Made available in DSpace on 2014-06-12T17:40:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7648_1.pdf: 3760177 bytes, checksum: 4d5b51d2b5117baa6969acac4b2f6920 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / O estudo das propriedades elásticas, homogeneidade, atenuação de ondas ultra-sônicas e parâmetros relacionados à estrutura de alguns vidros especiais, foi realizado aplicando o método pulso-eco ultra-sônico. Foram analisadas sete amostras de vidro contendo neodímio, chumbo, zircônio e nióbio. Como resultados, foram determinadas constantes elásticas tais como relação de Poisson, módulo de compressibilidade, módulo de elasticidade, e parâmetros relacionados à estrutura dos vidros como dureza, temperatura de Debye e fractal bond connectivity. Estes valores foram calculados a partir das velocidades de propagação de ondas de modo longitudinal transversal e de medidas de densidade dos vidros. Ademais, cinco amostras de um aço ferrítico contendo cromo e molibdênio como elementos de liga, e que sofreu fluência, foram analisadas com técnica de ressonância acústica (EMAR), utilizando transdutor EMAT que não requer contato para medidas de ultra-som. As amostras faziam parte da tubulação de uma caldeira a vapor e foram coletadas em diferentes posições em relação à chama. Para analisar as mudanças estruturais ocorridas nas amostras de aço ferrítico, foram utilizadas técnicas avançadas de caracterização tais como, microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise química com fluorescência de raios-X (EDX), e medidas de dureza. Os resultados indicaram a formação de carbonetos e precipitados, que foram comparados com os resultados obtidos com a técnica ultra-sônica de ressonância acústica

Há uma extensa variedade de aplicações em engenharia em que é necessário desenvolver o projeto acústico de cavidades, as quais foram concebidas com objetivos os mais diversos. No setor aeroespacial destacam-se: cabine de passageiros em aeronaves, baia de equipamentos, coifa e câmara de combustão de motor foguete em veículos espaciais. No projeto acústico de cavidades é comum deparar-se com a característica de materiais que dependam da frequência e com modos complexos provenientes de sistemas com alto amortecimento local. Nesse sentido, a pesquisa aqui proposta pretende utilizar os avanços alcançados com métodos de síntese de subestruturas e de modificação estrutural, mais especificamente, os que se baseiam no domínio da frequência, para desenvolver um modelo de síntese de subsistemas acústicos utilizando funções de impedância. Objetiva-se predizer o comportamento acústico de uma nova cavidade, através da síntese de subsistemas (cavidade original e elementos modificantes) via funções de impedância escalonadas. Puderam ser comprovados: o acoplamento de cavidades (para alteração de formas modais e frequências naturais); a aplicação de material de absorção (visando atenuação resistiva); e a inserção (simples e múltipla) de ressonadores (visando atenuação reativa), sem a necessidade de refazer modelos completos. O método mostrou-se bastante versátil, ao utilizar modelos numéricos (elementos finitos) e analíticos concomitantemente com funções de impedância obtidas experimentalmente. Seu desempenho se destacou pela habilidade em lidar com modos complexos e características dependentes da frequência, bem como pela possibilidade realizar síntese simultânea ou distribuída. Como estudo de caso, ressonadores foram inseridos em uma câmara de combustão de motor foguete, através da síntese proposta, e a validação foi realizada em um ensaio a frio para comprovar sua atenuação, de fundamental importância para o controle da instabilidade de combustão.

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:25:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Samuel Santos Borges.pdf: 6941803 bytes, checksum: b35255a08a379f33b11c0304b0a24acb (MD5) Previous issue date: 2013-09-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work consists in an analysis of the noise level generated by axial flow fans composed of centrifugal rotors with radial blades, where the main objective is the development and validation of a methodology for the prediction of the aerodynamic noise generated by these fans. The proposed methodology was developed based on works available in the literature, in which the emitted sound power level is calculated through analytical equations that use experimentally calibrated parameters and variables related to the fan operating point, such as volume flow, pressure, absorbed power, peripheral velocity, among others. The fan aerodynamic variables were obtained with the aid of CFD techniques, which require a validation process. This validation process is accomplished by means of the comparison between the CFD and experimental results. The methodology validation is achieved by the comparison between the predicted and the experimental results of the sound pressure levels and the fan aerodynamic variables. All experiments involved in the present work were carried out following the procedures and criteria established by technical standards. The main acoustic resonance modes of the fan were also determined by means of the numerical simulations and validated through experimental sound measurement techniques of the type Waterfall. / Este trabalho consiste em uma análise do nível de ruído gerado por ventiladores de fluxo axial composto por rotores centrífugos de pás radiais, onde o principal objetivo é o desenvolvimento e a validação de uma metodologia para predição do nível de ruído aerodinâmico gerado por tais ventiladores. O desenvolvimento do método proposto é fundamentado em trabalhos disponíveis na literatura, onde o nível de potência sonora emitida por ventiladores é calculado através de equações analíticas que usam parâmetros calibrados experimentalmente e variáveis relacionadas ao ponto de operação do ventilador, como vazão, pressão, potência absorvida, velocidade periférica, entre outros. As variáveis aerodinâmicas do ventilador foram obtidas com o auxílio de técnicas de CFD, as quais necessitam de um processo de validação. Esse processo é executado por meio da comparação entre os resultados de CFD e experimentais. A validação da metodologia é realizada pela comparação entre os resultados preditos e os experimentais dos níveis de pressão sonora e das variáveis aerodinâmicas do ventilador. Todos os experimentos envolvidos no presente trabalho foram executados conforme procedimentos e critérios estabelecidos por normas técnicas. Os principais modos de ressonância acústica do ventilador também foram determinados por meio de simulações numéricas e validadas através de técnicas de medição sonora experimental do tipo Waterfall.

Este trabalho descreve os resultados de um estudo para verificação do comportamento da resposta acústica do volume da coifa do VLS, em baixa freqüência, quando aplicada uma condição de contorno de pressão, uniformemente distribuída em sua superfície, correspondente a um nível de pressão sonora global estimado em 160 dB, como uma aproximação à aplicação da condição de contorno de velocidade quando da vibração estrutural da coifa, devido à excitação acústica. Os resultados obtidos através do modelo acústico de elementos finitos do volume da coifa, utilizando o programa LMS/SYSNOISE 5.6, são utilizados em um estudo para verificação da viabilidade de um dispositivo reativo (ressonador de Helmholtz), escolhido para a solução do problema de ruído acústico apresentado.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This thesis proposes a design of a power supply for high-pressure discharge lamps based on a high efficiency and high power factor electronic ballast, without exciting the intrinsic acoustic resonance. The ballast consists on a bipolar buck chopper operating in continuous conduction mode (CCM), with an input filter, and an igniter circuit. It works with a switching frequency of 33 kHz and supplies the lamp in the mains frequency. The igniter circuit provides the necessary high voltage for the lamp's startup initial procedure. It is controlled by an 8 bits microcontroller, thus contributing to reduction in the number of parts and the ballast final cost, without compromising its reliability. Two possible solutions for an igniter circuit are proposed, the first based on a igniter device, and the second on a LC resonant circuit. A study on the ignition process and the required circuits to guarantee it, and a brief review on the electrical characteristics of electromagnetic ballasts are also included as secondary contributions. Experimental results with a 70W HPS lamp supplied by a 220V±20% and 60 Hz mains, are presented to validate the proposed ballast. The behavior of the experimental ballast shows that it is a good choice in avoiding unstable effects provoked by acoustic resonance phenomenon. / Esta dissertação apresenta o projeto de uma fonte de alimentação para lâmpadas de descarga em alta pressão baseada em um reator eletrônico com alto rendimento e ótimo fator de potência que não excita de forma destrutiva a ressonância acústica (AR). O reator consiste de um conversor buck bipolar operando em modo continuo (CCM), com filtro de entrada acoplado e com um circuito de ignição. O conversor opera em 33 kHz e alimenta a lâmpada em freqüência de rede. O circuito de ignição fornece a alta tensão para a formação inicial do arco elétrico. O controle do reator é implementado em um microcontrolador de 8 bits, o que contribui com a redução do número de componentes e do custo final do sistema, sem prejudicar a confiabilidade do mesmo. Duas propostas de circuito de ignição são apresentadas, uma baseada em um dispositivo ignitor, e a segunda em um circuito LC ressonante. Uma breve revisão e avaliação das características elétricas do reator eletromagnético é também apresentada a título de comparação. Um estudo do processo de ignição e os circuitos necessários a formação do arco é também incluído. Resultados experimentais para uma lâmpada HPS de 70W alimentada a partir de uma rede de 220V±20% e 60Hz são apresentados para validar o reator proposto e demonstram que este é uma boa escolha para evitar os efeitos danosos do fenômeno da ressonância acústica.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This thesis proposes to improve the efficiency of public illumination systems by means of AC chopper based power converters. A comparative study of high performance AC/AC converters feeding high pressure sodium lamps on mains frequency is presented. These converters are obtained using standard DC/DC topologies with bi-directional switches (four quadrants). A high pressure lamp ballast design methodology is also presented, based on the suppositions of high input power factor and without exciting acoustic resonances at destructive levels. The topologies used are the Buck-Boost, Ćuk, SEPIC and ZETA operating on continuous current mode, with or without input filter, and an ignition circuit. The converters' switching frequencies are 33 kHz feeding the lamp at low frequency (mains frequency). The ignition circuit providing the high voltage required to guarantee the initial arc to start-up the lamp, is presented, analyzed and optimized in the thesis. To control the ballast a 32 bits microcontroller is used, contributing to reduce the component count and the overall system cost. The base to propose a new control design methodology and power circuit parts specification is the Brazilian standards and a comparison with the electromagnetic ballasts output waveforms. Experimental results supplying a 70 W HPS lamp, connected to the mains (220 V ±20% e 60 Hz) through the proposed ballasts, are presented in order to validate the thesis. / Este trabalho visa aprimorar os sistemas de iluminação pública aplicando reatores eletrônicos baseados em conversores CA/CA. Apresenta-se um comparativo entre conversores tradicionais CC/CC, aplicando a eles interruptores bidirecionais em tensão e corrente, de modo a alimentar a lâmpada de alta pressão de sódio na frequência da rede de alimentação, formando um conversor estático CA/CA com alto rendimento. Apresenta uma metodologia de projeto para fonte de alimentação de lâmpadas de descarga em alta pressão baseada em reatores eletrônicos com alto rendimento e elevado fator de potência, que não excitam de forma destrutiva a ressonância acústica (AR). O reator consiste dos conversores Buck-Boost, Ćuk, SEPIC e ZETA bipolares operando por modulação de largura de pulso (PWM) em modo de condução de corrente contínua (CCM), com ou sem filtro de entrada acoplado e com um circuito de ignição. O conversor opera em 33 kHz e alimenta a lâmpada na frequência da rede. O circuito de ignição fornece a alta tensão para a formação inicial do arco elétrico e neste trabalho de doutoramento foi equacionado e otimizado quando comparado ao modelo tradicional. O controle do reator é implementado em um microcontrolador de 32 bits, o que contribui com a redução do número de componentes e do custo final do sistema, sem prejudicar a confiabilidade do mesmo. As formas de onda de saída de reatores eletromagnéticos e as normas vigentes servem de base para o dimensionamento dos componentes e a obtenção de uma nova metodologia de controle. Resultados experimentais para uma lâmpada HPS de 70 W alimentada a partir de uma rede de 220 V ±20% e 60 Hz são apresentados para validar os reatores propostos.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The objectives of this work and present a class D amplifiers and full-bridge class D amplifier used to supply one or more high pressure sodium lamps (HPS). In this work, the lamps are feed a synthesized waveform to avoid acoustic resonance. The waveform injected contains a fundamental frequency around 1kHz and its third harmonic. The injection waveform synthesized prevents acoustic resonance the spread power the lamp in spectrum frequency. The ease of control of Class D amplifiers ensures a waveform without major changes in relation to entry. The control strategy and operation of the amplifiers stages have been shown. Studies were presented the strategies used to avoid acoustic resonance and detailed analysis of the injection waveform synthesized. The results of the simulations and practical results obtained were presented. / O objetivo deste trabalho é apresentar a utilização de amplificadores classe D e um nova topologia de amplificador full-bridge, classe D, para acionar uma ou mais lâmpadas de Alta Pressão de Sódio (HPS). As lâmpadas são alimentadas por uma forma de onda sintetizada para evitar a ressonância acústica, onde a forma de onda contém uma frequência fundamental de 1kHz e sua terceira harmônica. Essa técnica é utilizada para evitar o surgimento da ressonância acústica, espalhando no espectro da frequência a potência distribuída na lâmpada. A facilidade do controle dos amplificadores classe D garante uma forma de onda sem grandes variações em relação à entrada. A estratégia de controle e as etapas de funcionamento dos amplificadores são apresentadas juntamente ao estudo das técnicas utilizadas para evitar a ressonância acústica e a análise detalhada sobre a injeção da forma de onda sintetizada. Os resultados das simulações e os resultados práticos obtidos foram apresentados. / Doutor em Ciências

Submitted by isabela.moljf@hotmail.com (isabela.moljf@hotmail.com) on 2017-03-02T14:35:50Z No. of bitstreams: 1 claudiorobertobarbosasimoesrodrigues.pdf: 2278203 bytes, checksum: ededd970b17fc08adbb3d55174389663 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-03-06T19:43:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 claudiorobertobarbosasimoesrodrigues.pdf: 2278203 bytes, checksum: ededd970b17fc08adbb3d55174389663 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-06T19:43:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 claudiorobertobarbosasimoesrodrigues.pdf: 2278203 bytes, checksum: ededd970b17fc08adbb3d55174389663 (MD5) Previous issue date: 2009-04-16 / FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Este trabalho apresenta a proposta de um reator eletrônico ressonante dedicado à realização de testes de funcionalidade básica de lâmpadas de vapor de sódio e de vapor de mercúrio em alta pressão. Os testes são realizados com potência reduzida visando economizar energia elétrica e minimizar o ofuscamento dos operadores. O reator proposto é parte integrante de um sistema de reatores eletrônicos que deve substituir um conjunto de reatores eletromagnéticos utilizados em uma bancada de testes de componentes de iluminação pública. A utilização do conjunto de reatores substitutos propiciará a redução do peso e do volume da bancada, facilitando sua confecção em escala. O trabalho inclui um estudo teórico sobre lâmpadas de descarga de alta intensidade (HID) e sobre o fenômeno da ressonância acústica, que pode acometer estas lâmpadas quando são alimentadas em alta freqüência. O estudo sobre reatores eletrônicos para lâmpadas HID apresentado enfatiza o reator eletrônico série-paralelo ressonante. Este reator é utilizado neste trabalho para a realização dos testes com potência reduzida das lâmpadas de vapor de sódio em alta pressão de 70W e vapor de mercúrio em alta pressão de 125W sem a excitação do fenômeno da ressonância acústica e sem a necessidade de modificação de nenhum parâmetro do circuito. Para isto, foi desenvolvida uma metodologia para que o projeto do circuito ressonante série-paralelo pudesse atender ambas as lâmpadas em operação dimerizada. Apresentam-se ainda resultados experimentais dos testes realizados com o reator implementado. / This work presents a proposal of a resonant electronic ballast intended for the basic functionally testing of high pressure sodium and mercury lamps. The tests are performed with reduced power in order to save energy and to minimize operators’ glare effect. The proposed ballast is part of an electronic system that would replace a number of electromagnetic ballasts used in a lighting components bench test equipment. The use of this electronic system will provide the reduction of the weight and volume of the bench test equipment, favoring its commercial production. Theoretical studies about high intensity discharge lamps and acoustic resonance phenomenon, which can affect those kind of lamps in high frequency operation, are accomplished. The study of electronic ballasts for HID lamps presented emphasizes the series-parallel load resonant ballast. This ballast is used in this work for testing 70W high pressure sodium lamps and 125W high pressure mercury vapour lamps with reduced power, without exciting the acoustic resonance phenomenon and with no need of any circuit parameter modification. For this purpose, it was developed a design methodology of the series-parallel resonant circuit aiming dimmed operation of both lamps. Experimental results of tests performed with the implemented ballast are also included.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents a family of integrated electronic ballasts applied to the public lighting system. The electronic ballasts are designed to supply High-Pressure Sodium lamps according to the desired lamp operation characteristics. The viability of use High-Pressure Sodium lamps in the public lighting system of Santa Maria city is studied along this work. Another topic addressed, is the acoustic resonance phenomenon occurrence. It is explained based on a large number of works previously presented in the literature, in order to choose for a reliable method to supply the lamp. The incremental impedance of the High-Pressure Sodium lamp is defined in the frequency domain. This model is used to analyze the lamp and ballast interaction. The presented integrated electronic ballasts to supply High-Pressure sodium lamps take the advantage of low cost and simplicity providing a stable lamp operation. / Este trabalho apresenta uma proposta de integração de conversores estáticos para alimentação de lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão (HPS), baseando-se, fundamentalmente, na viabilidade de aplicação deste tipo de lâmpadas a sistemas de iluminação pública. Ao longo do trabalho, é discutida a viabilidade de aplicação das lâmpadas HPS ao sistema de iluminação pública existente na cidade de Santa Maria- RS, evidenciando os parâmetros técnicos necessários ao projeto e desenvolvimento de reatores eletrônicos. A abordagem do fenômeno da ressonância acústica é feita de forma consistente, avaliando-se trabalhos previamente publicados, a fim de se chegar a um método confiável para se alimentar a lâmpada HPS sem a excitação deste fenômeno. Além disso, uma análise do modelo de pequenos sinais da lâmpada traz uma visão dos principais estágios a serem empregados no reator para garantir um funcionamento estável do sistema. A metodologia de integração proposta para alimentação de lâmpadas HPS, através de reatores eletrônicos, sem a excitação do fenômeno da ressonância acústica, busca a redução de custos e a simplicidade do sistema, sem deixar de considerar os procedimentos necessários a uma operação estável e confiável.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents and analyzes a new family of electronic ballasts to supply metal halide lamps applied to interior lighting systems. These lamps present the best light quality among the high intensity discharge lamps, and its compactness results a good choice for interior lighting systems application. The electrical characteristics of the high intensity discharge lamps are evaluated, and it is presented an alternative for supplying these lamps in a safe and reliable way. This alternative consists of using high frequency DC/DC converters in order to supply the lamp with a low frequency, symmetrical square waveform. A family of electronic ballasts is presented, which all the topologies are obtained from the differential connection of DC/DC converters. The analysis of these proposed and designed systems brings the main advantages and disadvantages of using each topology, related both to the components design and to the restrictions implied by each topology. / Esse trabalho apresenta e analisa uma nova família de reatores eletrônicos capazes de acionar lâmpadas de multivapor metálico com tubo de descarga cerâmico. Essas lâmpadas apresentam, dentre as lâmpadas de descarga em alta pressão, a melhor qualidade do fluxo luminoso, além de se tratar de lâmpadas compactas, caracterizando-as como uma ótima alternativa a ser aplicada em sistemas de iluminação de ambientes interiores. As características das lâmpadas de descarga em alta pressão, com relação ao acionamento e controle, são avaliadas, e uma alternativa é apresentada para se alimentar tais lâmpadas de forma segura e confiável, através da utilização de conversores CC/CC operando em alta freqüência para alimentar a lâmpada com uma tensão quadrada, simétrica e em baixa freqüência. Dessa forma, uma família de reatores eletrônicos é apresentada, sendo que todas as topologias são derivadas da técnica de conexão diferencial de conversores CC/CC bidirecionais. O estudo de todos os sistemas propostos e implementados tem por finalidade caracterizar as principais vantagens e desvantagens do emprego de cada topologia apresentada, com relação ao dimensionamento de componentes e limitações impostas por cada topologia.