Orientador: Cláudio Kitano / Banca: Ricardo Tokio Higuti / Banca: Josemir Coelho Santos / Resumo: Os transformadores de potencial baseados em tecnologia óptica têm sido desenvolvidos com as finalidades de melhorar o desempenho da proteção e medição dos sistemas elétricos de potência, para monitorar a tarifação do consumo ou a qualidade da energia desses sistemas. Apesar da tecnologia já consolidada dos transformadores para instrumentos convencionais, as versões ópticas possuem diversas vantagens, tais como: medições mais precisas, menor peso, reduzida necessidade de manutenção, facilidade na isolação física e galvânica, maiores faixa dinâmica e largura de banda, além dos enlaces de transmissão e recepção de sinais serem menos susceptíveis às interferências eletromagnéticas. Esses transformadores de potencial podem ser projetados em torno dos moduladores eletro-ópticos de amplitude que, por sua vez, podem ser baseados no efeito eletro-óptico em cristais que apresentam essa propriedade, em que a diferença de fase óptica induzida entre os modos ordinário e extraordinário pode ser relacionada à tensão elétrica aplicada. As medições foram realizadas para duas diferentes configurações: a primeira, dedicada a medir baixas tensões, apresenta campo elétrico externo aplicado na direção Z e propagação óptica na direção X dos eixos principais do cristal. Na segunda configuração, voltada para a medição de tensões mais elevadas (kV), a célula Pockels apresenta campo elétrico externo aplicado na direção Y e propagação óptica na direção Z (eixo óptico) do cristal. Para ambas as configurações foram usados cristais eletro-ópticos de Niobato de Lítio. Nesta dissertação de mestrado, relata-se a aplicação de diferentes formas de ondas periódicas à célula Pockels, a fim de realizar a medição óptica dessas funções comparando-se, posteriormente, os sinais de entrada e saída. Fazendo uso do... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Optical voltage transformers have been developed in order to enhance the performance of protection and measurement circuits in electric power systems, to monitor energy tax revenues and power quality of these systems. Although the technology for conventional instrument transformers has been consolidated for years, optical versions of these devices have several advantages, such as: more accurate measurements, lower weight, reduced maintenance requirements, easer insulation and isolation, higher dynamic range and bandwidth, and less susceptibility to electromagnetic interference when optical fiber links between transmitter and receiver are used. Such optical voltage transformers can be designed based on amplitude electro-optical modulator principle, and on Pockels cell devices. In turn, this last can be built according to the electro-optic effect in non-centro-symmetrical crystals, where the induced induced optical phase shift between ordinary and methods extraordinary modes can be directly related to applied voltage. Measurements were performed for two different sensor configurations: the first one is dedicated to measuring low voltages (few hundred of volts), in which the external electric field is applied in the Z direction (optical axis) and the optical propagation is in the X direction of principal axes of the crystal. In the second configuration, dedicated to measuring higher voltages (tens of kV), the external electric field is applied in the Y direction and optical propagation is in the Z direction of the crystal. For both configurations Lithium Niobate crystals were used. In this dissertation, the Pockels cell is driven by periodic waveform voltages, the photo detected signal is acquired and computationally processed, and the comparison between input and demodulated signals are compared. By using the Sampled Piece-Wise... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Cláudio Kitano / Banca: Ricardo Tokio Higuti / Banca: Regina Célia da Silva Barros Allil / Resumo: O grupo de estudos do Laboratório de Optoeletrônica (LOE) da FEIS-UNESP trabalha há vários anos na área de interferometria óptica. A expressão geral da transmissão (razão entre o retardo de fase e a tensão aplicada) de um modulador eletro-óptico de intensidades é idêntica à expressão do sinal fotodetectado na saída de um interferômetro de dois feixes. Em 2012, um novo método de detecção interferométrica de fase óptica foi desenvolvido no LOE, sendo denominado de método de segmentação do sinal amostrado (SSA). Este método é imune ao fenômeno de desvanecimento, é capaz de mensurar o valor da diferença de fase quase-estática entre os braços do interferômetro, consegue medir o tempo de atraso entre o estímulo e a resposta, é pouco sensível ao ruído eletrônico, apresenta excelente resolução, tem ampla faixa dinâmica, permite caracterizar dispositivos não-lineares e pode operar com uma grande variedade de sinais periódicos não-senoidais. Beneficiando-se dessas informações, promoveu-se uma adaptação do método SSA para fins de se implementar um sensor óptico de tensão (SOT) elevada, a base do efeito eletro-óptico linear em cristais de niobato de lítio. O trabalho desenvolvido nesta dissertação se insere nesta linha de pesquisa, porém, ao contrário de trabalhos pregressos realizados no LOE, onde o sinal fotodetectado era amostrado por um osciloscópio digital e processado em microcomputador, agora, empregam-se processadores digitais de sinais (DSPs) tanto para amostrar quanto processar o sinal. Operando-se com a placa eZdspF28335, de ponto-flutuante, foram executadas medições da forma de onda de sinais de alta tensão, em 60 Hz e com elevado conteúdo de harmônicas superiores. Desta forma, gráficos de linearidade (relação entre o retardo induzido versus tensão elétrica aplicada)... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The Optoelectronic Laboratory (OEL) research group has been working for many years in the optical interferometry field. The general expression for the transmission (phase shift and drive voltage ratio) of an electro optic amplitude modulator is identical to the photo-detected signal at the output of a two-beam interferometer. In 2012, a new interferometry method for optical phase detection was developed at OEL, named Sampled Piece-Wise Signal (SPWS) method. This method, which is immune to fading, is used to measure the value of the quasi-static optical phase difference between the arms of the interferometer. The method has small influence from to electronic noise, provides excellent resolution, has a wide dynamic range, and allows the characterization of non-linear devices. Furthermore, the SPWS method is used to measure the time delay between stimulus and response and may operate with a wide variety of non-sinusoidal periodic signals. In this work the SPWS method is adjusted aiming the high voltage measurement by using an optical voltage sensor (OVT) based on the linear electro-optic effect in lithium niobate crystals. Unlike previous studies realized at OEL, where the photo-detected signal was acquired by a digital oscilloscope and processed with a microcomputer, a digital signal processor (DSPs) is employed for both signal acquisition and processing. Measurements of high voltage signal waveforms, at 60 Hz and with higher harmonic content, were performed using the eZdspF28335 card, with floating-point operation. Thus, OVT linearity (induced phase shift versus drive voltage) and frequency response curves were obtained. The spectrum of the high voltage signal was calculated, and hence, parameters such as THD (Total Harmonic Distortion) and IHD (Individual Harmonic Distortion) could be determined. Two different OVT configurations were tested... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre