Submitted by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2016-08-29T17:39:21Z No. of bitstreams: 3 Dissertação - Bárbara Pereira Silva - 2016 - parte 1.pdf: 12258499 bytes, checksum: 8af480355ae4ffedb4ed79cbf7484361 (MD5) Dissertação - Bárbara Pereira Silva - 2016 - parte 2.pdf: 12730012 bytes, checksum: d173d49860226f3a2179be40d51ef666 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2016-08-29T17:39:44Z (GMT) No. of bitstreams: 3 Dissertação - Bárbara Pereira Silva - 2016 - parte 1.pdf: 12258499 bytes, checksum: 8af480355ae4ffedb4ed79cbf7484361 (MD5) Dissertação - Bárbara Pereira Silva - 2016 - parte 2.pdf: 12730012 bytes, checksum: d173d49860226f3a2179be40d51ef666 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-29T17:39:44Z (GMT). No. of bitstreams: 3 Dissertação - Bárbara Pereira Silva - 2016 - parte 1.pdf: 12258499 bytes, checksum: 8af480355ae4ffedb4ed79cbf7484361 (MD5) Dissertação - Bárbara Pereira Silva - 2016 - parte 2.pdf: 12730012 bytes, checksum: d173d49860226f3a2179be40d51ef666 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-03-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In the grounding systems analysis, the investigation of the effects caused by lightning discharge is a crucial task, since it is the main electromagnetic phenomena responsible for electricity outages which can be the cause of severe mechanical and thermal stresses on electric installations. This dissertation presents a study of transient behavior for various grounding configurations subject to impulsive currents originated from incident discharges. The model is named hybrid electromagnetic model, because it is based on electromagnetic equations and it is used concepts of electrical circuit analysis. The modeling is performed in frequency domain considering the effects of electromagnetic propagation on the metal electrode and into surrounding soil. In the numerical solution of model is used the method of moments for the discretization of the electrodes and calculus of the impedances. This methodology also considers the variation of electric soil parameters when frequency varies. The modeling comprised the effects of propagation and electromagnetic couplings between the grounding electrodes. Results were obtained for simple electrodes (wire horizontally buried in the soil or a vertical rod) and grounding grid in square format from the computational implementation of the mathematical model. This tool and the results obtained lend itself to the determination of the grounding systems response subjected to an injection of a typical current of lightning discharge. The validation of the tool which resulted from this work is made by comparing the obtained results with results of similar cases reported in the technical literature. / Na análise de sistemas de aterramento elétrico é primordial a investigação dos efeitos causados pela incidência de descarga atmosférica, uma vez que esse é o principal fenômeno eletromagnético responsável pelos desligamentos não programados de instalações elétricas causando severas solicitações mecânicas e térmicas. Nesta dissertação é apresentado um estudo do comportamento transitório para diferentes configurações de eletrodos de aterramentos frente a descargas atmosféricas. O modelo adotado é nomeado de modelo eletromagnético híbrido, pois baseia-se nas equações eletromagnéticas e utiliza-se conceitos da análise de circuitos elétricos. A modelagem é realizada no domínio da frequência, considerando-se os efeitos da propagação eletromagnética no eletrodo metálico e no solo ao redor. Na solução numérica do modelo é empregado o método dos momentos para a discretizacão dos eletrodos e obtenção das impedâncias. É também levada em conta a variação dos parâmetros elétricos do solo com a frequência. São contemplados nesta modelagem os efeitos de propagação e os acoplamentos eletromagnéticos entre os eletrodos do aterramento. A partir da implementação computacional do modelo, foram obtidos resultados para eletrodos simples (em posição horizontal ou vertical) e para malhas quadradas. Esta ferramenta e os resultados obtidos permitem avaliar a resposta do aterramento submetido a uma injeção de uma corrente impulsiva típica de descargas atmosféricas. A validação da ferramenta desenvolvida é feita por meio de comparações dos resultados obtidos com resultados de casos semelhantes publicados na literatura técnica.

Orientador: Sérgio Kurokawa / Resumo: Este trabalho apresenta uma proposta de representação de sistemas de aterramento elétrico diretamente no domínio do tempo, tendo como vantagem os benefícios da modelagem realizada no domínio da frequência, com os resultados fornecidos diretamente no domínio do tempo, sem passar por transformadas inversas (Laplace ou Fourier). Os modelos no domínio do tempo são facilmente inseridos nos softwares convencionais de análise transitória, onde as tensões e correntes são melhor compreendidas. A maior contribuição deste trabalho está no desenvolvimento de uma técnica capaz de representar o aterramento com elementos discretos e positivos de circuitos (resistores-R, capacitores-C e indutores-L). Assim, o circuito equivalente representativo do aterramento será sempre um circuito possível de ser implementado fisicamente. Nesta proposta o aterramento é inicialmente modelado no domínio da frequência, sua impedância harmônica é obtida e representada por meio de elementos discretos de circuitos (RLC) associados em série e/ou paralelo. Aterramentos constituídos por um eletrodo horizontal ou uma haste vertical foram representados por meio de aproximação usando o método dos mínimos quadrados (vector fitting), que permite obter a função racional equivalente à admitância do aterramento, a partir da qual são extraídos os ramos de circuitos e consequentemente o circuito equivalente. Apesar de ser possível representar uma infinidade de aterramentos, dependendo do comprimento e diâmetro do eletrodo/ha... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Submitted by CLAUDINER MENDES DE SEIXAS null (claudiner2010@gmail.com) on 2017-10-21T02:06:24Z No. of bitstreams: 1 Tese_Claudiner_seixas_ac_dr_ilha.pdf: 3441885 bytes, checksum: 9e1f3e2ff82a0a8220457c535d4cea55 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-10-26T14:27:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 seixas_cm_dr_ilha.pdf: 3441885 bytes, checksum: 9e1f3e2ff82a0a8220457c535d4cea55 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-26T14:27:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 seixas_cm_dr_ilha.pdf: 3441885 bytes, checksum: 9e1f3e2ff82a0a8220457c535d4cea55 (MD5) Previous issue date: 2017-08-25 / Este trabalho apresenta uma proposta de representação de sistemas de aterramento elétrico diretamente no domínio do tempo, tendo como vantagem os benefícios da modelagem realizada no domínio da frequência, com os resultados fornecidos diretamente no domínio do tempo, sem passar por transformadas inversas (Laplace ou Fourier). Os modelos no domínio do tempo são facilmente inseridos nos softwares convencionais de análise transitória, onde as tensões e correntes são melhor compreendidas. A maior contribuição deste trabalho está no desenvolvimento de uma técnica capaz de representar o aterramento com elementos discretos e positivos de circuitos (resistores-R, capacitores-C e indutores-L). Assim, o circuito equivalente representativo do aterramento será sempre um circuito possível de ser implementado fisicamente. Nesta proposta o aterramento é inicialmente modelado no domínio da frequência, sua impedância harmônica é obtida e representada por meio de elementos discretos de circuitos (RLC) associados em série e/ou paralelo. Aterramentos constituídos por um eletrodo horizontal ou uma haste vertical foram representados por meio de aproximação usando o método dos mínimos quadrados (vector fitting), que permite obter a função racional equivalente à admitância do aterramento, a partir da qual são extraídos os ramos de circuitos e consequentemente o circuito equivalente. Apesar de ser possível representar uma infinidade de aterramentos, dependendo do comprimento e diâmetro do eletrodo/haste combinado com determinadas resistividade e permissividade elétricas do solo, esse método pode não garantir que todos os elementos RLC sejam positivos. Por isso foi desenvolvido uma nova técnica e testada em aplicações com configurações de aterramento mais complexas (malhas). Essa técnica fornece resultados precisos e garante que todos os elementos RLC serão positivos. Sua validação foi realizada comparando os resultados propostos com os resultados obtidos pelo modelo de linha de transmissão (no caso de eletrodo/haste) e pelo modelo eletromagnético híbrido HEM (no caso das malhas). Essa técnica permite o uso de qualquer modelo capaz de fornecer a impedância harmônica, podendo ser aplicada a configurações genéricas de aterramento, o que a torna muito versátil e atrativa. / This work presents a proposal to represent of electrical grounding systems directly in time domain, taking into account the benefits in frequency domain modelling, without employing inverse Laplace or Fourier transforms. The time domain models are easily inserted in conventional electromagnetic transient software, where voltages and currents are better understood. The main contribution of this work is the development of a technique that can represent grounding by discrete and positive circuits elements (R-resistors, C-capacitors and L-inductors). The representation of the grounding is an electric circuit, possible to be implemented physically. Grounding systems is initially modelled in the frequency domain, where its harmonic impedance is obtained and then represented by elements of circuit (RLC) made in series and/or parallel association. Grounding systems constituted by a horizontal electrode or a vertical rod were represented by means of an approximation using the method of the least squares (vector fitting). It reproduces the rational function equivalent to the admittance of the grounding, which branches of circuits are extracted, forming an equivalent circuit. Although it is possible to represent an infinity of groundings, depending on the length and diameter of the electrode / rod combined with certain electrical resistivity and permittivity of the soil, this technique may not guarantee that all RLC elements are positive. However, a new technique was developed and tested in more complex grounding systems (grids). This technique provides accurate results and ensures that all RLC elements will be positive. Its validation was performed comparing the proposed results with the results obtained by the TLM (Transmission Line Model) employed for the horizontal electrodes and vertical rods and by the HEM (Hybrid Electromagnetic Model) employed for grounding grids. This technique allows the use of any model capable of providing harmonic impedance, and can be applied to generic ground configurations, making it very attractive to electromagnetics transient analyses.