Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T18:27:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 292638.pdf: 3160446 bytes, checksum: 9eb1d3405b4e50acd60975546390fa85 (MD5) / Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de uma bancada experimental para ensaios de estatores montados sob campos rotacionais. A bancada trabalha associada a um dispositivo eletromagnético, desenvolvido pelo GRUCAD em conjunto com a empresa EMBRACO, chamado por core tester, onde os estatores são acoplados. São realizados testes em amostras de três tipos diferentes de aços, levantando-se principalmente seus valores de perdas magnéticas. Outras maneiras de avaliação de desempenho eletromagnético dos três aços são realizadas. Os aços são comparados entre si em três métodos experimentais de testes: bancada desenvolvida, através do quadro de Epstein e através de um método chamado por ring coil. Ensaios dos estatores em motores com o dinamômetro também são apresentados, estabelecendo-se um valor de referência de desempenho para cada material estudado. Outras possibilidades de utilização da bancada experimental são apresentadas, como o seu uso na detecção de defeitos de fabricação em pacotes de estatores montados.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-25T19:47:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 298793.pdf: 2114397 bytes, checksum: a7f5d85d9e18c28e28d88f1fd37cdd36 (MD5) / Esta dissertação descreve e compara o desempenho de duas abordagens distintas baseadas em dois estágios para incorporar os benefícios da medição fasorial sincronizada na estimação de estados em sistemas de potência. As principais características destas estratégias são: a manutenção da estrutura dos estimadores baseados em sistemas SCADA e a capacidade produzir estimativas baseadas em medidas fasoriais mesmo quando a rede elétrica não é observável com respeito a estas medidas. Na primeira abordagem, as estimativas obtidas no primeiro estágio com o processamento das medidas do sistema SCADA são consideradas por um segundo estimador baseado em medidas fasoriais sob a forma de informações a priori sobre os estados. O algoritmo utilizado nesta última etapa é baseado na versão de três multiplicadores das rotações ortogonais de Givens que, além de melhorar a robustez numérica, acomoda facilmente informações a priori, e com um custo computacional adicional virtualmente zero. O segundo método proposto é baseado na teoria de Fusão de Dados de Múltiplos Sensores, campo de pesquisa pertencente à área de Processamento de Sinais. De acordo com esta estratégia, dois vetores de estados estimados são obtidos processando-se independentemente os conjuntos de medidas dos sistemas SCADA e de medição fasorial sincronizada. Estas estimativas são combinadas através da aplicação da teoria de fusão de dados, gerando em um vetor ótimo de estados estimados. Resultados obtidos para três sistemas-teste do IEEE confirmam as propriedades mencionadas dos estimadores propostos e demonstram que a incorporação das medidas fasoriais contribui para a melhoria da qualidade das estimativas finais.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-25T20:43:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 301366.pdf: 7046136 bytes, checksum: ad43ecbaa17687287f61b4d1b8ddc81d (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T20:54:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 292666.pdf: 6322313 bytes, checksum: 2a60d970de704de937d8df4d1f50fcf7 (MD5) / Ferramentas de simulação dinâmica de sistemas de potência são a base para realização de estudos elétricos relacionados à operação de sistemas em tempo real. Dessa forma, a confiança nos resultados desses estudos está diretamente ligada à qualidade dos modelos utilizados. Neste contexto, o presente trabalho investiga a validação de modelos dinâmicos de unidades geradoras utilizando dados de perturbações em sistemas de potência obtidos por Sistemas de Medição Fasorial Sincronizada (SPMS - Synchonized Phasor Measurement Systems). Para tanto, é empregada a técnica de simulação dinâmica híbrida, que permite o playback de medições no processo de simulação. São discutidos aspectos da formulação matemática da técnica, bem como detalhes da implementação de um protótipo para validação dos conceitos envolvidos. Utilizando o protótipo desenvolvido, foram realizados estudos de sensibilidade, avaliando-se características quantitativas e qualitativas de sinais associados à unidades geradoras (potência ativa e reativa) frente à desvios individuais nos parâmetros dinâmicos dos modelos. Com base nesses resultados, foi proposta uma metodologia baseada em regras para ajuste manual de parâmetros de unidades geradoras. Utilizou-se uma plataforma de simulação em tempo real (RTDS - Real Time Digital Simulator) para se obter dados fasoriais de terminais de unidades geradoras com objetivo de testar a validade da metodologia de ajuste proposta. Os resultados obtidos demonstraram o potencial da técnica de simulação híbrida, que, aliada aos sistemas de medição fasorial, se mostrou promissora em estudos de validação de modelos dinâmicos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T21:30:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 297024.pdf: 16024434 bytes, checksum: b77841cad08b1e2627efc11beb3f5227 (MD5) / Este trabalho apresenta uma síntese de diversos métodos de proteção de anti-ilhamento residentes no conversor eletrônico aplicado a sistemas de geração distribuída utilizando tecnologia solar fotovoltaica. É realizado um estudo minucioso dos vários métodos conhecidos passivos e ativos presentes na literatura. É feita a escolha do método passivo de detecção por frequência e tensão e detecção por salto de fase de tensão para aplicação no desenvolvimento do trabalho. Também é realizada a sua implementação em um conversor monofásico de 1kW de estrutura ponte-completa operando em modo de injeção decorrente na rede elétrica. É executado seu estudo por simulação numérica utilizando o software PSIM. Por fim, é montado o protótipo e, consequentemente, realizado os respectivos ensaios de laboratório para a validação do conhecimento apresentado e desenvolvido neste trabalho. / This work presents an overview of various anti-islanding schemes contained in electronic converters applied to distributed generation systems using solar photovoltaic technology. A detailed study is conducted of various active and passive schemes in the literature. A choice is made of the passive method of frequency and voltage detection and phase jump detection to be used in the developed work. Its implementation is also done in a 1kW single-phase converter with full-bridge structure to operate in current njection e conventional power grid. A study by using numeric simulation in PSIM software and finally, a prototype has been performed and consequently it#s laboratory tests to validate the knowledge presented and developed in this work.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T23:33:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 295253.pdf: 6955927 bytes, checksum: f0a8c2f719b877bf23d5bd697c93df01 (MD5) / Neste trabalho é apresentado um estudo inicial e uma aplicação do conversor TAB (Triple Active Bridge), com uma de suas portas podendo operar como carga ou fonte. Um painel fotovoltaico, forçado a operar no seu ponto de máxima potência por um conversor SEPIC, que funciona como MPPT (Maximum Power Point Traking), injetando energia em uma das portas do TAB, sempre que há disponibilidade de sol. O sistema de controle é composto por dois compensadores PI, implementados em um DSP (Digital System Processing) e mantém as tensões nas portas reguladas no valor desejado. O acoplamento, naturalmente existente nas malhas de controle do conversor TAB, é superado colocando-se as malhas com velocidades de ação bem diferentes. Resultados experimentais são apresentados, validando a parte teórica. Além disso, é feito um estudo do conversor DAB (Dual Active Bridge), no qual suas principais relações matemáticas são determinadas e apresentadas. São também apresentados os modelos de controle para o conversor DAB e TAB, destacando-se a modelagem por gyrator.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T00:09:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 289373.pdf: 646003 bytes, checksum: e3777200f213a115c3d5491a609cc5de (MD5) / Este trabalho propõe um método unificado para a estimação conjunta de estados e topologia em sistemas de potência. O método proposto estima as variáveis analógicas do sistema de potência e valida a topologia atual da rede em um único procedimento. Isto é possível mediante a formulação do problema de estimação de estados como um problema de otimização cuja função objetivo inclui tanto os resíduos das medidas analógicas quanto as restrições operacionais relacionadas aos status dos ramos chaveáveis. A contribuição dos resíduos para a função objetivo se dá sob a forma do tradicional critério dos mínimos quadrados ponderados (MQP), enquanto que as restrições operacionais associadas aos ramos chaveáveis compõem termos do tipo mínimos valores absolutos ponderados (MVAP). A dissertação apresenta a base teórica para a coestimação de estados e topologia, bem como a solução do problema de otimização correspondente através de uma aplicação especializada do método Primal-Dual de Pontos Interiores. Após ilustrar as etapas do método proposto com o auxílio de um sistema-exemplo de pequeno porte, seu desempenho é avaliado através da aplicação a dois sistemas-teste: a rede de 24 barras do IEEE anteriormente utilizada na literatura em estudos de estimação de estados generalizada, e uma rede real de uma concessionária brasileira. Os resultados obtidos indicam que a abordagem unificadora proposta é muito promissora para a modelagem em tempo real de sistemas elétricos de potência.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-26T03:35:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 299670.pdf: 3291576 bytes, checksum: b37ddfab2ad595f22a800f70104558a1 (MD5) / Sabe-se da literatura que o envelhecimento magnético está associado à precipitação de carbetos e/ou nitretos, que afetam a movimentação de paredes de domínios magnéticos, aumentando a coercividade e a energia dissipada em forma de calor. Com o objetivo de avaliar a influência do tratamento térmico descarbonetante no envelhecimento de aços elétricos, três tipos de aço GNO de baixa eficiência foram tratados em dois ciclos de tratamento diferentes: um em atmosfera úmida, outro em atmosfera seca. Em seguida, os aços já tratados foram submetidos a um tratamento térmico de envelhecimento magnético acelerado, em três temperaturas diferentes: 190ºC, 210ºC e 230ºC. Foi mostrado que apenas dois dos aços tratados a seco apresentaram envelhecimento, e que as perdas histeréticas foram as que apresentaram maior aumento. Com o auxílio do método de Arrhenius, foi estimado o tempo necessário para que os aços elétricos atingissem o máximo nível de perdas em condições normais de operação de um compressor hermético. / From literature it is known that magnetic aging is associated with the precipitation of carbides and/or nitrides. These particles affect the magnetic domain wall's movement, increasing the coercivity and the losses. In order to evaluate the influence of heat treatment in aging, three types of low efficiency GNO electrical steel were treated in two different cycles, one in a wet atmosphere, the other in a dry atmosphere. After these treatments the steels have been subjected to three different aging temperatures: 190°C, 210°C and 230ºC. It was shown that only two steel from the dry cycle had aging, and the hysteresis losses showed the greatest increase. Using the Arrhenius method, we estimated how long the electrical steels can work under normal operation temperature of a hermetic compressor until reach their maximum losses level.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T05:22:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 299182.pdf: 6281741 bytes, checksum: 79ef2e3a6fdfafcc09d050fa26e758c2 (MD5) / A máquina assíncrona trifásica é um equipamento extremamente difundido no universo das máquinas elétricas girantes. Ao operar como motor, ela transforma energia elétrica em força motriz bastante útil ao acionamento de cargas industriais. Operando como gerador, converte a energia dos ventos ou de pequenos aproveitamentos hidráulicos em energia elétrica. De um modo geral, a máquina assíncrona trifásica apresenta duas modalidades construtivas para seus rotores: gaiola e bobinado. A máquina assíncrona de gaiola é a de construção mais simples e tem ampla utilização pelo mercado. A modalidade de rotor bobinado destaca-se pelo acesso ao circuito rotórico e por oferecer melhores condições de controle operacional. Muito versátil em aplicações industriais e na geração eólica, a máquina assíncrona trifásica de rotor bobinado tradicional apresenta a inconveniência de requerer o uso de escovas e anéis de deslizamento no acesso ao seu circuito rotórico, o que implica em elevadas taxas de manutenção, menor confiabilidade e maiores custos operacionais. O uso do transformador rotativo trifásico permite o acesso ao circuito do rotor bobinado da máquina assíncrona, dispensando o uso de escovas e anéis de deslizamento. Originalmente concebido ao uso em aplicações aeroespaciais, o transformador rotativo caracteriza-se pela eliminação dos problemas associados às escovas e aos anéis de deslizamento e pela moderada influência no comportamento da máquina assíncrona de rotor bobinado. A máquina assíncrona trifásica de rotor bobinado duplamente alimentada por meio de transformador rotativo é o foco deste estudo. A análise conceitual do transformador e seus aspectos construtivos são partes integrantes deste trabalho. A construção de um protótipo, a realização de ensaios e a concepção de modelos em regime permanente e em regime dinâmico permitem uma ampla exploração do tema. A utilização do transformador rotativo apresenta-se como uma solução técnica bastante interessante e promissora para o aumento da confiabilidade da máquina assíncrona trifásica de rotor bobinado / The three-phase asynchronous machine is extremely widespread equipment in the universe of electric rotating machines. When operated as motor, the machine transforms electrical energy into useful driving force to industrial loads. Operating as a generator converts the energy of wind or small hydraulics plants in electric power. In general, the three-phase asynchronous machine has two rotor design concepts: cage and wound. The cage asynchronous machine has simple construction and is largely used in the market. The wound rotor stands out by the access to the rotor circuit and for providing better operational control. Very versatile in industrial applications and wind generation, the traditional wound rotor asynchronous machine has the inconvenience of requiring the use of brushes and slip rings to permit access to rotor circuit, which implies a high rate of maintenance, lower reliability and higher operating costs. The use of three-phase rotary transformer provides access to the wound rotor circuit of asynchronous machine, eliminating the use of brushes and slip rings. Originally designed for use in aerospace applications, the rotary transformer is characterized by the elimination of problems associated with brushes and slip rings and the moderate influence on the behavior of wound rotor asynchronous machine. The three-phase wound rotor asynchronous machine doubly fed by rotary transformer is the focus of this study. The conceptual analysis of the transformer and its constructive aspects are parts of this work. The construction of a prototype, testing execution and development of steady state and dynamic models allow a broad exploration of the theme. The use of the rotary transformer is a technical solution very interesting and promising to increase the reliability of three-phase wound rotor asynchronous machine.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T13:48:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 234093.pdf: 1974795 bytes, checksum: d619d0a1a60bc8eb40339d54f6faaffe (MD5) / O crescente aumento da demanda e os altos custos na construção de novas unidades geradoras, o esgotamento das grandes fontes primárias e os grandes problemas ambientais causados por estas construções fazem com que a Geração Distribuída esteja cada dia mais presente em nossos sistemas e conectadas à rede local, seja ela de distribuição, subtransmissão ou mesmo de transmissão.