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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34466| Título: | Desenvolvimento de uma bancada de teste de tração para motores brushless cc aplicado ao aerodesign |
| Título(s) alternativo(s): | Development of a traction test bench for brushless DC motors applied to aerodesign |
| Autor(es): | Zanardi, Bruno Alexandre |
| Orientador(es): | Assef, Amauri Amorin |
| Palavras-chave: | Aeronaves - Projetos Sistemas embarcados (Computadores) Motores elétricos - Projetos e construção Software - Desenvolvimento Airships - Design Embedded computer systems Electric motors - Design and construction Computer software - Development |
| Data do documento: | 30-Nov-2021 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | ZANARDI, Bruno Alexandre. Desenvolvimento de uma bancada de teste de tração para motores brushless CC aplicado ao aerodesign. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2021. |
| Resumo: | Nas etapas preliminares de desenvolvimento do projeto de uma aeronave, é necessário testar o desempenho das hélices na força de tração estática do avião, assim como a tração e a potência do motor em função de uma faixa de velocidade de operação durante o voo. Para se obter uma aeronave com excelentes qualidades de desempenho na competição SAE Brasil AeroDesign, é de fundamental importância que a tração disponível fornecida pela hélice seja determinada com a maior precisão possível e uma das técnicas é pela utilização de uma bancada para testes do motor. No ano de 2020, foi introduzido na categoria regular da competição SAE AeroDesign Brasil a possibilidade da motorização elétrica devido as recentes restrições aos motores a combustão do tipo glow. Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de uma bancada de testes de tração de motor Brushless CC, capaz de performar todos os testes necessários a fim de auxiliar a escolha do grupo motopropulsor no projeto desenvolvido pela equipe AeroDesign UTFPR Curitiba. O projeto do sistema de controle e potência inclui um Raspberry Pi +3B como unidade controladora principal e uma placa Arduino Uno para interface com sensores e circuitos periféricos. A unidade controladora é responsável pelo tratamento dos valores dos sensores e interface Front-End, além do sinal de acionamento do motor Brushless CC. A placa controladora auxiliar possui interface para uma célula de carga de 5 kg, Tubo de Pitot para medição da velocidade do ar, sensor de efeito Hall para leitura de rotação de hélice do motor, sensores para monitoramento de tensão, corrente e temperatura. O software de controle é baseado na ferramenta Node-RED para escolha de parâmetros, identificação de falhas, e armazenamento de configurações e resultados dos testes. Foram realizados testes estáticos para as hélices APC 11x6” e WINDSOR S-1380 em Open Loop e modos Turbo, Degrau e Pico, e dinâmicos para o segundo modelo com modulação PWM até 50%, sendo avaliados os parâmetros de tração, rotação e potência. O teste em Modo Open Loop proporcionou, ao usuário, controlabilidade sob o conjunto moto-propulsor, com os dados de tração do motor sendo condizentes com o PWM aplicado. Os testes em Modo Rotina se mostraram uma ótima ferramenta de comparação entre conjuntos moto-propulsores, podendo-se avaliar as diferenças curvas de tração, potência e rotação entre hélices. A realização dos testes dinâmicos foi possível com a validação do sistema de fixação da bancada e também da utilização do Tubo de Pitot para medição da velocidade do ar. Todos os resultados comprovam que o objetivo principal do trabalho foi alcançado com sucesso, sendo disponibilizada ao grupo de Elétrica e Desempenho para a equipe AeroDesign UTFPR Curitiba. |
| Abstract: | In the preliminary stages on an aircraft project development, it is necessary to test the propeller performance on the plane’s static traction force as well as the traction and power of the engine as a function of an operating speed range during flight. To obtain an aircraft with excellent performance qualities in SAE AeroDesign Brasil competition, it is fundamental that the available traction provided by the propeller be determined with the highest precision as possible and one of the techniques is by using a test bench for the motor. In 2020, it was introduced the possibility of electrical motorization in the regular category of the SAE AeroDesign Brasil competition due to recent restriction with glow-type combustion engines. Then, it is observed the possibility to develop a Brushless DC Motor test bench, capable of performing all tests needed to assist the choice of the powertrain group in the project developed by AeroDesign UTFPR Curitiba. The control and power system design includes a Raspberry Pi +3B as the main controller unit and an Arduino Uno board for interfacing with sensors and peripheral circuits. The controller unit is responsible for processing the values of the sensors and Front-End interface, in addition to the Brushless DC motor drive signal. The auxiliary controller board has an interface for a 5 kg load cell, Pitot tube for measuring air speed, Hall effect sensor for reading engine propeller speed, sensors for monitoring voltage, current and temperature. The control software is based on the Node-RED tool for choosing parameters, identifying faults, and storing test settings and results. Static tests were performed for the APC 11x6” and WINDSOR S-1380 propellers in Open Loop and Turbo, Step and Peak modes, and dynamic tests for the second model with PWM modulation up to 50%, with the parameters of traction, rotation and power. The test in Open Loop Mode provided the user with controllability under the powertrain, with the engine traction data being consistent with the distributed PWM. Testing in Routine Mode is a great tool for comparing powertrain sets, which can be evaluated as differences in traction curves, power and rotation between propellers. The performance of dynamic tests was possible with the validation of the bench support system and also the use of the Pitot Tube to capture the air velocity. All the results prove that the main objective of the work was successfully achieved, being made available to the Electrical and Performance group for the AeroDesign UTFPR Curitiba team. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34466 |
| Aparece nas coleções: | CT - Engenharia Elétrica |
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