Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T05:14:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 251736.pdf: 33848724 bytes, checksum: 8476f1ab096ff8a6112e9b9f6508a61d (MD5) / O presente trabalho aborda o estudo sobre enrolamentos para máquinas elétricas girantes, com foco no princípio da modulação dos pólos de um enrolamento, mais conhecido na indústria como PAM (Pole Amplitude Modulation). O estudo é dividido em partes, destacando-se: apresentação dos conceitos de enrolamentos para máquinas elétricas girantes, visando definir algumas nomenclaturas e equações na área de bobinagem; a variação de velocidade de uma máquina de indução através de comutações no(s) enrolamento(s), dando uma ênfase maior ao estudo do PAM. O trabalho procura compreender a física de se obter duas polaridades com um único enrolamento. Para validar o estudo, foram construídos dois protótipos, cada um utilizando uma configuração do enrolamento PAM. Os protótipos têm como objetivos: verificar a dupla polaridade; comparar a performance entre as duas configurações de PAM; e comparar com outros métodos de variação de velocidade. Os resultados obtidos comprovaram a aplicabilidade do PAM, comutando de uma polaridade para outra apenas alterando as conexões nos terminais do motor. Foi realizada uma comparação econômica do PAM com outras formas de variação de velocidade, onde o PAM se mostrou uma alternativa viável para cargas parabólicas que necessitam de variação de velocidade. This dissertation describes the theory of Pole Amplitude Modulation, commonly known in the industry as PAM. This concept is applied to windings of electrical rotating machines. The study is divided into subjects, such as: basic concepts and definitions of windings, and speed change of induction machines by switching the leads connections, with special importance to the PAM winding. The main objective of this study is to understand the feasibility of obtaining two polarities at one single winding. In order to validate the theory, two prototypes were manufactured, each one using one configuration of PAM. The experiments intend to verify the double speed and to compare the performance of the two presented configurations of PAM. The obtained results were satisfactory, with the prototypes presenting the double speed by simply switching the leads connections. An economical evaluation was made comparing the PAM to other methods of speed variation, where PAM is presented as a feasible alternative for parabolic loads which needs speed variation.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Programa de Pos-Graduação em Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2012-10-17T03:27:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T23:01:55Z : No. of bitstreams: 1 148231.pdf: 15167190 bytes, checksum: 113f3db67bc14629e12e25749047b7d0 (MD5) / Apresenta um sistema automatizado para a medição e a caracterização da perda em materiais magnéticos. Desenvolve a modelagem e a otimização da perda em enrolamentos. Apresenta um sistema automatizado para a medição desta perda e validação de modelos. Discute aspectos relacionados à modelagem e estabilidade térmica dos componentes magnéticos em estudo e propõe técnicas para a otimização de seu projeto. Abstract : The aim of this study is to contribute to the development of the core loss and winding loss modelling and design optimization techniques of the magnetic components used in high frequency static converters. In this context, an automated system for loss measurement and characterization in magnetic materials, particularly in ferrites, is, initially, presented. This system includes a specific software package that allows the accomplishment of these aims and the determination of the hysteresis loop, under sine wave or square wave excitation, within frequency and magnetic induction ranges and at different temperatures, as specified by the user. In order to minimize the measurement errors, Fourier transform algorithms and equivalent circuit parameters of some components of the system are used to compute the waveforms of interest. Experimental results illustrate the magnetic loss characterization in two ferrite grades. Next, the winding loss modelling and optimization is presented. A generalized approach, obtained through the exact solution of the problem in the cylindrical coordinate system, makes it possible to introduce some approximate solutions. Each of these solutions is studied in detail in order to establish the conditions under which it is valid. These analyses, initially carried out for sinusoidal excitation, are then extended to arbitrary periodic excitation. The winding loss modelling in multilayer windings with foil or round (single or bunched) conductors or litz wire, based on the orthogonality concept between skin and proximity effects, and an automated system for winding loss measurement and models validation are also described. Experimental results illustrate the validity of the models developed. Some aspects concerning thermal modelling and thermal stability of the magnetic components under research are emphasized and the thermal modelling of pot core magnetic components is presented. Experimental results make evident the difficulties in carrying out such modelling. Finally, new procedures are proposed for the design optimization of multiwinding transformers, energy storage inductors and coupled inductors, which take into account the optimization of the eddy-current losses in the windings.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T00:12:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Este trabalho apresenta uma generalização na arte de associar as bobinas dos enrolamentos das máquinas elétricas, ampliando as possibilidades de formação dos caminhos paralelos de corrente para a criação dos pólos magnéticos. O fundamento trata sobre a formação de uma onda de Ampère-condutores para originar a FMM e os respectivos pólos magnéticos nos enrolamentos, a partir de ondas de tensão elétrica com amplitudes menores. O trabalho é validado experimentalmente através de protótipos com os enrolamentos propostos, testes e análises comparativas com as máquinas convencionais. Criou-se uma solução para os problemas relativos ao sistema de isolamento dos Motores de Indução alimentados por Inversores de Freqüência. Esta solução foi validada experimentalmente e consiste de motores com enrolamentos generalizados associados com conversores estáticos de freqüência com múltiplas unidades inversoras. Melhorias adicionais como a "Eliminação ou Redução das Tensões de Modo Comum", "Redução dos Componentes Harmônicos nos Enrolamentos Espargidos" e "Melhoria no Método de Partida com Enrolamento Dividido (Part Winding)" são também apresentados.

Submitted by Gustavo Nascimento (gustavo.diniz@ufcg.edu.br) on 2018-02-06T14:28:39Z No. of bitstreams: 1 EDUARDO JORGE CALHEIROS JUNIOR - DISSERTACAO PPGEE 2014.pdf: 3431884 bytes, checksum: 5d6e954510b9e7405666b81ef4f13f30 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-06T14:28:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EDUARDO JORGE CALHEIROS JUNIOR - DISSERTACAO PPGEE 2014.pdf: 3431884 bytes, checksum: 5d6e954510b9e7405666b81ef4f13f30 (MD5) Previous issue date: 2014-06 / As análises de adequabilidade de equipamentos são indispensáveis para permitir que as empresas do setor elétrico conheçam as condições em que os mesmos operam, garantindo assim o desempenho dos ativos da empresa e sua disponibilidade no Sistema Interligado Nacional. Dentre os equipamentos analisados, destacam-se os transformadores de potência pelo seu alto custo e a sua importância para o sistema elétrico. Grande parte das falhas em transformadores de potência é de origem dielétrica, relacionadas com a danificação da isolação dos condutores devido às deformações mecânicas ocasionadas pelas altas correntes de curto-circuito passantes nos enrolamentos, reduzindo a vida útil do equipamento. A partir destas considerações, propôs-se avaliar os esforços eletromecânicos internos a alguns transformadores de potência presentes no sistema CHESF, por intermédio de simulações computacionais, quando da ocorrência de curto-circuito trifásico. A metodologia para as simulações consistiu em selecionar os transformadores a serem analisados e coletar as informações técnicas necessárias fornecidas pelos fabricantes. Posteriormente foram determinadas as condições sistêmicas às quais os transformadores estariam submetidos e obtidos os níveis de curto-circuito resultantes, para então efetuar as simulações propriamente ditas. Os resultados das simulações computacionais mostraram os esforços eletromecânicos estimados em quatro transformadores de potência em operação no sistema elétrico da CHESF, resultantes do efeito dinâmico da corrente de curto-circuito trifásico que percorrem os enrolamentos do transformador, considerando diferentes configurações sistêmicas. As conclusões das análises dos resultados indicaram possíveis casos de superações de limites admissíveis e revelou a importância dos aspectos construtivos dos transformadores na sua capacidade de suportar os esforços mecânicos causados por curtos-circuitos. / Analysis of suitability of equipment are indispensable for the electric sector companies meet the conditions in which they operate, thus ensuring the performance of the company's assets and its availability in the National Interconnected System (Sistema Interligado Nacional). The power transformers are included among the analyzed equipment due to its high cost and importance for the electrical system. Most faults in power transformers is of dielectric origin, related to insulation damage due to mechanical deformations, caused by the high short-circuit currents in the windings, reducing the life of the equipment. Then, it was proposed to evaluate the internal electromechanical efforts to some power transformers present in the CHESF system, through computer simulations, in the event of a three-phase short circuit. The methodology for the simulations consisted to select the transformers to parse and collect the necessary technical information provided by the manufacturers. Later, certain systemic conditions in which the transformers would be subjected were defined, it was obtained the resulting short circuit levels and then was performed the simulations themselves. The results of the computer simulations showed the electromechanical efforts estimated at four power transformers in operation in the CHESF electrical system, resulting from the dynamic effect of three-phase short-circuit current that run through the windings of the transformer, considering different systemic configurations. The conclusions of the analysis results indicated possible cases of overruns of permissible limits and reveal the importance of the transformers constructive aspects in their ability to withstand the mechanical stress caused by short circuits.

Submitted by Amanda Freitas (amanda.freitas@ufpe.br) on 2015-04-17T13:47:41Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO João Marcus Pereira Lima e Silva.compressed.pdf: 3614233 bytes, checksum: 23563e62671e2a1ac7b7a0032bfaab6b (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-17T13:47:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO João Marcus Pereira Lima e Silva.compressed.pdf: 3614233 bytes, checksum: 23563e62671e2a1ac7b7a0032bfaab6b (MD5) Previous issue date: 2013-07-31 / O objetivo deste trabalho é apresentar uma proposta de modelagem abordando os circuitos internos de rotor destinada, à determinação das correntes presentes nestes. As simulações foram relizadas em MATLAB/SIMULINK® usando equações de fluxo. Também é mostrado o comportamento das correntes com a variação da velocidade da máquina a partir da resolução do sistema de equações resultante do modelo a parâmetros de circuito, parâmetros esses que são obtidos a partir dos dimensionais da máquina e dos materiais dos quais ela é constituída. Também são mostradas equações para obtenção das frequências de banda da fundamental, que são as indicadoras da existência de circuitos interrompidos. Estão inclusos também resultados da aplicação em um caso real para uma máquina de 150 MVA, contemplando variações de valores mecânicos da máquina, a exemplo da medida do encaixe entre a barra e o anel de curto-circuito (end ring) ou o valor da medida da parte inclinada das bobinas estatóricas e as distribuições de corrente nas barras por polo. Também são mostradas as formas de se calcular os parâmetros que alimentarão tanto as simulações, quanto o sistema de equações destinado à determinação das correntes, bem como o comportamento de cada corrente em cada barra com a variação do escorregamento. As dinâmicas de torque, ângulo de carga, correntes de armadura e velocidades do eixo da máquina são expostas para o caso de uma máquina sadia, ou seja isenta de defeitos, e de uma máquina defeituosa apresentando um circuito interrompido.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This thesis aims to study the changes that may occur in transformer parameters when any type of deformation is caused in its windings. To verify such effects, it will be analyzed possible variations in electrical, magnetic and mechanical parameters, which may indicate a lifetime decay of such equipment. To conduct this work, it will be used two computational tools for transformer modeling: ATP (Alternative Transient Program) and FLUX 3D which employs the finite element method. Some deformations are then applied in the transformer windings in order to verify the aforementioned parameters. Therefore, with such studies and techniques able to detect mechanical deformations in transformer windings, a computer methodology is developed for carrying out a diagnosis before such kind of failure removes the transformer from operation. / Esta tese tem como objetivo estudar as alterações que possam ocorrer nos parâmetros de transformador quando algum tipo de deformação incidir em seus enrolamentos. Para a verificação de tais efeitos, optou-se por analisar possíveis variações em parâmetros elétricos, magnéticos e mecânicos as quais podem indicar um decaimento na vida útil de tal equipamento. Para o desenvolvimento de tal estudo optou-se por utilizar duas ferramentas computacionais para modelar o transformador: o software ATP (Alternative Transient Program) e o programa FLUX em sua versão 3D, o qual emprega o método de elementos finitos. Deformações serão aplicadas nos modelos e análises realizadas para a verificação dos parâmetros supracitados. De posse de tais análises e de técnicas já utilizadas para a detecção de deformações mecânicas nos enrolamentos de transformadores, será apresentada uma metodologia computacional para a realização de tal diagnóstico, antes que este tipo de falha possa retirar o transformador de operação. / Doutor em Ciências

Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-07-06T16:57:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AnaliseMultifisicaExperimentos.pdf: 2773062 bytes, checksum: 331027fa4dfc895ffb85d73cd6d68af7 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-08-09T14:48:06Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AnaliseMultifisicaExperimentos.pdf: 2773062 bytes, checksum: 331027fa4dfc895ffb85d73cd6d68af7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-09T14:48:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AnaliseMultifisicaExperimentos.pdf: 2773062 bytes, checksum: 331027fa4dfc895ffb85d73cd6d68af7 (MD5) Previous issue date: 2017-04-12 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / As Redes de Bragg oferecem novas possibilidades para se monitorar de forma precisa a temperatura do rotor de hidrogeradores. Dezenas de sensores podem ser montados em série em uma única fibra e ser usados para medir a temperatura em diversos pontos do enrolamento do rotor. Tais sensores são instalados diretamente na superfície do enrolamento do rotor sendo isolados termicamente do ar por uma camada de silicone. Por causa do gradiente de temperatura nesta estrutura, o sensor fica exposto a estresses termomecânicos que podem vir a deformá-lo. Como os sensores baseados em Redes de Bragg são sensíveis tanto à temperatura com à deformação mecânica, o conhecimento de cada efeito separadamente torna-se necessário para garantir que as leituras de temperatura não sejam afetadas pela deformação mecânica. Resultados experimentais obtidos em maquete que simula o enrolamento do rotor com termistores e sensores baseados em Redes de Bragg mostraram que as leituras de temperatura feitas pelos sensores ópticos à Redes de Bragg estavam cerca de 4,5°C superiores àquelas feitas pelos termistores usados como referência. Simulações multifísicas foram conduzidas para calcular a deformação e a temperatura no conjunto de montagem do sensor óptico. Os resultados teóricos e experimentais estão em acordo e mostram que o gradiente de temperatura através do conjunto de montagem do sensor óptico é suficiente causar uma deformação capaz de fazer surgir um tensão axial no sensor provocando um erro de leitura. / Fiber Bragg gratings (FBGs) offer new possibilities to monitor accurately the rotor temperature. Dozens of sensors can be mounted in series in a single fiber and used to measure the temperature in several points of the rotor winding. Such sensors installed directly on the rotor winding surface are thermally isolated from the cooling air by a silicone layer. Because of the temperature gradient in this structure, the sensor is exposed to thermo-mechanical stresses and therefore can be deformed. Since the FBG probes are sensitive to both temperature and strain, the knowledge of each effect separately is necessary to ensure that the temperature readings are not affected by strain. Experimental results obtained in rotor winding mockup tests with thermistors and FBG sensors show that the temperature readings by the FBG are 4.5°C above the temperature defined by the thermistors which were used as references. Multi-physics simulations were carried out to calculate the strain and temperature in the FBG assembly. The theoretical and experimental results are in a good agreement and show that the temperature gradient across the FBG sensor assembly is sufficient to cause a strain that induces an axial stress in the FBG sensor causing an error in the temperature reading.