INVESTIGAÇÃO DA DINÂMICA DA UNIDADE ELECTROMECÂNICA
Projeto de pesquisa: INVESTIGAÇÃO DA DINÂMICA DA UNIDADE ELECTROMECÂNICA. Pesquise 862.000+ trabalhos acadêmicosPor: camilaroberta • 17/5/2014 • Projeto de pesquisa • 2.223 Palavras (9 Páginas) • 268 Visualizações
ESTUDO DA DINÂMICA DE UM ATUADOR ELETROMECÂNICO DA BOMBA DE
SANGUE CENTRÍFUGA IMPLANTÁVEL
Tarcísio Fernandes Leão 1, Eduardo Bock 1,2, Jeison Fonseca 2, Aron Andrade 2, Alexandre Brincalepe Campo 1
1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo - IFSP, São Paulo, Brasil, leao@cefetsp.br
2 Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia - IDPC, São Paulo, Brasil, aron@dantepazzanese.org.br
Resumo: O motor elétrico de corrente contínua sem escovas
é utilizado como atuador dos Dispositivos de Assistência
Ventricular (DAV). No estudo da dinâmica do atuador foi
utilizado o programa MATLAB/SIMULINK. Os resultados
obtidos nas simulações são compatíveis com os dados do
motor e permitem evoluções no modelo e no controle.
Palavras-Chave: Aplicações de Engenharia, Bomba
Centrífuga Implantável e Modelo Dinâmico.
1. INTRODUÇÃO
O motor de corrente contínua sem escovas (BLDC, do
inglês “Brushless Direct Current”), tem sido o principal
componente de propulsão no desenvolvimento dos
Dispositivos de Assistência Ventricular (DAV). Dentre as
características que o faz ser utilizado em bomba
implantáveis destaca-se a ausência de escovas, o que
permite descartar o desgaste inevitável das escovas
observado em outros motores e intolerável neste tipo de
dispositivo. A operação em altas velocidades, quando
comparado com outras opções de motores, e o tamanho
reduzido também são fatores compatíveis com essa
utilização [1, 2].
O motor elétrico trifásico de corrente contínua sem
escova é um motor síncrono de ímãs permanentes
localizados no rotor e bobinas localizadas no estator,
geralmente, conectadas em estrela com controle por inversor
do tipo ponte H [2, 3]. A operação de um BLDC é realizada
através da comutação estratégica das bobinas, assim como
ocorre em um motor de passo. A comutação é realizada por
um circuito que fornece corrente às bobinas do motor em
função da posição do rotor. A corrente de fase de um BLDC,
normalmente é retangular e sincronizada com a FCEM
(força contra-eletromotriz, ou BEMF do inglês “Back
Electromotive Force”) para produzir torque e velocidade
constante, apresentando forma trapezoidal, geralmente.
Sendo esta a principal característica de controle [4, 5].
A técnica escolhida para o controle da posição do rotor
foi a “sensorless”, sem sensores, por dispensar o uso de
sensores de posicionamento, que são focos de falhas, o que
deve ser evitado em dispositivos implantáveis. A não
utilização de sensores também reduz a quantidade de fios
para controle do motor, fato que contribui para a prática
cirúrgica e reduz complicações pós-operatórias [6 – 8].
Uma bomba centrífuga implantável está sendo estuda no
Instituto “Dante Pazzanese” de Cardiologia – IDPC como
DAV para auxiliar pacientes com doenças cardiovasculares.
Este dispositivo pode ser dividido em: bomba de sangue de
fluxo contínuo centrífugo, um motor elétrico BLDC, um
controlador para acionar o motor e um sistema de baterias.
As bombas centrífugas representam a maioria das pesquisas
desenvolvidas atualmente, a qual permite operar em
rotações mais baixas que as bombas de fluxo contínuo
axiais; obter menores taxas de hemólise, ou seja, menores
danos aos elementos do sangue; ter dimensões compatíveis
com a implantabilidade total e alcançar vida estimada do
conjunto, em assistência, de 2 anos [9 – 11].
Os motores utilizados em bombas sangüíneas centrífugas
com acoplamento magnético requerem potência para a
movimentação do rotor do motor e para o acoplamento com
a bomba, Figura 1 [1, 9, 11, 12]. Nos casos onde o
acoplamento é feito diretamente com a bomba é necessário
prover potência adicional em função do maior “air gap”
(distância entre os magnetos e as bobinas). E quando há um
circuito eletromagnético separado do acoplamento, o motor
pode assumir maiores dimensões [13].
O objetivo desse trabalho é obter um modelo dinâmico
do atuador eletromecânico da bomba centrífuga, com auxílio
do programa Matlab / Simulink, onde parâmetros mecânicos
e eletromagnéticos foram propostos para as simulações. O
programa Matlab/Simulink foi escolhido como ambiente
virtual
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