Perovskite oxides are a very versatile material class with a large variety of outstanding physical properties. A subgroup of these compounds particularly tempting to investigate are oxides involving high-\(Z\) elements, where spin-orbit coupling is expected to give rise to new intriguing phases and potential application-relevant functionalities. This thesis deals with the preparation and characterization of two representatives of high-\(Z\) oxide sample systems based on KTaO\(_3\) and BaBiO\(_3\). KTaO\(_3\) is a band insulator with an electronic valence configuration of Ta 5\(d\)\(^0\) . It is shown that by pulsed laser deposition of a disordered LaAlO\(_3\) film on the KTaO\(_3\)(001) surface, through the creation of oxygen vacancies, a Ta 5\(d\)\(^{0+\(\delta\)}\) state is obtained in the upmost crystal layers of the substrate. In consequence a quasi two dimensional electron system (q2DES) with large spin-orbit coupling emerges at the heterointerface. Measurements of the Hall effect establish sheet carrier densities in the range of 0.1-1.2 10\(^{14}\) cm\(^2\), which can be controlled by the applied oxygen background pressure during deposition and the LaAlO\(_3\) film thickness. When compared to the prototypical oxide q2DESs based on SrTiO\(_3\) crystals, the investigated system exhibits exceptionally large carrier mobilities of up to 30 cm\(^2\)/Vs (7000 cm\(^2\)/Vs) at room temperature (below 10 K). Through a depth profiling by photoemission spectra of the Ta 4\(f\) core level it is shown that the majority of the Ta 5\(d\)\(^0\) charge carriers, consisting of mobile and localized electrons, is situated within 4 nm from the interface at low temperatures. Furthermore, the momentum-resolved electronic structure of the q2DES \(buried\) underneath the LaAlO\(_3\) film is probed by means of hard X-ray angle-resolved photoelectron spectroscopy. It is inferred that, due to a strong confinement potential of the electrons, the band structure of the system is altered compared to \(n\)-doped bulk KTO. Despite the constraint of the electron movement along one direction, the Fermi surface exhibits a clear three dimensional momentum dependence, which is related to a depth extension of the conduction channels of at least 1 nm. The second material, BaBiO\(_3\), is a charge-ordered insulator, which has recently been predicted to emerge as a large-gap topological insulator upon \(n\)-doping. This study reports on the thin film growth of pristine BaBiO\(_3\) on Nb:SrTiO\(_3\)(001) substrates by means of pulsed laser deposition. The mechanism is identified that facilitates the development of epitaxial order in the heterostructure despite the presence of an extraordinary large lattice mismatch of 12 %. At the heterointerface, a structurally modified layer of about 1.7 nm thickness is formed that gradually relieves the in-plane strain and serves as the foundation of a relaxed BBO film. The thereupon formed lattice orders laterally in registry with the substrate with the orientation BaBiO\(_3\)(001)||SrTiO\(_3\)(001) by so-called domain matching, where 8 to 9 BaBiO\(_3\) unit cells align with 9 to 10 unit cells of the substrate. Through the optimization of the deposition conditions in regard to the cation stoichiometry and the structural lattice quality, BaBiO\(_3\) thin films with bulk-like electronic properties are obtained, as is inferred from a comparison of valence band spectra with density functional theory calculations. Finally, a spectroscopic survey of BaBiO\(_3\) samples of various thicknesses resolves that a recently discovered film thickness-controlled phase transition in BaBiO\(_3\) thin films can be traced back to the structural and concurrent stoichiometric modifications occuring in the initially formed lattice on top of the SrTiO\(_3\) substrate rather than being purely driven by the smaller spatial extent of the BBO lattice. / Komplexe Metalloxide mit Perowskitstruktur sind bekannt für ihre große Vielfalt einzigartiger physikalischer Eigenschaften. Eine interessante Untergruppe dieser Materialien sind Verbindungen von Elementen mit hoher Ordnungszahl \(Z\), in denen neue, durch Spin-Bahn Kopplung getriebene Phasen und anwendungsrelevante Funktionalitäten erwartet werden. Diese Arbeit handelt von der Präparation und Charakterisierung zweier Probensysteme, die auf eben solchen Materialien mit hoher \(Z\) basieren. KTaO\(_3\) ist ein Bandisolator, der im Grundzustand eine Ta 5\(d\)\(^0\) Valenz besitzt. Durch gepulste Laserdeposition von ungeordnetem LaAlO\(_3\) auf der KTaO\(_3\)(001) Oberfläche, werden die obersten Schichten des Substratkristalls durch die Erzeugung von Sauerstofffehlstellen dotiert. Es bildet sich ein quasi zweidimensionales metallisches Elektronensystem (q2DES) an der Grenzfläche der Heterostruktur aus. Messungen des Hall-Effekts ergeben Schichtladungsträgerdichten im Bereich von 0.1-1.2 10\(^{14}\) cm\(^2\), welche durch Anpassung des Sauerstoffhintergrunddrucks während der Deposition bzw. durch die Dicke der abgeschiedenen LaAlO\(_3\) Schicht beeinflusst werden können. Mit Werten von 30 cm\(^2\)/Vs (7000 cm\(^2\)/Vs) bei Raumtemperatur (unter 10 K), besitzt das q2DES in LaAlO\(_3\)/KTaO\(_3\) im Vergleich zu ähnlichen Elektronensystemen in SrTiO\(_3\) bemerkenswert große Ladungsträgerbeweglichkeiten. Aus dem Tiefenprofil des Photoemissionspektrums des Ta 4\(f\) Rumpfniveaus ergibt sich, dass sich der Großteil der Ta 5\(d\) Ladungsträger, bestehend aus mobilen und lokalisierten Elektronen, innerhalb einer Schicht von 4 nm Dicke befindet. Die Vermessung der elektronischen Bandstruktur des vergrabenen q2DES mit Hilfe winkelaufgelöster Photoelektronenspektroskopie mit harter Röntgenstrahlung zeigt, dass das Elektronensystem, vermutlich wegen des starken Potentialgradients an der Grenzfläche, eine modifizierte elektronische Struktur gegenüber n-dotiertem Bulk-KTaO\(_3\) aufweist. Trotz der Einschränkung der Bewegung der Elektronen entlang einer Richtung, besitzt die Fermifläche des Systems eine dreidimensionale Struktur, woarus auf eine Tiefenausdehnung der metallischen Zustände von mindestens 1 nm geschlossen werden kann. Undotiertes BaBiO\(_3\) ist durch die Ausbildung einer Ladungsordnung isolierend. Unter Elektronendotierung gilt das Material als Kandidat für einen oxidischen topologischen Isolator. In dieser Studie wird die Deposition von BaBiO\(_3\) auf Nb:SrTiO\(_3\)(001) Substraten untersucht. Dabei wird der Mechanismus identifiziert, der epitaktisches Wachstum von BaBiO\(_3\), trotz einer Gitterfehlanpassung von 12 %, ermöglicht: Eine 1.7 nm dicke Lage mit abweichender Kristallstruktur an der Grenzfläche entkoppelt das Filmgitter vom Substrat, sodass darüber vollständig relaxiertes BaBiO\(_3\) aufwachsen kann. Dieses weist eine epitaktische Orientierung von BaBiO\(_3\)(001)||SrTiO\(_3\)(001) auf, die durch die Ausbildung von lateralen Gitterdomänen, bei denen 8 bzw. 9 BaBiO\(_3\) auf 9 bzw. 10 SrTiO\(_3\) Einheitszellen ausgerichtet sind, gewährleistet wird. Die Stoichiometrie und die strukturelle Qualität der BaBiO\(_3\) Filme werden durch eine systematische Anpassung der Depositionsbedingungen optimiert. Die Valenzbandstruktur der Proben stimmt gut mit Rechnungen der Dichtefunktionaltheorie überein, was darauf hindeutet, dass die Filme hinsichtlich der elektronischen Eigenschaften mit BaBiO\(_3\) Einkristallen vergleichbar sind. Eine abschließende Untersuchung eines schichtdickenabhängigen Phasenübergangs in BaBiO\(_3\) Dünnfilmen, von dem kürzlich in der Literatur berichtet wurde, belegt, dass dieser nicht allein auf die Ausdehnung des Kristallgitters, sondern auch auf strukturelle und stoichiometrische Modifikationen der untersten Filmlagen zurückzuführen ist.

Floods can result in enormous causalities and huge economic losses in urban and rural regions. In recent years, while assessing the damage, risk analysis and assessment has become an important tool in addressing uncertainty in flood hazards. The lack of knowledge about the water extend, water depth, water velocity and potential damage in case of flood increase the vulnerability of the people to disasters in the flood region. Especially this information is valuable for city planners and decision makers. In case of new settlement area selection, correct decision can be taken by the help of this information. This type of information can be taken from hydraulic models as 1D or 2D. On the other hand, two dimensional (2D) hydraulic modeling becomes a need with increasing trends of very high speed computers and models instead of one dimensional (1D) ones. The ability of solving complex structures within few minutes enhances the use of 2D modeling with the integration of wave motion. In addressing the uncertainty, GIS becomes an important tool in risk assessment by integrating the flood depth, extend and vulnerability issues for definition of the quantitative risk. In this study, 1D and 2D hydraulic modeling is applied and combined with the quantitative vulnerability factors in Dalaman Plain-Turkey. Results show that the area is vulnerable to flood and high monetary damages can be seen in case a flood in the region.

Definir los parámetros de polarización de la luz procedente de una muestra aporta una mayor información sobre las propiedades de ésta que la simple medida de la intensidad luminosa difundida. Cuando un haz luminoso sufre una perturbación debida a cualquier interacción con un medio, los campos electromagnéticos del haz incidente y el del haz emergente, expresados en términos de los parámetros de Stokes, pueden ser relacionados mediante la denominada matriz de Mueller. En este aspecto, el conocer la evolución de los parámetros de dicha matriz del sistema, nos permitiría definir cómo se comporta éste frente a la luz incidente. Para tal objetivo, se ha puesto a punto un polarímetro dinámico basado en técnicas de Transformada de Fourier, que permite determinar con una sola medida los 16 elementos de la matriz de Mueller. Ésta nos mostrará los cambios sufridos por la polarización del haz incidente debido a su interacción con una muestra problema.Aplicando el método de Descomposición Polar, se puede ver que cualquier sistema puro, con matriz de Mueller M, responde a la siguiente relación: M=R*D, donde R y D simbolizan las matrices de Mueller de un medio Retardador ideal y de un medio Diatenuador ideal, respectivamente. En una versión extendida de éste teorema, teniendo en cuenta que no todos los medios son ideales, sino que hay medios en los que aparecen efectos de despolarización, la descomposición de la matriz de Mueller daría lugar a: M=Z*R*D, tomando Z como la matriz de Mueller de un sistema despolarizante. De esta forma, utilizando algebra matricial, podemos descomponer la matriz de un sistema problema, en matrices de menor complejidad, con un estricto sentido físico.Partiendo de éstos resultados teóricos, y por medio del uso del polarímetro dinámico para la caracterización polarimétrica de los sistemas, se han analizado muestras de diversos tipos: superficies planas microestructuradas, para evaluar el efecto de la composición, tamaño e interacción; suspensiones de micropartículas y nanopartículas en coloide, para caracterizar su tamaño y composición; y sustancias quirales en medios turbios (en éste aspecto, recientemente ha sido demostrada la validez de éste método para el análisis in situ de tejidos biológicos). Asimismo, se han caracterizado componentes ópticos y polarimétricos por transmisión y reflexión, demostrando la validez del método. Finalmente se han llevado a cabo simulaciones computacionales a fin de estudiar patrones de comportamiento en sistemas complejos por medio del método de Descomposición Polar. / Polarization parameters of light scattered from a sample give more information about its properties than the light scattering intensity measurement. When a light beam interacts with an object or a medium, the electromagnetic fields of the incident and the emerging beam, both expressed in terms of Stokes parameters, can be related by the so-called Mueller matrix. In this respect, the matrix elements are associated to the physical system and define its behaviour. For the analysis of real systems, Mueller matrix must be experimentally obtained. For this purpose, a dynamic polarimeter (DRCP or Dual Rotating Compensator Polarimeter) based on Fourier Transform techniques has been developed, which allow us to determine the 16 elements of the Mueller matrix in a single cycle of measurements.Applying an algebraic tool, as the Polar Decomposition method (PD), we can see that any Mueller matrix corresponding to a pure system satisfies: M = R * D, where R and D are the Mueller matrices of an ideal Retarder and a Diattenuator, respectively. In an extended version of PD, taking into account that not all matrices are ideal, but there are systems in which depolarization effects occur, the decomposition of the Mueller matrix would lead to: M = Z * R * D, with Z representing the depolarization. Thus, using matrix algebra, we can decompose the matrix of a system, in a product of matrices with a strict physical sense.Based on these theoretical results and by using a polarimetric characterization of systems (through PDRC measurements), we have analyzed samples of different types: flat microstructured surfaces to evaluate the effect of the composition, size and interaction; suspensions of microparticles or nanoparticles to characterize their size and composition; chiral substances in turbid media (in this aspect has recently been demonstrated the validity of this method for the analysis of biological tissues "in situ"); characterization and study of polarimetric optics in transmission and reflection, demonstrating the validity of the method. Finally, we have carried out computer simulations to explore patterns in complex systems using PD.

En este trabajo se realiza un estudio de varias extensiones del método de las diferencias finitas en el dominio del tiempo (FDTD) que permiten la simulación electromagnética de estructuras híbridas de microondas, incluyendo circuitos activos y pasivos. En primer lugar, se revisan los métodos lumped-element (LE) -FDTD y lumped-network (LN) -FDTD, los cuales permiten la incorporación de circuitos concentrados de dos terminales dentro del formalismo FDTD. En el caso del método LN-FDTD, se realiza también un estudio de sus propiedades numéricas. A continuación se presenta el método two-port (TP) -LN-FDTD, el cual permite incorporar circuitos lineales concentrados de dos puertas en las estructuras híbridas estudiadas. Este método parte de una descripción del cuadripolo en términos de su matriz admitancia expresada en el dominio de Laplace. La discretización se realiza con la ayuda de la técnica de la transformación de Moebius. Por último, una vez validado, este método se combina con otras técnicas para la simulación distintos tipos de circuitos híbridos de microondas. / In this work, a study of several extensions of the conventional finite difference time domain (FDTD) method is been carried out. These extensions enable the electromagnetic simulation of microwave hybrid structures, including passive and active circuits. First, an exhaustive revision of both the lumped-element (LE) -FDTD and the lumped-network (LN) -FDTD methods is performed. These methods allow us to incorporate two-terminal lumped circuits into the FDTD. In addition, the numerical properties of the LN-FDTD method are studied for the first time. Second, the two-port (TP)-LN-FDTD is presented. This method enables the incorporation of linear two-port lumped circuits into the studied hybrid structures. This technique basically consists of describing a TP-LN by means of its admittance matrix in the Laplace domain. Then, by applying the Mobius transformation technique, we obtain the discretized admittance matrix. Finally, this method is combined with other existing techniques to allow the simulation of several microwave hybrid circuits.

El diseño de modelos equivalentes es una técnica utilizada para llegar a entender el comportamiento de dispositivos trabajando a AAFF. La presente tesis aborda este tema aplicado al transformador. Se han recopilado y analizado los trabajos más relevantes referidos al modelado del transformador en alta frecuencia. Tomando como base experimental un transformador trifásico de 4 kVA, se han planteado los montajes y metodologías asociadas para conseguir los modelos de baja y alta frecuencia. Los modelos obtenidos pueden ser sintetizados a circuitos RLC y su precisión evaluada mediante sencillos montajes. Inicialmente, se somete a prueba al modelo clásico de BF para determinar la frecuencia máxima hasta la que puede ser utilizado. A continuación, se propone un nuevo modelo en AF y su respuesta es evaluada y validada mediante medidas. / Modelling is a useful technique able to provide a suitable knowledge about the behaviour of all the devices operated at high frequencies. This thesis approaches this topic to the case of the transformer. A state of the art about high-frequency modelling is summarized and the most relevant research works are analysed. By using a 4 kVA three-phase power transformer, a set-up facility and the associated methodology has been proposed in order to develop a method able to obtain both the low and high-frequency models. The obtained model can be synthesized using passive LCR circuits. The accuracy of the model is then evaluated using the set-up facility. In initial experiments, the classic low-frequency model is put to the test in order know the maximum frequency at which the model can be used. After that, a new high-frequency model is proposed and its response is evaluated and validated with measurements.

El estudio del transporte de carga en semiconductores orgánicos contribuye al desarrollo y optimización de LEDs orgánicos y nuevas células solares. En OLEDs de un sólo portador se ha encontrado una fórmula explícita de la característica densidad de corriente y potencial (J-V) con movilidad dependiente del campo eléctrico. Un test para diferenciar la movilidad dependiente del campo y de la densidad ha sido dado por medio de una ley universal de escalado. Los espectros de capacidad y los tiempos de tránsito han sido examinados con la inclusión de la movilidad dependiente del campo eléctrico y comparado con los datos experimentales, verificándose el modelo teórico planteado. Se ha descrito la movilidad de portadores de carga a través de un modelo de transporte con una densidad exponencial de trampas. Se han utilizado técnicas de espectroscopía de impedancia para explicar la movilidad dependiente del campo eléctrico en términos del múltiple atrapamiento ejercido por los estados energéticamente localizados. Este modelo ha explicado de forma coherente los espectros de capacidad recogidos en medidas experimentales, particularmente su comportamiento a bajas e intermedias frecuencias. La respuesta de los OLED (polímero SY) ha sido estudiada en los regímenes estacionario y transitorio. En el régimen estacionario, se han descrito las corrientes de fuga a bajos potenciales. Se ha analizado la existencia de mayor corriente circulando por el perímetro que por el área del dispositivo. En el régimen transitorio, se ha proporcionado una explicación sobre las colas de luz emitida observadas al cesar la perturbación de potencial escalón: procede de la inyección limitada de electrones en el cátodo.

Este trabajo se dedica a la búsqueda de soluciones que permitan mejorar el comportamiento de los filtros activos de potencia en derivación que trabajan en redes trifásicas de cuatro hilos, incluso cuando se den condiciones adversas en las tensiones suministradas por la red, o en las corrientes solicitadas por la carga.El cálculo de la potencia instantánea en condiciones no sinusoidales constituye la base fundamental del análisis de los acondicionadores de potencia. A día de hoy no existe una teoría universal que unifique el cálculo de las componentes de la potencia instantánea y de la corriente. En este trabajo se realiza un estudio detallado en este campo, evidenciando la relación entre las diferente teorías convencionales, y proponiendo una nueva formulación que ofrece un mayor significado físico a las componentes de potencia y de corriente resultantes.El conocimiento de la componente de secuencia positiva y frecuencia fundamental de la tensión de red es una cuestión de vital importancia en la sincronización de los sistemas electrónicos de potencia que trabajan conectados a ésta. Este trabajo presenta un nuevo sistema de detección que obtiene, de forma rápida y precisa, la componente fundamental de secuencia positiva de la tensión de red, incluso cuando dicha tensión se encuentre fuertemente distorsionada y desequilibrada. El convertidor estático conocido como inversor constituye el núcleo de un filtro activo de potencia. Las prestaciones finales del sistema de filtrado vienen condicionadas en gran medida por la tecnología empleada en este inversor, por su topología, por la técnica de modulación implementada, y por las características del sistema de control que regula las variables de salida del mismo. Este trabajo propone una topología de inversor alternativa, aplicable en acondicionadores activos que trabajan en sistemas trifásicos de cuatro hilos, que permite un control sencillo, y que elimina los problemas que presentan otras topologías cuando inyectan corrientes de secuencia homopolar en la red. Así mismo, se propone un nuevo enfoque en la modulación vectorial de los inversores en puente completo, de tres y cuatro ramas. La técnica propuesta aporta mayor significado físico en la síntesis de las tensiones de salida del inversor, y permite obtener un algoritmo de modulación sumamente eficiente que puede ser implementado en un procesador de bajo coste.Finalmente, este trabajo ofrece un nuevo punto de vista en el cálculo de las corrientes de referencia del filtro activo de potencia. Un análisis de las solicitaciones de potencia que se realizan sobre el filtro activo cuando trabaja bajo condiciones genéricas de tensión de red y corriente de carga, permite diseñar un sistema de control que emplea un enfoque energético en el cálculo las referencias de corriente del mismo. Este control energético aumenta la robustez del filtro activo de potencia cuando se producen súbitas variaciones en las condiciones del entorno. / The aim of this work is to find some solutions in order to improve the behavior of the shunt active power filters in three-phase four-wire power systems, even if adverse conditions are present in the utility voltages or in the load currents.The calculation of the instantaneous electrical power under non-sinusoidal conditions is the basis in the analysis of power conditioners. At present, there is not a universal theory that unifies the calculation of the instantaneous power and current components. In this work, a detailed study on this field is conducted, showing the relationship between the different conventional theories, and proposing a new formulation, which offers a higher physical meaning for the calculated power and current components than if previous theories are used.The knowledge about the positive-sequence fundamental-frequency component of the utility voltage is a crucial matter in the synchronization of power electronics systems interfaced to the utility. This work presents a new detection system, which obtains, quickly and accurately, the positive-sequence fundamental-frequency utility voltage, even if utility voltage is severely distorted and unbalanced.A static converter, known as inverter, is the core of an active power filter. The potentialities of the filtering system are greatly conditioned by the technology of this inverter, by its topology, by the modulation technique, and by the characteristics of the control system that regulates the output variables of the inverter. This work proposes an alternative inverter topology suitable for active conditioners working in three-phase four-wire systems, which allows a simple control and cancels the problems shown by other topologies when zero-sequence currents are injected in the utility. Also, a new approach on the space vector modulation of three- and four-leg full-bridge inverters is proposed. The proposed technique offers a higher physical meaning than previous techniques in the synthesis of the inverter output voltage, and gives rise to a very efficient algorithm, which can be implemented in a low-cost processor.Finally, this work offers a new standpoint in the calculation of the reference currents of the active power filter. An analysis of the instantaneous power flow when the active power filter is working under generic utility voltage and load current, gives rise to a new control system, which employs an energy approach in the reference currents calculation. This energy control increases the robustness of the active power filter when sudden variations appear in the environment conditions.

En la tesis, se estudian máquinas eléctricas de flujo axial con rotor conductor sin elementos ferromagnéticos. Se pretende construir un motor de flujo axial, que se alimente con densidades de corriente elevadas para arrastrar un rotor conductor en forma de disco de 30 cm de diámetro. Se estudia el comportamiento térmico de un motor comercial de flujo axial y se comprueba el aumento de potencia que es capaz de suministrar el motor, siempre que se puedan disipar las pérdidas por efecto joule y se eviten daños en los bobinados.Se realiza un trabajo de desarrollo de materiales composites a base de polvo de hierro para evitar las pérdidas en el núcleo de hierro. También se determinan los límites de la densidad de corriente alcanzable al refrigerar directamente por agua.Paralelamente se ensaya un motor comercial trifásico de flujo axial de cuatro pares de polos con rotor de aluminio, para estudiar las conexiones más favorables entre fases que provoquen el mejor desplazamiento del rotor.Se construye un primer prototipo, de cuatro pares de polos, formado por dos semiestátores de doce espiras cada uno (una espira por polo y fase). Se prueba con y sin núcleo ferromagnético. Los conductores son tubo de cobre hueco con una sección importante. Esta segunda parte de la tesis, consiste en la construcción de una serie de prototipos que consiguen la inyección eficaz de fuertes densidades de corriente en el estátor metálico. Se escoge un sistema que trabaja como transformador de intensidad. A partir de un núcleo de transformador y con una relación de transformación adecuada, se generan las corrientes adecuadas para hacer girar el rotor. Son los llamados inductores primarios (alimentación de red) y el inductor secundario (transformación a fuente de corriente, que interacciona directamente con el rotor).Se escogen varias geometrías, máscaras y disposiciones para optimizar la eficacia de los planos activos. Los planos activos son caminos definidos por cortes sobre la pieza de cobre, de formasimilar a las pistas de los circuitos integrados. Se estudia la casuística a temperatura ambiente ya temperatura de nitrógeno líquido. Se construyen 6 prototipos que presentan diferentes estructuras, formas y planos activos entre sí. La finalidad de estos prototipos es la obtención de un campo magnético rotativo credo por las corrientes que circulan por los planos activos.En el tercero de estos prototipos se obtiene un mapa de campo magnético con sonda Hall a diferentes temperaturas (ambiente y temperatura de nitrógeno líquido) para verificar, o no, la obtención de desfases de forma similar a los obtenidos en algunas máquinas con las espiras de sombra. Los mapas de campo magnético permiten obtener el orden de magnitud de las intensidades que pasan por el inductor secundario. Se contrastan estos valores con otros obtenidos mediante espiras exploradoras y registros en osciloscopio.En los prototipos siguientes se realizan conexiones de dos núcleos inductores a la vez que trabajan en monofásico con un desfase de 90º eléctricos entre ellos. Se obtiene un resultado aceptable en el prototipo 7. / This work analyzes electric axial flux motors without ferromagnetic elements and a conductor rotor. We build different prototypes whit a magnetic axial flux and very high currents densities.After different experiments for perform the system, it build a first prototype whit height twelve poles and aluminium rotor. The conductor is a pipe of copper.Then it build the prototypes, whit one only inductor or two inductors, that work in monofasic and with higher currents densities, like a intensity transformer. The rotor has a conductor disc. They are defined the "primary inductors" and "secondary inductor". The secondary inductor is the "active plain". The active plain is a conductor when they are defined different ways for theinduced current by de primary inductor. The purpose of these actives plains is to obtain a rotatory magnetic field.We perform the behaviour at ambient and liquid nitrogen temperature. It obtains the magnetic map in these temperatures and permits to have information about the magnitude of the currents induced in the prototypes. In a prototype with two inductors we have acceptable results.

Ens proposem fer girar tubs de material conductor (coure o alumini) de diferents llargades i diàmetres. Aquest tub que hom vol fer girar és el secundari d'una màquina elèctrica d'inducció, i actua de rotor o part mòbil. L'inductor de la màquina, que actua d'estàtor o part fixa, està alimentat per mitjà d'una font de corrent ideal. Ens trobem, per tant, en un sistema elèctric alimentat per font de corrent, en contraposició al sistema elèctric usual que s'alimenta per font de tensió. En el sistema elèctric de font de corrent, la potència en borns s'aconsegueix per variació de la tensió aplicada a la màquina, mentre que es manté fix el corrent. Cal evitar el circuit obert com calia evitar el curtcircuit en el sistema de font de tensió.Aquest treball està enquadrat en un marc més ampli que amb els nous materials (nuclis de ferrites, superconductors, electrònica) es qüestiona la mateixa essència constructiva de les màquines elèctriques, de soca-rel. Els resultats són esperats per altres persones que treballen en camins paral.lels i complementaris.Es contempla aprofitar aquestes noves màquines en una aplicació tèxtil.Constructivament, es treballa amb un sol conductor per ranura. Fa que aquestes màquines siguin aptes per anar substituint trams de conductor rígid per superconductor. Els conductors de l'inductor van refrigerats per aigua, per així incrementar la densitat de corrent. Quan s'esdevingui la utilització amb superconductors caldrà refrigerar amb nitrogen líquid.El mètode de treball és experimental, però sense menystenir altres eines (ajustaments teòrics, simulació per elements finits). Es comença per dissenyar un primer prototipus amb les dues úniques exigències de: màxima simplicitat i alimentació per font de corrent. És l'anomenada màquina de "canyeria" o Prat-1.Els resultats permeten dissenyar dos nous prototipus. De cadascun se'n fan dues variantsPrimerament, la màquina de sector d'estàtor. El seu inductor és només un arc d'estàtor (Prat-2.1). El model complet és la màquina de vuitanta conductors (Prat-2.0). De totes dues se'n construeixen i assagen els prototipus pneumàtics. De Prat-2.1 se n' estudia també la part electromagnètica.Després es construeix una màquina que, alimentada en monofàsic, arrenca per variació de reluctància, i alimentada en bifàsic, arrenca per camp giratori. Es la màquina d'arrencada per reluctància (Prat-3). Se'n construeix una segona versió fent servir estany fos (que per mitjà d'uns utillatges apropiats passa a omplenar els camins destinats a circuit elèctric). Hom l'anomena màquina d'estany colat (Prat-4). Industrialment, es preveu substituir l'estany per alumini. Totes dues tenen vuit conductors de coure refrigerats amb aigua.Tots aquests resultats previs permeten construir una màquina trifàsica de rotor extern i amb dos inductors (Prat-5).Aquests prototipus giren sense rodaments mecànics. En el cas de Prat-2.0/ Prat-2.1 es fa servir un coixí pneumàtic. En la màquina de "canyeria" (Prat-1), s'observa un desplaçament axial del rotor cap a fora quan augmentem el corrent. Els altres tres prototipus giren sense rodaments i amb frecs poc importants. Hom no aprofundeix en tot el tema de levitació associat a aquests fenòmens, perquè en aquest treball interessaven més els aspectes constructius.Destaquem com a fets més representatius haver treballat amb un sol conductor per ranura, la gran importància de les simetries en el disseny d'aquestes màquines, la necessitat d'un transformador d'intensitat sobre la pròpia màquina, i la convicció que hom ha de tendir cap a ranures cada vegada més aplanades. La màquina de "canyeria" sense ranures (pura capa de corrent), és la que millor gira, i a més, levita. / Nos proponemos hacer girar tubos de material conductor (cobre o aluminio) de distintas longitudes y diámetros. Este tubo que se quiere hacer girar es el secundario de una máquina eléctrica de inducción, y actúa de rotor o parte móvil.El inductor de la máquina, que actúa de estátor o parte fija, se alimenta de una fuente de corriente ideal. Nos encontramos, por tanto, en un sistema eléctrico alimentado por fuente de corriente, en contraposición al sistema eléctrico al uso que se alimenta por fuente de tensión. En el sistema eléctrico de fuente de corriente, la potencia en bornes se consigue por variación de la tensión aplicada a la máquina, manteniéndose fija la intensidad. Cabe evitar el circuito abierto, al igual que debíamos evitar el cortocircuito en el sistema de fuente de tensión.Este trabajo se encuadra en un marco mucho más amplio que con los nuevos materiales (núcleos de ferrita, superconductores, electrónica) se cuestiona la misma esencia constructivas de las máquinas eléctricas. Los resultados los esperan otros que trabajan en caminos paralelos y complementarios.Se contempla aprovechar estas nuevas máquinas en una aplicación textil.Constructivamente se trabaja con un solo conductor por ranura. Las hace a estas máquinas aptas para que tramos de conductor rígido puedan ser sustituidos por superconductor. Los conductores del inductor se refrigeran por agua para incrementar las densidades de corriente admisibles. En el caso de superconductores habrá que cambiar el refrigerante a nitrógeno líquido.El método de trabajo es experimental, sin menoscabro de otros (ajustes teóricos, simulación por elementos finitos). Se diseña un primer prototipo con dos únicas exigencias: máxima simplicidad y alimentación por fuente de corriente. Se le llama máquina de cañeria o Prat-1.Los resultados permiten diseñar dos nuevos prototipos. Dos variantes de cada uno.El primero, la máquina de sector de estátor. Su inductor es un arco de estátor (Prat-2.1). El modelo completo es la máquina de ochenta conductores (Prat-2.0). De ambas se construyen y ensayan los prototipos neumáticos. De Prat-2.1 también la parte electromagnética.Después se construye una máquina que, alimentada en monofásico, arranca por variación de reluctáncia, y alimentada en bifásico, arranca por campo giratorio. Es la máquina de arranque por reluctáncia (Prat-3). Se construye una segunda versión utilizando estaño fundido (mediante unos utillajes apropiados pasa a rellenar los huecos destinados a ubicar el circuito eléctrico). Se la llama máquina de colada de estaño (Prat-4). En la industria se prevé sustituir estaño por aluminio. Ambas tienen ocho conductores de cobre refrigerados por agua.Estos resultados previos permiten construir una máquina trifásica de rotor externo y dos inductores (Prat-5).Estos prototipos giran sin rodamientos mecánicos. En Prat-2.0/ Prat-2.1 se utiliza cojín neumático. En la máquina de cañeria (Prat-1), se observa un desplazamiento axial del rotor hacia el exterior si incrementamos la intensidad de corriente. Los tres restantes prototipos giran sin rodamientos y con fricciones de poca monta. No se profundiza en el tema de levitación asociado por tratarse de un trabajo más orientado a aspectos constructivos.Como hechos más representativos se citan haber trabajado con un solo conductor por ranura, la gran importancia de las simetrías en el diseño de estas máquinas, la necesidad de un transformador de corriente sobre la propia máquina, i la convicción que hay que tender a ranuras cada vez más planas. La máquina de cañeria sin ranuras (pura capa de corriente), es la que mejor gira y encima levita / Our idea is to rotate pipes produced of conductor materials (copper or aluminium) having different lengths and diameters. The pipe to be rotated is secondary in an induction electrical device and acts as rotor, or mobile part.The inductor of the device, acting as stator or fixed part, is powered by means of an ideal current source. Therefore we deal with an electical system powered by a current source, in contrast to usual electrical systems powered by means of a voltage source. In an electrical system powered by a current source, the terminal power is obtained by varying the voltage applied to the device, the current being fixed. One should avoid open circuits similar to avoiding short circuits in a system powered by a voltage source.This work fits into a wider framework which, using new materials (ferrite, superconductors, electronics), puts into question the whole essense of electrical devices. The results obtained are as expected by other authors who follow parallel and complementary ways.The possibility of using these new devices in textil applications is considered.Constructively, we work with an only conductor per slot. This enables one to replace segments of rigid conductor by superconductors in our devices. The inductor conductors are water-cooled in order to increase the current density. When superconductors are used, cooling by liquid nitrogen will be required.The working method is experimental; however, other tools are not discarded (theoreticaladjustments, simulations using the finite elements). We begin with designing a first prototype to meet the only two restrictions: maximum simplicity and powering by a current source. This is the so-called "cane"device, or Prat-1.The results obtained enable us to design two new prototypes. Two variants of each of these prototypes are made. The first is a stator sector device. The inductor of this device is the one and only stator arc (Prat- 2.1). A complete model is a device containing eighty conductors (Prat-2.0). Pneumatic prototypes of the both devices are made and tested. The electromagnetic part of Prat-2.1 is also studied.The next step is to construct a device which starts by reluctance variation, if powered inmonophase, and by rotary camp, if powered in biphase. This is the reluctance started device (Prat-3).Another version of this device is constructed using fused tin (which, by means of appropriate tools, fills in the routes designed for the electic circuit). This is the so-called tin-filled device (Prat-4). In industrial applications, tin is suggested to be replaced by aluminium. Both devices have eight water-cooled copper conductors.All above results enable us to construct a three-phase device having an external rotor and two inductors (Prat-5).These prototypes rotate without mechanical bearings. In case of Prat-2.0/ Prat-2.1, a pneumatic bearing is used. In the "cane" device, a rotor axial displacement towards outside is observed when the current is increased. The remaining three prototypes rotate without bearings proving to have frictions of minor importance. We do not deal with the topic of levitation related to these phenomena, since our basic focus in this work has been rather on constructive aspects.Let us indicate as the most significant facts that we have worked with the only conductor per slot, that symmetries are of an utmost importance for designing these devices, that an intensity transformator is required for the device, and that we are sure that there should be a tendency towards more and more plain slots. The "cane" device having no slots (a pure current layer) is the one that rotates better and, moreover, levitates.

En esta tesis se profundiza en el estudio del comportamiento del motor de inducción alimentado con convertidor de frecuencia y se aportan soluciones constructivas prácticas de su diseño que permiten una mejora de las características de funcionamiento.Mediante la aplicación de la transformada "Wavelets" al análisis de la señal que alimenta el motor de inducción se han podido obtener las frecuencias y la amplitudes de las tensión y de la corriente de la señal fundamental y también de los armónicos en el transcurso del tiempo, lo que ha permitido solventar los problemas que presenta la transformada rápida de Fourier (FFT) cuando varia la frecuencia de la portadora en el tiempo.Asimismo, se ha investigado sobre el origen de las pérdidas y su distribución en los motores alimentados con convertidor de frecuencia. A tal fin se emplea el método de los elementos finitos para evaluar las pérdidas armónicas (el desplazamiento de la corriente en los conductores del rotor y las pérdidas en el hierro) y un método experimental basado en el análisis armónico (MAA) que permite la determinación de las pérdidas dependientes de la carga en el hierro y en el cobre.La inclusión de las pérdidas armónicas en el cálculo de las pérdidas equivalentes, utilizadas en el modelo térmico del motor eléctrico, permite prever, partiendo de motores de referencia conocidos, los nuevos incrementos de temperatura de las partes más significativas del motor. Los resultados anteriores permiten la introducción de modificaciones en la máquina para disminuir las pérdidas donde se originan. Por ejemplo, nuevos diseños de ranura rotórica que disminuya el fenómeno del desplazamiento de la corriente, también la transformación de ranuras abiertas en ranuras cerradas o la utilización de chapa magnética de bajas pérdidas.Los buenos resultados obtenidos durante la validación experimental de los procedimientos de optimización sobre los prototipos construidos y la sistematización del proceso, hace posible una aplicación inmediata al desarrollo de toda la gama de motores normalizados IEC, lo que redundaría en una mejora del rendimiento de los mismos. / The aim of this thesis is to achieve further knowledge in the behaviour of the induction motor fed by frequency converter and to offer practical solutions in the motor design to improve its performance. By means of the introduction of the Wavelets Transform Analysis, it is possible to obtain the amplitude and frequency of fundamental and the harmonics of voltage and current of the induction motor. This solves the problem that introduces the analysis with the Fast Fourier Transform (FFT) when the carrier changes its frequency during operation.Meanwhile the causes that produce the losses and their distribution in the motors fed by frequency converters have been investigated. To get a better approach, a FEM application is used to calculate accurately each motor loss and especially those produced by skin effect in the rotor slots and the iron losses. An empirical method based on the harmonics analysis (MAA) has been developed to obtain easily the stray load losses. In this issue these losses are called "Summation of iron and copper losses load dependent".The harmonic losses are taken into account to calculate the new equivalent losses that are used in the thermal model of the electric machine. With the aid of the results of a reference motor, these losses offer the chance to estimate by calculation, the temperature rise of the main parts of a new motor design.Above results allow the introduction of design changes in the induction motor in order to reduce the cause that produces these losses. For instance, new rotor designs to reduce the current skin effect in the slots, to change from open slot to close slot design and to use low losses lamination.The good results obtained at the experimental validation of the optimisation proceedings with the production of the new prototypes and a systematisation allow an immediate application to the development to the hole range of IEC standard motors in order to improve their efficiency.