Neste trabalho é desenvolvida uma metodologia baseada na aplicação do método dos momentos conjugado à aproximação por diferenças finitas, para análise no domínio do tempo da distribuição de correntes transitórias em meios condutores. O procedimento computacional permite que sejam considerados sistemas de condutores longos, com seção transversal genérica, discretizados em elementos filiformes. Assim, a equação integral que descreve o problema é substituída por uma representação matricial. No caso de meios não homogêneos, o método dos elementos finitos é usado para a obtenção da matriz que permite a solução do problema. Como o método proposto baseia-se na solução passo a passo no tempo, é interessante, para maior eficiência computacional, que as matrizes tenham sua dimensão reduzida, o que pode ser realizado por meio da Transformada Discreta Wavelet, como investigado no trabalho. Também é feita uma análise da estabilidade do procedimento computacional, para verificação das condições de aplicabilidade do mesmo. A validação do procedimento desenvolvido é feita a partir da comparação dos resultados obtidos para problemas com solução já conhecida por meio de medições ou por outros métodos de resolução. São apresentados resultados da aplicação do método proposto a alguns casos de interesse prático, na área de Compatibilidade Eletromagnética, destacando-se a análise do efeito de blindagem e o estudo de crosstalk em um sistema multicondutor. O procedimento desenvolvido ainda pode ser aprimorado com a utilização de elementos com formas mais gerais do que a filiforme proposta, permitindo sua extensão a problemas tridimensionais. Também pode ser estudado o pré-condicionamento da matriz a ser reduzida pela aplicação da Transformada Wavelet, a fim de permitir um melhor desempenho do processo computacional. / In this work, a methodology is developed, based on the application of the moment method associated to a finite difference approximation, for time domain analysis of transient current distribution in conducting media. The computational procedure allows that long conductors with any cross section can be considered, approximated by filamentary elements. Thus, the integral equation that describes the problem is substituted by a matrix representation. In the case of non homogeneous regions, the finite element method is used to obtain the matrix that allows the solution of the problem. As the proposed method works in a time step by step scheme, it is interesting, for increased computational efficiency, to reduce the size of the involved matrices. This can be done by application of the Discrete Wavelet Transform, as investigated in this work. An analysis of the numerical stability of the computational procedure is also done, aiming to establish its applicability conditions. Validation of the numerical procedure developed is done by comparing the results obtained for problems whose solution is known by measurement or by another method. Some problems of practical interest in Electromagnetic Compatibility were solved and the results are presented, concerning particularly shielding effects and multi conductor crosstalk. The developed procedure can be improved employing elements with more general shapes, besides the filamentary ones, allowing the consideration of three dimensional systems. Also, pre conditioning of the matrices before application of the Wavelet Transform can be studied, for a better performance of the method.

Neste trabalho é desenvolvida uma metodologia baseada na aplicação do método dos momentos conjugado à aproximação por diferenças finitas, para análise no domínio do tempo da distribuição de correntes transitórias em meios condutores. O procedimento computacional permite que sejam considerados sistemas de condutores longos, com seção transversal genérica, discretizados em elementos filiformes. Assim, a equação integral que descreve o problema é substituída por uma representação matricial. No caso de meios não homogêneos, o método dos elementos finitos é usado para a obtenção da matriz que permite a solução do problema. Como o método proposto baseia-se na solução passo a passo no tempo, é interessante, para maior eficiência computacional, que as matrizes tenham sua dimensão reduzida, o que pode ser realizado por meio da Transformada Discreta Wavelet, como investigado no trabalho. Também é feita uma análise da estabilidade do procedimento computacional, para verificação das condições de aplicabilidade do mesmo. A validação do procedimento desenvolvido é feita a partir da comparação dos resultados obtidos para problemas com solução já conhecida por meio de medições ou por outros métodos de resolução. São apresentados resultados da aplicação do método proposto a alguns casos de interesse prático, na área de Compatibilidade Eletromagnética, destacando-se a análise do efeito de blindagem e o estudo de crosstalk em um sistema multicondutor. O procedimento desenvolvido ainda pode ser aprimorado com a utilização de elementos com formas mais gerais do que a filiforme proposta, permitindo sua extensão a problemas tridimensionais. Também pode ser estudado o pré-condicionamento da matriz a ser reduzida pela aplicação da Transformada Wavelet, a fim de permitir um melhor desempenho do processo computacional. / In this work, a methodology is developed, based on the application of the moment method associated to a finite difference approximation, for time domain analysis of transient current distribution in conducting media. The computational procedure allows that long conductors with any cross section can be considered, approximated by filamentary elements. Thus, the integral equation that describes the problem is substituted by a matrix representation. In the case of non homogeneous regions, the finite element method is used to obtain the matrix that allows the solution of the problem. As the proposed method works in a time step by step scheme, it is interesting, for increased computational efficiency, to reduce the size of the involved matrices. This can be done by application of the Discrete Wavelet Transform, as investigated in this work. An analysis of the numerical stability of the computational procedure is also done, aiming to establish its applicability conditions. Validation of the numerical procedure developed is done by comparing the results obtained for problems whose solution is known by measurement or by another method. Some problems of practical interest in Electromagnetic Compatibility were solved and the results are presented, concerning particularly shielding effects and multi conductor crosstalk. The developed procedure can be improved employing elements with more general shapes, besides the filamentary ones, allowing the consideration of three dimensional systems. Also, pre conditioning of the matrices before application of the Wavelet Transform can be studied, for a better performance of the method.

Orientador: Maria Cristina Dias Tavares / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T21:10:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_ElsonCosta_M.pdf: 4986234 bytes, checksum: 3e2729d9cbec861f21c958f84db0b17e (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O transporte de grandes blocos de energia elétrica através de longas distâncias que variam de 2500 a 3000 km impõe a utilização de soluções mais adequadas baseadas em linhas de transmissão não convencionais. Uma alternativa em corrente alternada (CA) é a linha com pouco mais de meio comprimento de onda, que para o caso brasileiro, cuja frequência industrial é 60 Hz, apresenta comprimento físico de aproximadamente 2600 km. Por não existir no mundo um sistema similar em operação, foi proposta a realização da manobra de energização de um Elo CA Teste composto pela conexão em série de três interligações do sistema brasileiro que têm características elétricas semelhantes e que juntas formam um tronco de 2600 km. O presente trabalho visa avaliar a adequação de se utilizar um tronco formado por linhas semelhantes para representar um tronco de um pouco mais de meio comprimento de onda durante a manobra de energização da linha em vazio. Através de análise da resposta dos parâmetros das linhas no domínio da frequência e de simulações no domínio do tempo realizadas com os programas computacionais ATP e PSCAD/EMTDC para a avaliação de transitórios, observou-se que o uso do tronco proposto para o ensaio de energização é adequado e foram determinados valores limites para as diferenças entre características elétricas das linhas que podem compor sistemas com pouco mais de meio comprimento de onda, fornecendo importantes subsídios para a possível realização do referido ensaio em outros locais do mundo / Abstract: The transportation of large blocks of energy through very long distances between 2500 and 3000 km requires an extensive research for the best solutions based on non-conventional transmission systems. A very interesting alternative is the AC transmission with a little more than half-wavelength, which corresponds to a transmission line of 2600 km in systems like the Brazilian, with 60 Hz fundamental frequency. However, as there is no similar system in operation around the world, it was proposed a realization of the energization of an AC-Link Test composed of three interconnection trunks that have similar electrical characteristics that together can form a trunk of 2600 km. In this work it is evaluated the adequacy of using a trunk formed by similar lines to represent a line of a little more than a half wave-length during an energization maneuver. The response of AC-Link Test parameters in frequency domain and time domains simulations performed with the computer programs ATP and PSCAD/EMTDC, to evaluate transient response, showed that the proposed use of the trunk for the energization is appropriate. It was also identified limits for the differences between electrical characteristics of the lines that can form a trunk with a little more than a half-wavelength, contributing to the possible realization of the same test in other parts of the world / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica