Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T14:05:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 202823.pdf: 6678661 bytes, checksum: cca49e32cd4b9b77b9b854dc33388ba6 (MD5) / O presente trabalho aborda o desenvolvimento e implementação computacional de um método de acoplamento direto das equações de campo e movimento de máquinas elétricas com as equações de

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T13:04:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:39:07Z : No. of bitstreams: 1 175749.pdf: 10752850 bytes, checksum: e6468c9dd6cefe7a897c1852356273de (MD5) / Desde sua invenção por Tesla, no século XIX, a máquina de indução tem sido largamente utilizada na indústria devido a sua robustez, simplicidade e baixo custo. Com isso, uma grande variedade de estudos e publicações técnicas tem sido feita ao longo desse tempo objetivando entender o seu funcionamento bem como determinar seus parâmetros. Há principalmente duas diferentes formas de estudar a máquina de indução: através do circuito equivalente e através de métodos numéricos. Os métodos clássicos de determinação dos parâmetros do circuito equivalente, carecem de acuracidade porque estão baseados nos modelos simplificados dos campos magnéticos da máquina. O método dos elementos finitos é mais preciso porque pode levar em consideração não linearidades e outros fenômenos como correntes induzidas, porém é mais trabalhoso por exigir mais capacidade computacional. Combinando os dois métodos nesta tese, a identificação dos parâmetros do circuito equivalente é feito pelo método dos elementos finitos. Buscando este objetivos, vários métodos são apresentados, entre eles podemos mencionar: 1) Método dos dois ensaios ou clássico. Este método é simples e apresenta os parâmetros do circuito em apenas dois pontos de escorregamento da máquina. 2) Método da impedância total. Este método já é mais refinado, uma vez que apresenta os parâmetros do circuito variando com o escorregamento; entretanto requer uma complexidade maior de cálculo. 3) O método do diagrama vetorial. Este método é o mais refinado porque permite calcular todos os parâmetros da máquina a partir dos dados calculados por elementos finitos, bem como verificar a variação dos parâmetros com o escorregamento.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T22:18:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T03:18:00Z : No. of bitstreams: 1 150689.pdf: 13764651 bytes, checksum: 95cbe38aa67b8fffbad8ee61d2ef0c95 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-19T05:58:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T00:02:17Z : No. of bitstreams: 1 182446.pdf: 23622788 bytes, checksum: 9679400ed9317dcb138174e16967d36b (MD5) / O projeto eletromagnético das máquinas elétricas, nem sempre trivial pode ser ana-lisado como um problema de otimização. Dentro deste contexto, os Algoritmos Genéticos se apre-sentam como proposta para se alcançar uma boa solução para a área de projetos de máquinas de corrente contínua. Os Algoritmos Genéticos con-sistem numa técnica da Inteligência Artificial (IA) que utiliza um método computacional adaptativo de busca e otimização baseado na evolução natural das espécies. Através de mecanismos operadores inspirados na genética e critérios de seleção, o algoritmo evolui indivíduos a cada geração e, assim como no ambiente natural, acaba por evo-luir na maioria dos casos para uma nova popula-ção com indivíduos cada vez mais próximos da solução global do sistema. Assim, quando empre-gado no cálculo de máquinas elétricas, o algo-ritmo é capaz de "evoluir" um grupo de parâme-tros para uma das melhores configurações ele-tromagnéticas da máquina. A utilização desta técnica da IA, abrange as áreas onde não existem métodos exa-tos para otimização ou onde os métodos existentes são precários e insatisfatórios. Nas máquinas de corrente contínua, as inúmeras combinações de fatores elétricos, mecânicos, térmicos e magnéticos difi-cultam o desenvolvimento de uma seqüência de cálculo exata para todas as configurações de má-quinas propostas. Este trabalho apresenta a utilização desta técnica da IA para o projeto de máquinas de corrente contínua. Através da análise dos resultados obtidos em comparação com um projetista e também com o próprio ensaio do motor em laboratório é possível se justificar sua utilização nesta área de desenvolvimento.

Orientador : Prof. Dr. Roman Kuiava / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 29/08/2014 / Inclui referências / Área de concentração: Sistemas de energia / Resumo: Esta dissertac¸ ˜ao apresenta um estudo dos poss'ýveis impactos da inserc¸ ˜ao de gerac¸ ˜ao distribu'ýda (GD) baseada em geradores s'ýncronos na estabilidade transit ' oria angular de sistemas de gerac¸ ˜ao e transmiss˜ao. Para a realizac¸ ˜ao deste estudo 'e proposta uma metodologia de an' alise baseada em 'ýndices num' ericos normalizados e gr 'aficos em escala de cores atrav'es dos quais se pretende avaliar simultaneamente, de forma clara e objetiva, um conjunto elevado de resultados num' ericos oriundos de um universo pr 'e-determinado de respostas transit ' orias no dom'ýnio do tempo. Estes resultados num' ericos s˜ao obtidos atrav'es da soluc¸ ˜ao de um conjunto de equac¸ ˜oes alg 'ebrico-diferenciais que descrevem o comportamento din ˆamico do sistema el ' etrico de potˆ encia, sendo utilizados para tal os softwares ANAREDE e ANATEM, ambos desenvolvidos pelo CEPEL/Eletrobr'as. Por meio destes softwares s˜ao geradas as respostas num' ericas das vari 'aveis de interesse do sistema frente 'a aplicac¸ ˜ao de grandes perturbac¸ ˜oes (eventos). Para cada uma das perturbac¸ ˜oes simuladas 'e observado o comportamento do ˆangulo do rotor de cada grupo de geradores de grande porte, ligados aos sistemas de gerac¸ ˜ao e transmiss˜ao, por um per'ýodo aproximado de 10 segundos. A partir desta gama de resultados s˜ao extra'ýdos quatro 'ýndices de desempenho, atrav'es dos quais s˜ao avaliados diferentes aspectos do comportamento transit ' orio do sistema el ' etrico de potˆ encia: o M'aximo Desvio Angular absoluto do rotor em relac¸ ˜ao ao Centro de In ' ercia do sistema ('ýndice MDACI), o M'aximo Desvio Angular absoluto do ˆangulo do rotor em relac¸ ˜ao ao ponto de equil'ýbrio pr ' e-falta Individual de cada gerador de grande porte ('ýndice MDAID), a Integral do erro absoluto entre o ˆangulo do rotor no tempo e seu valor em regime permanente p' os-falta ('ýndice ITAE-ts) e o Tempo Cr'ýtico de abertura dos dispositivos de protec¸ ˜ao do sistema de transmiss ˜ao ('ýndice TC). Os valores dos 'ýndices de desempenho s˜ao por fim expostos de maneira a mapear, usando uma escala de cores, os resultados de cada centro de gerac¸ ˜ao para cada contingˆencia (perturbac¸ ˜ao) considerada. A metodologia proposta 'e ent˜ao aplicada na avaliac¸ ˜ao dos poss'ýveis impactos da inserc¸ ˜ao de GD sobre um sistema de gerac¸ ˜ao e transmiss˜ao. Para isto, 'e utilizado como sistema-teste uma parte do sistema de gerac¸ ˜ao e transmiss˜ao brasileiro referente 'a Regi˜ao Sul, contendo 33 barras, 7 centros de gerac¸ ˜ao, 9 centros de carga e 26 linhas de transmiss˜ao. Para a GD inserida junto 'a rede de distribuic¸ ˜ao 'e utilizado um modelo de gerador s'ýncrono de polos lisos acoplado a uma turbina a vapor. S˜ao considerados conjuntos de testes distintos considerando diferentes n'ýveis de penetrac¸ ˜ao e diferentes locais para a inserc¸ ˜ao de GD. Os resultados expostos em mapas de cores e seus 'ýndices normalizados permitiram uma r 'apida identificac¸ ˜ao dos centros de gerac¸ ˜ao mais afetados positiva e negativamente com a inserc¸ ˜ao de GD. O 'ýndice ITAE-ts mostrou-se o mais sens'ývel entre todos os 'ýndices utilizados, sendo que a inserc¸ ˜ao de GD afetou, em geral, positivamente os resultados deste 'ýndice sugerindo uma melhora na atenuac¸ ˜ao de oscilac¸ ˜oes transit ' orias. A metodologia proposta se mostrou promissora, podendo facilmente ser utilizada pelas concession' arias de energia el ' etrica para estudos de planejamento e operac¸ ˜ao do sistema. Palavras-chave: Gerac¸ ˜ao distribu'ýda. Estabilidade transit ' oria. 'Indices de desempenho / Abstract: This dissertation presents a study of the possible impacts of the inclusion of distributed generation (DG) based on synchronous generators at transient stability of power generation and transmission systems. For this study we propose an analysis methodology based on standard numerical indices and graphics in color scale by which it intends to simultaneously evaluate, clearly and objectively, a large set of numerical results from a predetermined universe of time domain transient responses. These numerical results are obtained by solving a set of differential-algebraic equations that describes the dynamic behavior of electric power system. ANAREDE and ANATEM softwares are used in this solution, both developed by CEPEL / Eletrobr 'as. These softwares generates numerical responses for the interest variables of the system by application of large disturbances (events). For each disturbance simulated we observe the behavior of rotor angle of each large generators set for approximately 10 seconds. From this range of results four performance indices are extracted, evaluating different aspects of the electric power system transient behavior: the Maximum Absolute rotor Angle Deviation relative to the system center of inertia (MDACI index), the Maximum Absolute rotor Angle Deviation relative to the Individual equilibrium point of each large generator before fault(MDAID index), the Integral time-multiplied Absolute Error of rotor angle relative to its value in steady state after fault (ITAE-ts index) and the Critical clearing Time for the transmission system protective devices (TC index). The performance indices values are finally exposed in a map using a color scales, using each generation center results for each considered contingency (disturbance). The proposed methodology is used to evaluate the possible impacts of DG inclusion over a generation and transmission system. Testing the metodology, a part of the generation and transmission system related to the Brazilian South Region is used, containing 33 buses, 7 generation centers, 9 load centers and 26 transmission lines. A model of flat pole synchronous generator connected to a steam turbine is used as DG inserted along the distribution system. Different sets of tests, considering different penetration levels and different locations for DG insertion are simulated. The results shown in color maps and their normalized indices allowed rapid identification of DG inserting most affected generation centers, both positively and negatively. The ITAE-ts index was found to be the most sensitive of all indices, where DG insertion in general positively affected the results of the index suggesting improvement in transient oscillations attenuation. The proposed methodology is promising and can easily be used by electric utilities for planning and system operation studies. Key words: Distributed generation. Transient stability. Performance indices.

Orientador: José Roberto Sanches Mantovani / Banca: Fábio Bertequini Leão / Banca: José Carlos de Melo Vieira Junior / Resumo: Neste trabalho apresenta-se um algoritmo numérico de proteção diferencial de transformadores de potência. Neste algoritmo tem-se como principal objetivo a busca por uma eficiente discriminação entre correntes de faltas e correntes de magnetização, também conhecidas como correntes de inrush, que podem provocar a atuação indevida do relé diferencial. A transformada wavelet é utilizada para discriminar correntes de faltas de correntes de inrush utilizando o princípio de conservação de energia presente na análise multirresolução para esse tipo de transformada. O algoritmo numérico foi desenvolvido no MATLAB e a simulação do circuito elétrico usado como teste é realizada em software ATP/EMTP pela sua já consolidada utilização e confiabilidade de resultados quando se dispõe de dados técnicos reais de sistemas elétricos de potência. As simulações e resultados apresentados indicam que a técnica desenvolvida mostra-se eficiente de acordo com os comportamentos esperados de relés de proteção típicos / Abstract: In this work it is presented a numerical algorithm for transformer differential protection. The principal objective of this algorithm is the search of an efficient distinction between fault currents and magnetization currents, also known by inrush currents that can induce false tripping of differential relays. The wavelet transform is used to discern fault currents from inrush currents, using the energy conservation principle that is available in this kind of transform. The numerical algorithm was developed in the software MATLAB and the electric circuit, used as a test, is simulated in software ATP/EMTP due to its already consolidated use and reliability of results when real technical data from power electric systems are available. The presented simulations and results indicates that the developed technique is shown efficient according to typical protection relay behaviours / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-10-25Bitstream added on 2014-06-13T19:46:56Z : No. of bitstreams: 1 yoshimura_vl_dr_ilha.pdf: 20355281 bytes, checksum: 3940d4cd88accd5b22ddd0f62457078b (MD5) / Este trabalho aborda os Sistemas Chaveados Afins, em particular com questões de desempenho e observação de estado. Inicialmente, uma revisão do estado da arte foi realizada, que contém uma observação quanto à possibilidade de não existência de pontos de equilíbrio. Devido a esse fato, uma extensão das definições de estabilidade foi utilizada. Em seguida, questões geométricas foram levantadas para Sistemas Chaveados Lineares e, posteriormente estendidas para os Afins. Estas questões geométricas possibilitaram a verificação de alterações nas leis de chaveamento de forma a beneficiar o desempenho do sistema. Com a inserção da taxa de convergência garantida nas Desigualdades Matriciais Lineares existentes em trabalhos anteriores, chegou-se ao estabelecimento dos parâmetros de desempenho a serem aperfeiçoados. Na sequência, a composição de leis de chaveamento foi proposta através duas técnicas: a Função de Lyapunov Quadrática Chaveada e a Função de Lyapunov com Atratores Chaveados. Esta composição mostrou-se eficiente para a busca de um melhor compromisso entre parâmetros de desempenho conflitantes e, com efeito, pode melhorar um e outro parâmetro conflitantes. Por fim, uma técnica para a observação de estado em Sistemas Chaveados Afins foi proposta: o Observador de Luenberger Chaveado. Este observador foi analisado para os casos de reconstrução de estado, controle baseado em observação de estado e controle baseado em observação de estado na presença de modos não-Hurwitz. Para o primeiro caso, relaxações das Desigualdades Matriciais Lineares foram propostas com o uso do Lema da Projeção Recíproca e do Lema de Finsler. Ainda, uma otimização de norma das matrizes de ganho da saída foi feita, com o uso de Desigualdades Matriciais Lineares aplicadas à norma de Frobenius dessas matrizes... / This work deals with the Switched Affine Systems, particularly with their performance and state observation. Initially, a state-of-the-art review was developed, where an important point was raised on the possibility of absence of equilibrium points. This way, the stability concept was slightly modified. Then, geometrical questions were studied for the Switched Linear Systems and, subsequently extended for the Switched Affine Systems. Those geometrical questions allowed the verification of switching law alterations in such a way that their performance was enhanced. Thereofore, with the guaranteed convergence rate insertion in the existent LinearMatrix Inequalities in previous works, performance parameters to be increased were established. Following, a switching law composition method was proposed through two techniques: the Switched Quadratic Lyapunov Function and the Lyapunov Function with Switched Attractors. That composition showed itself efficient in a search for a better trade-off between conflicting performance parameters and, in fact, it may simultaneously enhance them. Finally, a technique for state observation in Switched Affine Systems was proposed: the Switched Luenberger Observer. This observer was analysed for the cases of state reconstruction, observer-based control and observer-based control in the presence of non-Hurwitz modes. For the first case, Linear Matrix Inequalities relaxations were proposed through the usage of the Reciprocal Projection Lemma and the Finsler’s Lemma. Yet, a norm optimization of the output gain matrices was achieved through the usage of Linear Matrix Inequalities applied to the Frobenius norm of those matrices. All the study was done with applications to the control of DC-DC converters, immediate examples of the Switched Affine Systems theory, given their nature

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T05:48:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 282492.pdf: 1137856 bytes, checksum: c77f28fbf0b9ec07275b671f22bf5b99 (MD5) / Apesar de ter surgido na indústria há mais de 20 anos, não encontram-se muitas aplicações de Controle Preditivo Baseado em Modelo (MPC) no setor de controle e geração de energia hidrelétrica. Atualmente, a grande maioria das aplicações estão voltadas para uso em processos químicos e petroquímicos. Este trabalho tem por objetivo propor um controlador preditivo para atuar na regulação de tensão de geradores acionados por turbinas hidráulicas. O trabalho aborda a modelagem fenomenológica da Máquina Síncrona (MS) para uso no modelo de predição do MPC. O MPC desenvolvido é baseado numa formulação aproximada mista linear-não linear onde a resposta livre do processo é calculada por simulação do modelo fenomenológico e a resposta forçada com o modelo linear. O modelo desenvolvido para as predições considera ainda os modos de operação da máquina. O MPC considera todas as restrições de operação da MS e as restrições impostas pelo sistema acoplado a este. Com o algoritmo de controle implementado, várias simulações e análises são feitas, envolvendo diversas condições de trabalho para testar o funcionamento do controlador. Diversas comparações com os controles clássicos empregados no sistema de regulação de tensão são apresentadas, mostrando que o MPC apresenta respostas de melhor qualidade em relação aos controladores atuais aplicados.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T10:28:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 285384.pdf: 9087661 bytes, checksum: 6020bf1927cd652cbab98d570ca3c353 (MD5) / Aços para fins elétricos apresentam-se como um produto economicamente importante dentro do mercado de aços, tendo sua demanda crescente ao longo dos anos. Dentro deste mercado, soluções de custo e qualidade são mandatórias para que as indústrias siderúrgicas se mantenham competitivas. Neste contexto, esta dissertação se propôs a desenvolver aços elétricos totalmente processados em recozimento em caixa, como solução de custo para os consumidores de aços elétricos. Paralelamente, foram produzidos aços elétricos semi processados para atender as demandas do mercado de aços semi processados e, principalmente, para servir de comparação com os aços totalmente processados. Este estudo foi conduzido com dois aços para fins elétricos: aço baixo carbono e o aço ultra baixo carbono. Ambos os aços foram processados de forma similar nos processos entre o lingotamento contínuo e a laminação a frio, sofrendo diferenciações em processo no recozimento em caixa e no laminador de encruamento. Retiraram-se amostras nos produtos gerados após a laminação a frio e a laminação de encruamento, tendo a metade destas amostras sido processadas no recozimento térmico final. Ensaios eletromecânicos e suas respectivas análises foram realizados nas amostras a fim de estudar o efeito de alguns dos parâmetros do processo siderúrgico sobre as propriedades eletromecânicas desses materiais. Os resultados obtidos mostraram que o aço baixo carbono não é indicado para a utilização como aço totalmente processado devido à alta perda magnética e à baixa permeabilidade magnética. Esse mesmo aço como semi processado obteve seu melhor resultado de perda magnética igual a 7W/kg com uma permeabilidade magnética relativa de 2151 à 60Hz e 1,5T. O melhor resultado obtido no estudo foi para o aço ultra baixo carbono semi processado, com uma perda magnética de 5 W/kg e uma de permeabilidade magnética relativa 2973 à 60Hz e 1,5T. Para este mesmo aço, como totalmente processado, o melhor resultado obtido foi para perda magnética de 9 W/kg e de 1626 de permeabilidade magnética relativa (60Hz e 1,5T). Indicam-se também soluções para melhorar o desempenho do aço ultra baixo carbono totalmente processado para torná-lo competitivo no mercado.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-24T04:23:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 263130.pdf: 2962182 bytes, checksum: 0008b09fc608534854007964e2c4f2be (MD5) / Testar máquinas de indução a plena carga vem sendo o método mais aceito para determinar sua elevação de temperatura. Este método tem a grande vantagem de simular exatamente as condições de operação da máquina sob teste. Porém, alguns problemas também podem ser relacionados a ele, principalmente a necessidade de um dinamômetro com capacidade igual ou superior ao da máquina sob teste. Montar, acoplar e alinhar motores pode consumir bastante tempo, principalmente quando se trata de motores de grande potência, de alta velocidade, ou verticais. O método com dupla freqüência vem oferecer uma maneira de realizar o teste de temperatura em máquinas de indução, sem necessidade de potência elétrica nominal, ou aplicar-se carga no eixo. Este método é aplicado principalmente em máquinas de grande porte, levando, mesmo que em menor escala, a um laboratório de ensaios também constituído por máquinas de grande porte e alto custo. Uma análise detalhada do funcionamento das máquinas que constituem o laboratório durante o teste pode garantir um dimensionamento otimizado dos equipamentos, com uma redução significativa dos gastos necessários para a compra e montagem deste laboratório. Os trabalhos realizados até o momento relacionados ao método da dupla freqüência focam principalmente o comportamento da máquina sob teste, fornecendo poucas informações a respeito das máquinas que constituem o sistema de acionamento, dificultando seu projeto e especificação. O objetivo do trabalho consiste em estudar o método de ensaio da Dupla Freqüência, discutindo aspectos que auxiliem no entendimento, na realização de ensaios e no levantamento de aspectos importantes para a concepção de sistemas para aplicação do método da Dupla Freqüência em ensaios de elevação de temperatura em máquinas de indução.