho de Iniciação Científica

Palavras-chave: Contator eletromagnético, modelagem matemática, dinâmica de sistemas

E-mail para contato: forschung_eder@yahoo.com.br