Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-19T08:47:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T21:23:19Z : No. of bitstreams: 1 175569.pdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / No acionamento de máquinas elétricas sempre se procurou máquinas que permitissem controlar o torque e consequentemente a velocidade com grande flexibilidade. Por outro lado na geração de energia elétrica, sempre se procura formas alternativas de energia que não poluam ou agridam o meio ambiente. O custo da energia elétrica vem aumentando devido a escassez dos recursos naturais e como conseqüência procura-se maximizar a eficiência do conjunto máquina primária e gerador. Uma boa solução para maximizar o rendimento da geração de energia elétrica é a Máquina Assíncrona Duplamente Alimentada. O presente trabalho propõe-se a estudar a Máquina Assíncrona Trifásica Brushless ligada em Cascata Duplamente Alimentada (MATBCDA). É mostrado a base do funcionamento da MATBCDA quando conectada na ligação "MAIS" e ligação "MENOS". São analisados em detalhes os parâmetros da máquina, tais como: indudância de dispersão, indutância mútua, indutância magnetizante e resistência dos enrolamentos. É estudado e elaborado o modelo dinâmico da MATBCDA, tomando como base a teoria do sistema de eixos de referência. Com base no modelo dinâmico é feita a análise dinâmica da MATBCDA integrando as equações diferenciais pelo método de Runge Kutta de quarta ordem. Esta análise abrange a máquina funcionando como motor e como gerador. Para completar a análise da MATBCDA é estudado o regime permanente da máquina, focando principalmente o funcionamento como motor ou gerador com fator de potência pré-estabelecido. A grande vantagem da MATBCDA é o fato dela funcionar como motor e como gerador sem necessidade de escovas, minimizando os problemas de manutenção.

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.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T16:47:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T17:01:39Z : No. of bitstreams: 1 161645.pdf: 3274649 bytes, checksum: 520924750ff5ee593d0bbf924b0794c9 (MD5) / Este trabalho apresenta uma abordagem respeito ao Serviço Ancilar de Suporte de Reativos e seu impacto sobre o máximo carregamento do sistema, considerando o ambiente desregulamentado existente no Setor Elétrico. O objetivo é contribuir com o desenvolvimento de metodologias na definição dos custos associados ao suporte de potência reativa. Para tanto, propõe-se uma função custo de geração de potência reativa, que relaciona aspectos econômicos e técnicos existentes dentro do sistema de potência a partir das características das máquinas síncronas. Em primeiro lugar, este trabalho representa a capacidade de geração de potência ativa de uma máquina síncrona, em função da potência reativa sendo gerada, a partir da curva de capabilidade da máquina. Posteriormente, associa o custo de oportunidade perdida de gerar potência ativa ao custo de geração de reativos. Esta função custo de reativos é modelada num problema de Fluxo de Potência Ótimo Reativo Parametrizado nas cargas ativas e reativas. A solução deste problema é acompanhada, usando o método da continuação, para incrementos no parâmetro das cargas, até o limite de máximo carregamento do sistema de potência

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.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-17T10:31:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:11:45Z : No. of bitstreams: 1 182786.pdf: 6101012 bytes, checksum: 8c6d349d0f4ed356b185b3b57401f064 (MD5) / Na análise moderna de sistemas elétricos de potência, é essencial ter à disposição modelos matemáticos confiáveis dos seus diversos componentes, de modo que se possa estudar o seu comportamento através de simulações digitais. Este trabalho trata do levantamento do modelo matemático do sistema de excitação de um gerador síncrono, a partir dos seus diagramas eletroeletrônicos. Trata também da sua validação, por meio da comparação dos resultados de simulações digitais feitas com o modelo e registros de ensaios de campo, efetuados durante o processo de comissionamento do equipamento. A abordagem empregada procura evidenciar aspectos práticos do levantamento das funções de transferência em geral ignorados em estudos acadêmicos, nos quais essas funções não são de fato levantadas ou construídas, mas já existem de forma padronizada. Ao longo do trabalho, a operação de cada componente do sistema estudado é explicada e discutida em profundidade, para o que são também abordados aspectos pertinentes da operação e proteção de um sistema elétrico de potência. Ênfase especial é dada ao desempenho do sistema de excitação como um todo, em que são analisadas as possibilidades de interação entre seus componentes. Sob certas circunstâncias, as ações individuais desses componentes podem ser conflitantes, e cuidados especiais devem ser tomados para assegurar o funcionamento harmônico do sistema.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-25T08:11:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 303778.pdf: 6180783 bytes, checksum: 7527e4ebce338d2a006376414c378891 (MD5) / Recentemente, nota-se um aumento crescente na preocupação com as causas ambientais. Em escala mundial, a consciência ecológica e, em particular, a aceleração do aquecimento global pela emissão de gases de usinas termoelétricas, têm aumentado cada vez mais a pressão sobre os fabricantes de máquinas elétricas no sentido de disponibilizar produtos de alta eficiência. Os motores síncronos de partida direta com ímã permanente (LSPM) podem ser considerados uma alternativa ao motor de indução convencional por oferecer alta eficiência e fator de potência elevado. Neste trabalho, é apresentada uma introdução inicial a respeito dos motores síncronos. Também são destacadas as características construtivas importantes para o projeto deste tipo de motor. O efeito da geometria do estator e rotor no funcionamento assíncrono do motor LSPM é analisada através de uma nova proposta de modelagem. O efeito do torque de freio gerado pelo magneto é estudado e aplicado à teoria do motor de indução de modo a gerar um método completo de modelagem. Finalmente, uma comparação entre os resultados das simulações e dos experimentos é apresentada, e em sequencia, são apresentadas as conclusões e sugestões para trabalhos futuros. / In recent years, there has been a significant increase in awareness of environmental issues. Worldwide concern for the environment and, in particular, the acceleration of global warming by the emission of gases from power stations is leading to growing pressure on manufacturers to produce higher efficiency electrical machines. Linestart permanent magnet (LSPM) motor is noted as an alternative to the conventional induction motor because it offers a very high efficiency and high power factor. In this work, a initial background about synchronous motors is given. Also, the important constructive characteristics are explained in order to give the reader a better idea about the challenges involved in the motor design. The effects of stator and rotor geometries on the asynchronous behavior of the LSPM motor are analyzed using a new proposed analytical modeling. The effect of the magnet braking torque was studied and applied to the current induction motor theory to generate the complete simulation method. Finally, a comparison between simulation and experimental results is presented, which is followed by the conclusions and suggestions for further studies.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-10-13T04:10:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334817.pdf: 7368107 bytes, checksum: 648846995211b2d650e7eb6504cfe1f4 (MD5) Previous issue date: 2015 / O uso de modelos analíticos para máquinas elétricas continua sendo de grande importância tanto em seu projeto quanto na análise de seu funcionamento. Este trabalho aborda a análise de motores de indução com rotor gaiola de esquilo (MI-RGE) a partir de equações analíticas, utilizando o modelo por fase em regime permanente, a fim de obter o comportamento do MI-RGE desde sua partida até a velocidade de operação. Para tanto, utilizam-se como dados de entrada as características dimensionais e do enrolamento do motor e são empregadas formulações para considerar os efeitos de saturação e de penetração de campo. Essas formulações são apresentadas e discutidas no âmbito da aplicação dessa dissertação, comparadas com resultados de um software de um fabricante de motores e com dados de ensaio. São analisadas as características de torque e corrente em relação à velocidade e torque, corrente, fator de potência e rendimento em condição nominal. Os resultados apontam para grande relevância dos efeitos de saturação e penetração de campo no motor e uma boa concordância entre o comportamento do MI-RGE esperado e obtido pela formulação implementada.<br> / Abstract : The use of analytical models for electrical machines remains as an important tool in their design, as well as in their analysis. This work deals with the analysis of induction motors with squirrel cage rotor (MIGER) using analytical equations and the steady state by single phase in order to obtain the MI-GER behavior since its start up to rated speed operation. For this purpose, dimensional characteristics and the motor winding are used as input and formulations to take in account the effects of saturation and skin effect are used. These formulations are presented and discussed in the implementation of this dissertation, compared to results from a software of a motor manufacturer and test data. It is observed the characteristics of torque and current versus speed and torque, current, power factor and yield in nominal condition. The results show great importance of the effects of saturation and field penetration in the MI-RGE and a good agreement between the MI-GER behavior expected and obtained by implemented formulation.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:24:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 322210.pdf: 7948540 bytes, checksum: 6cad810fc9704edbf02b8bd7f7cd9ac4 (MD5) Previous issue date: 2013 / Este estudo envolve o projeto e o desenvolvimento de um dispositivo eletromagnético trifásico para análise de perdas magnéticas em estatores de máquinas elétricas girantes. O trabalho foi amparado por uma revisão bibliográfica que motivou a confecção de uma bancada experimental, desenvolvida pelo GRUCAD em conjunto com a empresa WEG Equipamentos Elétricos. Durante o trabalho são avaliadas principalmente as perdas magnéticas nas chapas de aço para fins elétricos no formato de um estator de um motor elétrico de indução trifásico. São avaliados três fornecedores de um mesmo tipo de chapa de aço, para fins de comparação entre os resultados obtidos por três métodos experimentais diferentes, a saber: quadro de Epstein, ensaio em motores elétricos de indução trifásicos completos e bancada experimental desenvolvida. <br> / Abstract : This study approaches the design and development of a three-phaseelectromagnetic device for analysis of magnetic losses in the stators ofrotating electric machines. It was supported by a literature review thatled to the construction of an experimental bench that was developed byGRUCAD and WEG Electric Equipments company. The proposedmethod allows a faithful evaluation of the magnetic losses taking placein the stator core of a three phase induction motor. For comparativepurposes, three suppliers of the same type of electrical steel sheets areevaluated using three different experimental methods, namely: theEpstein frame test, the no-load test with complete three phase inductionmotor, and the proposed electromagnetic device.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T20:58:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 195467.pdf: 10891627 bytes, checksum: 2d272303ea5934ed0cb65010246742df (MD5) / Diversos trabalhos têm sido desenvolvidos com o objetivo de melhor compreender o comportamento dos materiais magnéticos submetidos a campo rotacional. A medição e modelagem deste comportamento visam contribuir no desenvolvimento de equipamentos como máquinas rotativas. O objetivo final deste trabalho é estudar os principais métodos de medição de perda eletromagnética para aço elétrico submetido a campo rotacional. Inicialmente, é apresentada uma revisão dos métodos encontrados na literatura, analisando suas vantagens e desvantagens. A seguir, dois métodos são escolhidos para implementação e avaliação prática. Com a utilização de um dinamômetro com mancais de baixa perda mecânica é implementado o método de medição do torque, que apesar de trabalhoso apresentou bons resultados. Uma bancada de teste rotacional de chapa única é desenvolvida para a avaliação do método de sensor de campo. Os resultados obtidos comprovam que este é um método muito promissor na análise de perdas rotacionais.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T03:34:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 196033.pdf: 1694864 bytes, checksum: 6c5afcd55ffbacb168561cc033a5810d (MD5) / Este trabalho aborda o desenvolvimento e a implementação de um método de análise de dispositivos eletromagnéticos considerando o circuito de alimentação. A modelagem do dispositivo eletromagnético é realizada usando o método de elementos finitos tridimensional e o equacionamento do circuito é feito em variáveis de espaço de estados. Um acoplamento forte entre os dois sistemas de equações é conseguido utilizando as grandezas comuns a ambos, isto é: as correntes e as tensões nos enrolamentos do dispositivo eletromagnético. O movimento do rotor é modelado através do método da banda de movimento no qual uma alocação dinâmica das condições de periodicidade ou anti-periodicidade é realizada. A validação das ferramentas desenvolvidas neste trabalho foi obtida utilizando-se três tipos de máquinas a ímãs permanentes com topologias de fluxo radial, axial e transversal.