Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T07:45:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 246923.pdf: 3049856 bytes, checksum: 36c10464f0f96078501e736c7525b66e (MD5) / Esta dissertação apresenta estudos e projeto de motores de alta velocidade para aplicação em compressores herméticos. Aspectos gerais sobre sistemas de refrigeração são apresentados. Uma revisão dos principais conceitos relativos ao magnetismo é feita e os mecanismos de perdas em materiais magnéticos abordados. Os resultados da caracterização de alguns materiais, indicados para aplicação em questão, são apresentados. Diferentes tipos de máquinas são considerados durante a escolha da estrutura mais adequada à aplicação. O motor de corrente contínua sem escovas é escolhido por ser relativamente simples de se controlar e fabricar. Aspectos construtivos, como a fragilidade dos ímãs quando submetidos a altas rotações, sugeriu a adoção de uma estrutura com rotor externo. Para o projeto da máquina, um modelo analítico que permite um rápido dimensionamento do motor foi realizado e sua validação comprovada através de simulações numéricas com o método de elementos finitos. Como resultado, apresenta-se um projeto atendendo aos requisitos de desempenho. This work approaches the study and design of high-speed motors for application in hermetic compressors. General issues about cooling systems are presented. A review of the main concepts related to the magnetism theory is presented and the losses functioning highlighted. Some results of material's characterization, indicated for the proposed application, are presented. Different types of machines are considered during the choice of the most appropriated structure to the application. The brushless DC motor is selected because of its relative control and manufacture simplicity. Constructive issues, like the magnets brittleness when they are submitted to high-speed conditions, indicate that an outer-rotor structure should be used. Concerning the machine design, an analytical formulation which allows a fast motor sizing is introduced and its validation is achieved throughout finite element analysis. A motor design, which reaches the performance requirements, is presented as a result.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-19T05:58:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T00:02:17Z : No. of bitstreams: 1 182446.pdf: 23622788 bytes, checksum: 9679400ed9317dcb138174e16967d36b (MD5) / O projeto eletromagnético das máquinas elétricas, nem sempre trivial pode ser ana-lisado como um problema de otimização. Dentro deste contexto, os Algoritmos Genéticos se apre-sentam como proposta para se alcançar uma boa solução para a área de projetos de máquinas de corrente contínua. Os Algoritmos Genéticos con-sistem numa técnica da Inteligência Artificial (IA) que utiliza um método computacional adaptativo de busca e otimização baseado na evolução natural das espécies. Através de mecanismos operadores inspirados na genética e critérios de seleção, o algoritmo evolui indivíduos a cada geração e, assim como no ambiente natural, acaba por evo-luir na maioria dos casos para uma nova popula-ção com indivíduos cada vez mais próximos da solução global do sistema. Assim, quando empre-gado no cálculo de máquinas elétricas, o algo-ritmo é capaz de "evoluir" um grupo de parâme-tros para uma das melhores configurações ele-tromagnéticas da máquina. A utilização desta técnica da IA, abrange as áreas onde não existem métodos exa-tos para otimização ou onde os métodos existentes são precários e insatisfatórios. Nas máquinas de corrente contínua, as inúmeras combinações de fatores elétricos, mecânicos, térmicos e magnéticos difi-cultam o desenvolvimento de uma seqüência de cálculo exata para todas as configurações de má-quinas propostas. Este trabalho apresenta a utilização desta técnica da IA para o projeto de máquinas de corrente contínua. Através da análise dos resultados obtidos em comparação com um projetista e também com o próprio ensaio do motor em laboratório é possível se justificar sua utilização nesta área de desenvolvimento.

Orientador: Edson Bim / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-22T04:13:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MiglioloJunior_DalgoAfonso_M.pdf: 6594195 bytes, checksum: 2d3c0876b0e8ef932b262d3d05da41a2 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: : Este trabalho realiza a análise eletromagnética do Motor de Partida através da aplicação do Método dos Elementos Finitos bidimensional. Para a simulação, é utilizado o "software" comercial FLUX 2D, dedicado à análises de fenômenos magnéticos. O motor em estudo é de corrente contínua, seu estator apresenta ímãs permanentes e desenvolve uma potência nominal de 1,1KW. A essência do método consiste em transformar equações diferenciais em um conjunto de equações algébricas através da discretização da geometria do dispositivo em pequenos elementos geométricos. Os valores referentes às perdas rotacionais do motor, resistência elétrica de armadura e das escovas constituem-se em dados de entrada para o modelo e foram obtidas através de ensaios de laboratório. O método fornece características eletromagnéticas do motor tais como: conjugado e fluxo magnéticos, densidade de fluxo e intensidade de campo. O modelo bidimensional sofre ajustes a fim de compensar as diferenças de comprimento entre armaduras imãs. Para a validação do modelo em Elementos Finitos foram realizados ensaios em laboratório que, confrontados com os obtidos em simulação, apresentaram resultados concordantes. Uma vez validado, foi possível a análise das grandezas magnéticas do motor, identificando-se as regiões de saturação magnética. Ao final, investiga-se a influência de alterações geométricas no desempenho do motor. A partir dos resultados de simulação, constata-se que a espessura do entreferro pouco altera o conjugado magnético do motor, enquanto que o aumenta da espessura da carcaça e da largura do ímã provocam melhoras significativas no desempenho do mesmo / Abstract: This work has the aim of making an electromagnetic analysis of the Starting Motor using a two-dimension Finite Element Method application. For computer calculation, a commercial magnetic analysis software called FLUX 2D is employed. The Starting Motor is a direct current motor with permanent magnets on the stator and its nominal power is 1.1 KW. The method essence consists on transforming differential equations on an algebraic equation set using a device geometry discretization on small geometric elements. The values concerning to the motor rotational losses, armature electrical and brushes resistance constitute input date for the model and they had gotten from laboratory tests. The method gives motor electromagnetic characteristics such as : magnetic torque and flux, flux density and magnetic field. The two-dimension model were regulated to correct the armature and magnets length differences. To validated the Finite Element model, laboratory tests were done, their results were compared to simulated ones and they were closed. After that, it was possible to analyse the motor' s magnetic characteristics and to identify magnetic saturation regions. At the end, geometric changes influences on motor performance were investigated. Using the calculates results, we notice the air gap thickness does not alter magnetic torque, otherwise increasing on housing thickness and magnets width provokes significant improvement on motor performance / Mestrado

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-10-25Bitstream added on 2014-06-13T19:46:56Z : No. of bitstreams: 1 yoshimura_vl_dr_ilha.pdf: 20355281 bytes, checksum: 3940d4cd88accd5b22ddd0f62457078b (MD5) / Este trabalho aborda os Sistemas Chaveados Afins, em particular com questões de desempenho e observação de estado. Inicialmente, uma revisão do estado da arte foi realizada, que contém uma observação quanto à possibilidade de não existência de pontos de equilíbrio. Devido a esse fato, uma extensão das definições de estabilidade foi utilizada. Em seguida, questões geométricas foram levantadas para Sistemas Chaveados Lineares e, posteriormente estendidas para os Afins. Estas questões geométricas possibilitaram a verificação de alterações nas leis de chaveamento de forma a beneficiar o desempenho do sistema. Com a inserção da taxa de convergência garantida nas Desigualdades Matriciais Lineares existentes em trabalhos anteriores, chegou-se ao estabelecimento dos parâmetros de desempenho a serem aperfeiçoados. Na sequência, a composição de leis de chaveamento foi proposta através duas técnicas: a Função de Lyapunov Quadrática Chaveada e a Função de Lyapunov com Atratores Chaveados. Esta composição mostrou-se eficiente para a busca de um melhor compromisso entre parâmetros de desempenho conflitantes e, com efeito, pode melhorar um e outro parâmetro conflitantes. Por fim, uma técnica para a observação de estado em Sistemas Chaveados Afins foi proposta: o Observador de Luenberger Chaveado. Este observador foi analisado para os casos de reconstrução de estado, controle baseado em observação de estado e controle baseado em observação de estado na presença de modos não-Hurwitz. Para o primeiro caso, relaxações das Desigualdades Matriciais Lineares foram propostas com o uso do Lema da Projeção Recíproca e do Lema de Finsler. Ainda, uma otimização de norma das matrizes de ganho da saída foi feita, com o uso de Desigualdades Matriciais Lineares aplicadas à norma de Frobenius dessas matrizes... / This work deals with the Switched Affine Systems, particularly with their performance and state observation. Initially, a state-of-the-art review was developed, where an important point was raised on the possibility of absence of equilibrium points. This way, the stability concept was slightly modified. Then, geometrical questions were studied for the Switched Linear Systems and, subsequently extended for the Switched Affine Systems. Those geometrical questions allowed the verification of switching law alterations in such a way that their performance was enhanced. Thereofore, with the guaranteed convergence rate insertion in the existent LinearMatrix Inequalities in previous works, performance parameters to be increased were established. Following, a switching law composition method was proposed through two techniques: the Switched Quadratic Lyapunov Function and the Lyapunov Function with Switched Attractors. That composition showed itself efficient in a search for a better trade-off between conflicting performance parameters and, in fact, it may simultaneously enhance them. Finally, a technique for state observation in Switched Affine Systems was proposed: the Switched Luenberger Observer. This observer was analysed for the cases of state reconstruction, observer-based control and observer-based control in the presence of non-Hurwitz modes. For the first case, Linear Matrix Inequalities relaxations were proposed through the usage of the Reciprocal Projection Lemma and the Finsler’s Lemma. Yet, a norm optimization of the output gain matrices was achieved through the usage of Linear Matrix Inequalities applied to the Frobenius norm of those matrices. All the study was done with applications to the control of DC-DC converters, immediate examples of the Switched Affine Systems theory, given their nature

[pt] Este trabalho apresenta a modelagem e a simulação de um dinamômetro para motores elétricos empregados nos veículos terrestres em escala, e a especificação dos principais componentes, mecânicos e eletrônicos, necessários para a constrição de um dinamômetro do tipo Flywheel. Todos os componentes que compõe um dinamômetro foram modelados matematicamente e simulados individualmente, para posterior simulação do conjunto nas condições de operação dos motores elétricos aplicados em veículos rádio-controlados. Estas simulações, que visam validar os modelos, como o monitoramento das principais variáveis de cada componente do sistema, foram empregados motores cujos parâmetros e desempenho eram conhecidos. Foi desenvolvido ainda um programa em LabView para ler e tratar dos dados gerados na simulação, a fim de manipular e exibir o desempenho dos motores em testes. / [en] The present work shows the modeling and simulation of a dynamometer for electrical Motors applied in scale vehicles and the specifications of the mair, mechanical and eletronic components needed to build a Flywheel type dynamometer. Every component was mathematically modeled and individualy simulated for futher simulation of the whole system used in a radio-controled vehicle with electrical motors in normal operational conditions. This simulations were performed to validate the models with variables monitored and motors with known parameters and performance were used. In addition, a LabWiew program was developed to read, analyse and display the tested motors performance data.

[pt] Este trabalho tem por objetivo a modelagem do comportamento dinâmico do motor de CC shunt, através da metodologia dos grafos de ligação. Primeiro será feito um levantamento de todos os parâmetros mecânicos, elétricos e magnéticos da máquina. O segundo passo será a obtenção de um grafo de ligação do motor e de suas respectivas equações de estado representativas. Através destas equações e dos parâmetros obtidos em laboratório será montado um modelo de simulação computacional pelo Matlab para verificação do comportamento da máquina desde a partida até o regime permanente, comprovando a veracidade do modelo. / [en] This work has the goal of modeling the dynamic behavior of a CC shunt motor, through the methodology of bond graphs. First all the mechanical, eletrical and magnetic parameters of the machine are measured. The second step will be the development of the motor bond graph and of its respective state equations. Using these equations and the measured parameters a Matlab simulation is set up to verify the transient behavior of yhe machine, checking the truthfulness of the model.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T08:07:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 290278.pdf: 5913706 bytes, checksum: fe1730ec0f3ab7cf9bc39f3dd2699a40 (MD5) / Redes ativas de distribuição aparecem como uma solução para os desafios de distribuição de energia. Neste contexto, sistemas em corrente contínua apresentam potencial para reduzir as perdas e os custos de equipamentos eletrônicos. A eletrônica de potência é o principal facilitador para esta iniciativa e pesquisas estão em andamento, a fim de encontrar soluções e avaliar os requisitos e benefícios para os conversores de potência aplicados à sistemas de corrente contínua. Há evidências de que redes em CC bipolares são vantajosas, devido à maior confiabilidade e aumento da capacidade de transmissão de potência. Nestas redes, as correntes são tipicamente desbalanceadas e, portanto, as perdas dos alimentadores e retificador aumentam. Outro desafio em redes ativas de distribuição em CC é a estabilidade global do sistema, devido à presença de fontes de geração de energia distribuídas e cargas eletrônicas. Este trabalho propõe um conversor de potência e seus princípios de controle, que é capaz de balancear as correntes em uma rede CC bipolar e melhorar sua estabilidade. Seus princípios de funcionamento, a modelagem orientada ao controle e implementação em laboratório são apresentados e verificados experimentalmente.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-11-28Bitstream added on 2014-06-13T20:49:15Z : No. of bitstreams: 1 000739759.pdf: 6607353 bytes, checksum: 355eecaadbec5a4f91eebb32742a33b9 (MD5) / A transmissão de energia elétrica em corrente contínua em alta tensão é uma tecnologia utilizada para atender os requisitos cada vez mais rigorosos para a transmissão de energia elétrica, como por exemplo: adoção de fontes de energia localizadas em regiões remotas, a expansão das cargas industriais e urbanas, transmissão de energia elétrica por canais marítimos, etc. Esta tecnologia tem-se demonstrado comprovadamente eficaz e altamente confiável com a capacidade de modular a potência transmitida de forma rápida e precisa, apresentando características vantajosas do ponto de vista técnico e econômico. Porém, este tipo de tecnologia possui a desvantagem operacional de gerar conteúdo harmônico no sistema devido ao comportamento não linear dos conversores de potência utilizados para a conversão de corrente alternada em corrente contínua. Neste contexto, com o intuito de aplicar a metodologia de cálculo do conteúdo harmônico para o conversor de seis pulsos, o objetivo central do trabalho consiste no desenvolvimento de um simulador computacional para a determinação das harmônicas de correntes geradas pelas estruturas chaveadas dos conversores estáticos trifásicos, considerando condições não ideais de operação. O principal diferencial deste aplicativo computacional é proporcionar um ambiente visual interativo e intuitivo para a realização das simulações, apresentando de uma forma clara o objetiva os resultados dos parâmetros calculados pelo aplicativo e o resultado de cálculo do conteúdo harmônico de corrente gerado pelos conversores de potência. / The power transmission in high voltage in direct current is a technology used to meet the increasingly stringent requirements for the transmission of electricity, such as: Adoption of energy sources located in remote areas, the expansion of industrial loads and urban, electrical transmission channels, marine, etc. This technology has demonstrated proven effective and highly reliable with the ability to model the power transmitted quickly and accurately, with advantageous features in terms of technical and economic. However, this type of technology has the disadvantage of generating harmonic content operating in the system due to nonlinear behavior of power converters used to convert alternating current into direct current. In this context, in order to apply the methodology of calculation of harmonic content for the six-pulse converter, the central objective of the work is to develop a software to determine the harmonic currents generated by switching structures of three-phase static converters, considering non-ideal operation. The main distinguishing feature of this application is to provide a computational interactive and intuitive visual environment to perform the simulations, showing a clear objective results of the parameters calculated by the application and the result of calculating the current harmonic content generated by power converters.

Orientador: Edvaldo Assunção / Banca: Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira / Banca: Rodrigo Cardim / Banca: Clóvis Antonio Petry / Banca: Cristiano Quevedo Andrea / Resumo: Este trabalho aborda os Sistemas Chaveados Afins, em particular com questões de desempenho e observação de estado. Inicialmente, uma revisão do estado da arte foi realizada, que contém uma observação quanto à possibilidade de não existência de pontos de equilíbrio. Devido a esse fato, uma extensão das definições de estabilidade foi utilizada. Em seguida, questões geométricas foram levantadas para Sistemas Chaveados Lineares e, posteriormente estendidas para os Afins. Estas questões geométricas possibilitaram a verificação de alterações nas leis de chaveamento de forma a beneficiar o desempenho do sistema. Com a inserção da taxa de convergência garantida nas Desigualdades Matriciais Lineares existentes em trabalhos anteriores, chegou-se ao estabelecimento dos parâmetros de desempenho a serem aperfeiçoados. Na sequência, a composição de leis de chaveamento foi proposta através duas técnicas: a Função de Lyapunov Quadrática Chaveada e a Função de Lyapunov com Atratores Chaveados. Esta composição mostrou-se eficiente para a busca de um melhor compromisso entre parâmetros de desempenho conflitantes e, com efeito, pode melhorar um e outro parâmetro conflitantes. Por fim, uma técnica para a observação de estado em Sistemas Chaveados Afins foi proposta: o Observador de Luenberger Chaveado. Este observador foi analisado para os casos de reconstrução de estado, controle baseado em observação de estado e controle baseado em observação de estado na presença de modos não-Hurwitz. Para o primeiro caso, relaxações das Desigualdades Matriciais Lineares foram propostas com o uso do Lema da Projeção Recíproca e do Lema de Finsler. Ainda, uma otimização de norma das matrizes de ganho da saída foi feita, com o uso de Desigualdades Matriciais Lineares aplicadas à norma de Frobenius dessas matrizes... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work deals with the Switched Affine Systems, particularly with their performance and state observation. Initially, a state-of-the-art review was developed, where an important point was raised on the possibility of absence of equilibrium points. This way, the stability concept was slightly modified. Then, geometrical questions were studied for the Switched Linear Systems and, subsequently extended for the Switched Affine Systems. Those geometrical questions allowed the verification of switching law alterations in such a way that their performance was enhanced. Thereofore, with the guaranteed convergence rate insertion in the existent LinearMatrix Inequalities in previous works, performance parameters to be increased were established. Following, a switching law composition method was proposed through two techniques: the Switched Quadratic Lyapunov Function and the Lyapunov Function with Switched Attractors. That composition showed itself efficient in a search for a better trade-off between conflicting performance parameters and, in fact, it may simultaneously enhance them. Finally, a technique for state observation in Switched Affine Systems was proposed: the Switched Luenberger Observer. This observer was analysed for the cases of state reconstruction, observer-based control and observer-based control in the presence of non-Hurwitz modes. For the first case, Linear Matrix Inequalities relaxations were proposed through the usage of the Reciprocal Projection Lemma and the Finsler's Lemma. Yet, a norm optimization of the output gain matrices was achieved through the usage of Linear Matrix Inequalities applied to the Frobenius norm of those matrices. All the study was done with applications to the control of DC-DC converters, immediate examples of the Switched Affine Systems theory, given their nature / Doutor

Orientadores: Secundino Soares Filho, Aurelio Ribeiro Leite de Oliveira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-05T22:16:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Azevedo_AnibalTavaresde_D.pdf: 3147544 bytes, checksum: 25bfd4b54f85f76164b252a32031e144 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo de otimização a usinas individualizadas e de um modelo de fluxo de potência ótimo CC visando contribuir para o planejamento e a programação da operação de sistemas hidrotérmicos, em particular do sistema elétrico brasileiro. Para tanto, foram desenvolvidos métodos de pontos interiores que exploram as particularidades dos problemas, em especial a estrutura de fluxo em redes, resultando em métodos robustos e eficientes. O desempenho computacional dos métodos é verificado em problemas testes reais de grande porte com o Sistema Interligado Nacional. Os métodos de pontos interiores obtiveram bom desempenho, convergindo rapidamente para os problemas testados / Abstract: The aim of this work is to develop an optimization model for individual hydro-plants and a model for DC optimal power flow for the hydro-thermal operational planning and programming, in particular for the brazilian electric power system. For this purpose interior-point methods that explore problems properties, in particular the network flow structure, has been developed resulting in robust and fast methods. The computacional results has been extracted from real and big problems from National Interconnected System. The interior-point methods have shown good performance achieving fast convergence for the instances tested. / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica