No description available.

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Nesta tese procuramos caracterizar o Policarbonato Bisfenol-A, Durolon&#174 sob o ponto de vista elétrico, separando a reação dipolar e os processos de condução. Apesar de preparadas de forma análoga, as amostras (&#8773 30&#956m de espessura) mostraram comportamento pouco reprodutível, principalmente da componente condutiva. Várias anomalias foram detectadas embora não estudadas em detalhe pela pobre reprodutibilidade já mencionada. Além das técnicas usuais de polarização e despolarização isotérmicas, despolarização termoestimulada e de polarização termoestimulada, empregou-se pela primeira vez, em medidas desta natureza, a técnica de oscilação senoidal da temperatura, estando o campo elétrico aplicado. Media-se a corrente daí decorrente, procurando-se trabalhar sempre com uma mesma amostra. Na região de 50&#176C a 70&#176C, diferenças de fase superiores a 90&#176 foram encontradas (o sinal de corrente atrasado em relação ao de temperatura). Uma análise simples destes resultados indica que, neste caso, tanto a condutividade como a suscetibilidade diminuem com o crescimento da temperatura (dX/dT&#8773 -1x10-3/&#176C). Medidas de polarização termoestimulada, também, mostram uma inversão da corrente em relação ao campo aplicado desde cerca da temperatura ambiente ate &#8773 90&#176C. Um estudo sistemático da condução a 120&#176C indica que portadores são emitidos do eletródio, e que o trânsito dos mesmos é rápido (menor do que o tempo em que a polarização se estabelece, &#8773 2 min). Tensões e correntes espontâneas foram detectadas mesmo em amostras providas de eletródios de mesmo metal (uma correlação com a ordem empregada na metalização foi suspeitada, seguindo observação anteriormente feita pelo Prof. B. Gross). Algumas medidas com eletródios Al-Al, Al-Au e Au-Au foram feitas. Finalmente, sugestões para trabalhos futuros são feitas. / In this work the electrical characterization of the Polycarbonate Bisphenol-A, Durolon &#174 was attempted, trying to separate the dipole and the conduction processes. However, poor reproducibility, mainly in the conductivity, was achieved even for samples (&#8773 30&#956m thick usually) taken from the same batch. Anomalies were detected but not studied in detail owing the poor reproducibility referred above. Beside the usual techniques like the isothermal polarization and depolarization in short-circuit, thermally depolarization currents and thermally stimulated polarization, in a new one, employed by the first time for the study of transport and polarization, the temperature was oscillated and the ensuing current oscillation was monitored. Large phase shifts (the current lagging the temperature oscillation), even greater &#8773 90&#176 were found in the range 50&#176C 70&#176C. A simple analysis indicates that in this case both the conductivity as well as the susceptibility are decreased for increasing temperature (dX/dT&#8773 -1x10-3/&#176C). Accordingly thermally stimulated polarization shows a current reversal with respect to the electric field from room temperature to &#8773 90&#176C. A systematic study of the conduction process at 120&#176C was carried out, the analysis of which indicates that carriers are emitted from the electrode, whose transit across the sample is shorter than the duration of the polarization current (&#8773 2 min). Spontaneous tensions and currents were detected even for samples provisioned with similar electrodes (a correlation with the actual sequence of metallization, following a suggestion by Prof. B. Gross, was surmised). A few measurements with Al-Al, Al-Au and Au-Au electrodes were carried out. Finally suggestions for future work are given.

É descrito um sistema automatizado para a realização de medidas elétricas em materiais dielétricos. Um microcomputador é responsável pelo controle e programação da temperatura da amostra, aquisição dos dados experimentais e apresentação e armazenamento dos resultados. O controle de temperatura permite aquecer e resfriar amostras a taxas constantes, manter a temperatura constante, superpor a esses processos uma variação senoidal de temperatura e ainda programar aquecimentos com taxas não lineares. Por esta versatilidade, o sistema permite realizar vários tipos de medidas elétricas tais como; corrente termo estimuladas em circuito fechado e aberto, correntes de absorção e correntes piroelétricas. Mostra-se o desempenho do sistema e alguns resultados de medidas elétricas em polímeros. / We describe an automatic system for electrical measurements in dielectric samples. The system is based on an Apple-like microcomputer, responsible for controlling and programming the sample temperature, data acquisition, display and storage. The temperature control allows heating and cooling samples at fixed rates, over which a superimposed sinusoidal perturbation may be applied, and also, non linear heating rates can be generated. Because of this versatility, the system allows many types of electrical measurements, just like thermal stimulated currents, thermal stimulated discharges, absorption currents and pyroelectric currents. We show the performance of the system and some results of practical measurements in polymers.

É descrito um sistema automatizado para a realização de medidas elétricas em materiais dielétricos. Um microcomputador é responsável pelo controle e programação da temperatura da amostra, aquisição dos dados experimentais e apresentação e armazenamento dos resultados. O controle de temperatura permite aquecer e resfriar amostras a taxas constantes, manter a temperatura constante, superpor a esses processos uma variação senoidal de temperatura e ainda programar aquecimentos com taxas não lineares. Por esta versatilidade, o sistema permite realizar vários tipos de medidas elétricas tais como; corrente termo estimuladas em circuito fechado e aberto, correntes de absorção e correntes piroelétricas. Mostra-se o desempenho do sistema e alguns resultados de medidas elétricas em polímeros. / We describe an automatic system for electrical measurements in dielectric samples. The system is based on an Apple-like microcomputer, responsible for controlling and programming the sample temperature, data acquisition, display and storage. The temperature control allows heating and cooling samples at fixed rates, over which a superimposed sinusoidal perturbation may be applied, and also, non linear heating rates can be generated. Because of this versatility, the system allows many types of electrical measurements, just like thermal stimulated currents, thermal stimulated discharges, absorption currents and pyroelectric currents. We show the performance of the system and some results of practical measurements in polymers.

Nesta tese procuramos caracterizar o Policarbonato Bisfenol-A, Durolon&#174 sob o ponto de vista elétrico, separando a reação dipolar e os processos de condução. Apesar de preparadas de forma análoga, as amostras (&#8773 30&#956m de espessura) mostraram comportamento pouco reprodutível, principalmente da componente condutiva. Várias anomalias foram detectadas embora não estudadas em detalhe pela pobre reprodutibilidade já mencionada. Além das técnicas usuais de polarização e despolarização isotérmicas, despolarização termoestimulada e de polarização termoestimulada, empregou-se pela primeira vez, em medidas desta natureza, a técnica de oscilação senoidal da temperatura, estando o campo elétrico aplicado. Media-se a corrente daí decorrente, procurando-se trabalhar sempre com uma mesma amostra. Na região de 50&#176C a 70&#176C, diferenças de fase superiores a 90&#176 foram encontradas (o sinal de corrente atrasado em relação ao de temperatura). Uma análise simples destes resultados indica que, neste caso, tanto a condutividade como a suscetibilidade diminuem com o crescimento da temperatura (dX/dT&#8773 -1x10-3/&#176C). Medidas de polarização termoestimulada, também, mostram uma inversão da corrente em relação ao campo aplicado desde cerca da temperatura ambiente ate &#8773 90&#176C. Um estudo sistemático da condução a 120&#176C indica que portadores são emitidos do eletródio, e que o trânsito dos mesmos é rápido (menor do que o tempo em que a polarização se estabelece, &#8773 2 min). Tensões e correntes espontâneas foram detectadas mesmo em amostras providas de eletródios de mesmo metal (uma correlação com a ordem empregada na metalização foi suspeitada, seguindo observação anteriormente feita pelo Prof. B. Gross). Algumas medidas com eletródios Al-Al, Al-Au e Au-Au foram feitas. Finalmente, sugestões para trabalhos futuros são feitas. / In this work the electrical characterization of the Polycarbonate Bisphenol-A, Durolon &#174 was attempted, trying to separate the dipole and the conduction processes. However, poor reproducibility, mainly in the conductivity, was achieved even for samples (&#8773 30&#956m thick usually) taken from the same batch. Anomalies were detected but not studied in detail owing the poor reproducibility referred above. Beside the usual techniques like the isothermal polarization and depolarization in short-circuit, thermally depolarization currents and thermally stimulated polarization, in a new one, employed by the first time for the study of transport and polarization, the temperature was oscillated and the ensuing current oscillation was monitored. Large phase shifts (the current lagging the temperature oscillation), even greater &#8773 90&#176 were found in the range 50&#176C 70&#176C. A simple analysis indicates that in this case both the conductivity as well as the susceptibility are decreased for increasing temperature (dX/dT&#8773 -1x10-3/&#176C). Accordingly thermally stimulated polarization shows a current reversal with respect to the electric field from room temperature to &#8773 90&#176C. A systematic study of the conduction process at 120&#176C was carried out, the analysis of which indicates that carriers are emitted from the electrode, whose transit across the sample is shorter than the duration of the polarization current (&#8773 2 min). Spontaneous tensions and currents were detected even for samples provisioned with similar electrodes (a correlation with the actual sequence of metallization, following a suggestion by Prof. B. Gross, was surmised). A few measurements with Al-Al, Al-Au and Au-Au electrodes were carried out. Finally suggestions for future work are given.

Abstract The aim of this research work is to develop a tool for condition monitoring of squirrel-cage motors using axial magnetic flux measurements, and to design a diagnostics system for electrical motors. The basic theory of the measurements and systems was found through literature reviews and was further developed from the experimental results of this research work. Fluxgate magnetometers and Hall effect sensors are not reliable enough for condition monitoring purposes, but measurements by flux coil sensors can reach adequate reliability. The useful frequency area of the flux coil sensor is from about 0.2 Hz to 15 kHz, an area is well applicable for condition monitoring of squirrel-cage motors. Output voltage is frequency dependent, increasing towards higher frequencies. Sufficient sensitivity is usually reached by a flux coil sensor having a diameter of about 30 cm and the number of turns of about 200. Sensitivity can be improved by increasing the diameter or number of turns of the coil. The sensor should be placed axially centred on the end of the motor, and measurements should be made with the loaded motor in steady operation. Output voltage is typically from the microvolt to millivolt level, however, installation inside the motor can increase it from tens of millivolts to some volts. The dynamic resolution requirement of measurement is about 70 dB and the highest line resolution needed for the spectrum analysis is about 3200 lines. Time base signal can be used to study rapid disturbances of flux caused by mechanical loading or switching of the frequency converter. Various motor failures cause specific variation to the frequency distribution of flux, so spectrum analysis is well applicable for condition monitoring. Reference measurement of each motor is required because stator winding factors, installation tolerances, operating conditions and mechanical load affect leakage flux. A broken rotor bar failure can be detected from the amplitude difference between the supply frequency and its rotor bar induced sideband. A broken rotor end ring failure can be detected by the amplitude difference between the slip frequency and the supply frequency. However, it was found that the stator current spectrum is a more reliable method of detecting both these rotor failures. The supply voltage asymmetry can also be evaluated by specific sidebands of axial flux. Turn to turn failure of the stator winding was most reliably detected by sidebands around the rotor slot pass frequencies. Equations for frequency converter supplied motors are the bases for similar equations, but the supply frequency is replaced by the output current frequency of the converter. The developed diagnostics system design for condition monitoring of ac motors includes stator current, flux coil, temperature, vibration, partial discharge, bearing current and voltage measurements. At the system diagnosis stage these measurable signals are divided to time base and frequency base signals and for each of them a fault indicator is determined. For flux coil measurements four fault indicators were found: rotor bar failure ratio, rotor end ring failure ratio, stator winding turn to turn ratio and supply voltage asymmetry operation ratio. With these failure indicators we determine failure location, state and cause. From this information a lifetime prediction of the motor is made. The results of this work are used to analyse flux coil measurements of squirrel-cage motors. In addition the research has led to a special application to monitor electric motors using an on-line condition monitoring system for paper machines and power plants.

Optical reflectance of the quasi two dimensional compound Hg₂.₈₆AsF₆ has been investigated in the optical range, 0.5 to 4 eV. The spectra clearly show a plasma edge at 3 eV. They are fitted to a Drude model and two Lorentz oscillators. From the plasma frequency and the model parameters values for the dc conductivity and the effective mass and an estimate of the crytsal anisotropy have been obtained. The results compare well with earlier electrical measurements on this compound. / Thesis / Master of Science (MSc)

Neste trabalho de mestrado são descritos o projeto, a montagem e os testes de funcionamento de uma câmara porta amostra para medidas elétricas de quatro pontas de prova dc. A estrutura da câmara porta amostra é em material cerâmico, que garante a estabilidade física e química do sistema, prolongando sua vida útil e melhorando a qualidade das análises realizadas. Este sistema permite a realização de medidas elétricas de diferentes materiais desde a temperatura ambiente até ~1500 °C em ampla faixa de pressões parciais de oxigênio. A funcionalidade da câmara porta amostras foi avaliada por meio da comparação de medidas da dependência da resistividade elétrica com a temperatura de amostras de zircônia estabilizada com ítria. Visando à aferição e a aplicação deste sistema de medidas elétricas, foram fabricados e caracterizados compósitos à base de zircônia estabilizada com ítria e nitreto de titânio, obtidos pela técnica de sinterização por plasma pulsado (\"spark plasma sintering\", SPS). As propriedades gerais destes compósitos foram investigadas por meio de análises térmicas, difratometria de raios X (DRX) e medidas elétricas de quatro pontas de prova dc, usando o sistema construído. As análises das amostras dos compósitos à base de zircônia e TiN mostraram que a técnica SPS produz amostras densas, sem reação entre as fases ou degradação do TiN por oxidação. As amostras com adição de TiN apresentaram comportamento metálico da resistividade elétrica, evidenciando a percolação do nitreto na matriz de zircônia para frações volumétricas ≤ 27 vol.%. Medidas de resistividade elétrica combinadas com análises térmicas e de DRX foram usadas para monitorar a oxidação do TiN nos compósitos em altas temperaturas. As amostras produzidas apresentam propriedades promissoras para aplicações de alta temperatura que requeiram elevada condutividade elétrica. / This study describes the design, construction, and tests of a sample holder for four-probe dc electrical measurements. The structural parts of the sample holder are built using ceramic material (alumina) that ensures physical and chemical stability, prolonging its use and the quality of experiments. The sample holder allows electrical measurements from room temperature up to ~1500 °C in a wide range of oxygen partial pressures. The functionality of the constructed sample holder was assessed by comparing measurements of the temperature dependence of the electrical resistivity of yttria-stabilized zirconia samples. To further explore the capabilities of the measuring apparatus, samples of high-temperature composites based on yttria-stabilized zirconia and titanium nitride were prepared by spark plasma sintering (SPS). The general properties of these composites were investigated by thermal analysis, X-rays diffraction (XRD), and four-probe dc electrical measurements. The study of the composites showed that SPS resulted in dense samples with no detected reaction between phases and free from TiN oxidation. Samples with TiN addition displayed metallic behavior of the electrical resistivity, evidencing that the nitride attained the percolation threshold in the oxide matrix at volume fractions ≤ 27 vol.%. Electrical measurements combined with thermal analysis and XRD were used to monitor the oxidation of TiN at high temperature. The studied composites show good properties indicating that it is a promising material for high temperature applications that require high electrical conductivity.

Neste trabalho de mestrado são descritos o projeto, a montagem e os testes de funcionamento de uma câmara porta amostra para medidas elétricas de quatro pontas de prova dc. A estrutura da câmara porta amostra é em material cerâmico, que garante a estabilidade física e química do sistema, prolongando sua vida útil e melhorando a qualidade das análises realizadas. Este sistema permite a realização de medidas elétricas de diferentes materiais desde a temperatura ambiente até ~1500 °C em ampla faixa de pressões parciais de oxigênio. A funcionalidade da câmara porta amostras foi avaliada por meio da comparação de medidas da dependência da resistividade elétrica com a temperatura de amostras de zircônia estabilizada com ítria. Visando à aferição e a aplicação deste sistema de medidas elétricas, foram fabricados e caracterizados compósitos à base de zircônia estabilizada com ítria e nitreto de titânio, obtidos pela técnica de sinterização por plasma pulsado (\"spark plasma sintering\", SPS). As propriedades gerais destes compósitos foram investigadas por meio de análises térmicas, difratometria de raios X (DRX) e medidas elétricas de quatro pontas de prova dc, usando o sistema construído. As análises das amostras dos compósitos à base de zircônia e TiN mostraram que a técnica SPS produz amostras densas, sem reação entre as fases ou degradação do TiN por oxidação. As amostras com adição de TiN apresentaram comportamento metálico da resistividade elétrica, evidenciando a percolação do nitreto na matriz de zircônia para frações volumétricas ≤ 27 vol.%. Medidas de resistividade elétrica combinadas com análises térmicas e de DRX foram usadas para monitorar a oxidação do TiN nos compósitos em altas temperaturas. As amostras produzidas apresentam propriedades promissoras para aplicações de alta temperatura que requeiram elevada condutividade elétrica. / This study describes the design, construction, and tests of a sample holder for four-probe dc electrical measurements. The structural parts of the sample holder are built using ceramic material (alumina) that ensures physical and chemical stability, prolonging its use and the quality of experiments. The sample holder allows electrical measurements from room temperature up to ~1500 °C in a wide range of oxygen partial pressures. The functionality of the constructed sample holder was assessed by comparing measurements of the temperature dependence of the electrical resistivity of yttria-stabilized zirconia samples. To further explore the capabilities of the measuring apparatus, samples of high-temperature composites based on yttria-stabilized zirconia and titanium nitride were prepared by spark plasma sintering (SPS). The general properties of these composites were investigated by thermal analysis, X-rays diffraction (XRD), and four-probe dc electrical measurements. The study of the composites showed that SPS resulted in dense samples with no detected reaction between phases and free from TiN oxidation. Samples with TiN addition displayed metallic behavior of the electrical resistivity, evidencing that the nitride attained the percolation threshold in the oxide matrix at volume fractions ≤ 27 vol.%. Electrical measurements combined with thermal analysis and XRD were used to monitor the oxidation of TiN at high temperature. The studied composites show good properties indicating that it is a promising material for high temperature applications that require high electrical conductivity.