Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T09:25:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 206600.pdf: 6794436 bytes, checksum: 834a16f816f34057ae469770964d9a11 (MD5) / A análise e a previsão dos pulsos de tensão sobre os terminais dos motores de indução alimentados por inversores de freqüência, utilizando o método de modelagem por linhas de transmissão # TLM, são os assuntos desta dissertação. Inicialmente, são discutidos os fatores que contribuem para a geração de pulsos de tensão nos terminais dos motores alimentados por inversores de freqüência em aplicações com velocidade variável. A seguir, apresentam-se a teoria de linhas de transmissão, os métodos numéricos para modelagem de fenômenos, o princípio do método TLM e sua aplicação em problemas 1D. No desenvolvimento experimental, são apresentados os procedimentos para determinação dos parâmetros do sistema formado pelo inversor (fonte), o cabo (linha) e o motor (carga) e os valores medidos para esses parâmetros. Também são apresentados resultados de medições dos pulsos de tensão nos terminais do motor para instalações com 1 m, 30 m e 100 m de cabo de ligação entre inversor e motor. Finalmente são discutidos os resultados obtidos com o algoritmo computacional, comparando-os com valores medidos na prática.

[pt] Os compensadores estáticos são equipamentos modernos que estão sendo cada vez mais utilizados nos sistemas de potência. Existem basicamente três tipos de compensadores estáticos: reatores saturáveis, reator controlado e tiristores (RCT) e capacitor chaveado a tiristores (CCT). Os dois últimos são compostos basicamente por reatores, capacitores, válvulas de tiristores e um sistema de controle. As válvulas de tiristores e o sistema de controle são os itens tecnologicamente mais importantes e representam cerca de 30% do custo. Por isso este trabalho aborda um dos aspectos mais importante do projeto da válvula; as sobretensões de comutação. Estas sobretensões ocorrem repetitivamente nas condições normais de operação e são inerentes às características do equipamento e às características dos tiristores. Este trabalho analisa a influência destas características e apresenta um modelo digital de tiristor que permite representar detalhadamente estas sobre tensões. Finalmente, os resultados obtidos com este modelo e com o programa SPICE são comparados com a análise teórica e com resultados medidos em laboratório. / [en] The Static Var Compensators are modern equipments which are been more and more used in power systems. There is three types of static var compensators; saturable reactors, thyristor controlled reactors and thyristor switched capacitors. The thyristor valves and control system are, from the technological point view, the most important items of the last two types and represent about 30% of its cost. Therefore, this work treats with one of the most important aspects of the design of thyristor’s valves; the commutation overvoltages. These overvoltages occur repeatedly under normal conditions and are caused by intrinsic characteristics of the equipment and by the intrinsic characteristics of the thyristors. This works analyses the influence of these characteristics and presents a thyristor digital model which permits the detailed representation of these overvoltages. Finally, the results obtained with this model and with the digital program SPICE are compared with the theoretical analysis and with measured results.

[pt] O presente trabalho apresenta um programa de computador digital, que permite avaliar as sobre tensões à freqüência industrial decorrentes da energização de linhas de transmissão. São representados em detalhes o gerador e o seu sistema de excitação. Para uma mesma configuração gerador-excitação é possível simular-se a energização da linha para vários valores de carregamento do gerador e para diferentes valores iniciais de tensão. A utilização prática do programa desenvolvido afigura-se grande, pois pelo seu uso evita-se o emprego de um programa de estabilidade a n máquinas, que geralmente não é adaptado a este tipo de aplicação. / [en] This paper introduces a digital computer program that enables dynamic overvoltages evaluation during transmission line energization. Both synchronous machine and excitation system arefull scale represented. For a given machine-excitation configuration it is possible to simulate line energization for various machine loadings and different initial terminal voltages. The program has great practical advantage because its employ can avoid a multi-machine stability program utilization, which is not adequate for this kind of aplication.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T04:24:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 281953.pdf: 5312154 bytes, checksum: 0155e40bce965211a90477ca61d6f663 (MD5) / O principal objetivo deste trabalho é contribuir para a melhoria do desempenho das redes aéreas de distribuição frente às ações das descargas atmosféricas. No entanto, a busca por soluções na melhoria do desempenho de uma rede requer o desenvolvimento de cálculos e análises com um significativo número de variáveis e operações matemáticas, resultando num trabalho difícil e moroso mesmo para especialistas. Assim, o primeiro produto deste estudo foi o desenvolvimento de uma metodologia e ferramenta computacional, passível de ser usada facilmente por projetistas, que os auxilie na escolha pelo padrão de rede que apresente o melhor desempenho para cada uma das condições existentes. Ao contrário dos programas utilizados na análise de transitórios em linhas de transmissão, o programa Lightning Faults for Distribution Lines não requer treinamentos especiais ou operadores especializados e os principais dados de saída são estimativas das taxas de interrupção dos circuitos analisados, que podem ser convertidas em análises técnico-econômicas de projetos de redes de distribuição. O segundo produto originou-se da aplicação deste programa em um grande número de casos reais e os resultados apontaram um elevado índice de interrupções devido às descargas atmosféricas diretas nas redes. Porém, as alternativas de redução de desligamentos por descargas diretas em redes não se apresentam tão simples quanto no caso das tensões induzidas onde o aumento do nível de isolamento e o uso de pára-raios reduzem significativamente seus efeitos. Por este motivo, também faz parte deste trabalho, um estudo sobre a influência das descargas diretas nas redes aéreas de distribuição.

[pt] As sobretensões transitórias provocadas pela energização de transformadores em sistemas trifásicos de alta tensão merecem especial atenção em um estudo de coordenação de isolamento devido ao alto valor que estas tensões podem atingir num espaço de tempo de alguns segundos. Estas tensões podem apresentar ressonância em uma ampla faixa de freqüências harmônicas. Neste Trabalho são analisadas condições de ressonância procurando prever a ocorrência de sobretensões muito elevadas. Os capítulos 2 e 3 apresentam aspectos teóricos concernentes ao problema em estudo, destacando os princípios físicos e os algoritmos matemáticos de solução de redes lineares, com atenção especial ao desenvolvimento de funções em série de Fourier, visando determinar o conteúdo harmônico das mesmas. Os capítulos 5 e 6 apresentam simulações de energização realizadas através de programas digitais de transitórios eletromagnéticos e determinação de coeficientes de Fourier. Foram realizadas análises paramétricas para verificação da influência do tipo de ligação dos enrolamentos, instante de chaveamento e fluxo residual nos espectros de tensão e correntes obtidos durante a energização de um transformador de 600 MVA - 500/138 KV. / [en] Transient overvoltages involving transformer energization, in three phase HV systems, deserve special attention in insulation coordination studies due to the very high values that voltages can reach in a period of a few seconds. Some resonant effects can possibly occur due to harmonics in the magnetizing inrush current. The objective of the present study is to analyse resonant conditions with a view to foreseeing the occurrence of very high overvoltages. Chapters 2 and 3 show the physical principles involved and the solution algoritms of linear networks, with special attention to the representation of functions in convergent fourier series, in order to find their harmonic content. Chapter 5 and 6 show digital simulation of transformer energization by means of the EMTP program. The results thus obtained vere submitted to harmonic analysis by digital calculation of Fourier coefficients. Parametric analysis were made to find the influence of transformer connections, switching time, and presence of remanent flux; in voltage and current spectrum obtained by energization of a 600 MVA - 500/138 KV transformer

[pt] Apesar de seus muitos benefícios, uma das poucas desvantagens da tecnologia do semicondutor é a vulnerabilidade dos dispositivos de estado sólido à temperatura, sobretensões e sobre correntes. Mesmo os pulsos de tensão de energia muito baixos, podem produzir interferências e danos, às vezes com conseqüências de grande envergadura. Assim, enquanto a eletrônica é utilizada em mais e mais aplicações, a temperatura, a proteção contra sobretensão e a supressão de transientes transformam-se em fatores de suma importância para o desenvolvimento de um projeto. Os varistores provaram ser excelentes dispositivos protetores por causa da sua flexibilidade da aplicação e elevada confiabilidade. Os varistores do óxido do zinco (ZnO) são dispositivos eletrônicos de última geração, desenvolvidos para promover a proteção de circuitos elétricos contra a sobretensão, causada pelas descargas elétricas atmosféricas, tensões induzidas e manobras elétricas, e ideal para limitar a corrente de pico, bem como para absorver energia. O objetivo deste trabalho é propor uma metodologia para avaliação metrológica de varistores de óxido de zinco de média tensão, visando garantir o atendimento dos requisitos metrológicos para a proteção de circuitos elétricos, eletrônicos e de telecomunicações contra a sobretensão e supressão de transientes elétricos. Propõe-se ainda determinar a incerteza de medição dos parâmetros temperatura, tensão, corrente e resistência ôhmica de amostras comerciais de varistores de óxido de zinco. / [en] Despite its many benefits, one of the few disadvantages of semiconductor technology is the vulnerability of solid state devices to undesired increase in temperature, voltage and current . Even low voltage pulses can produce interference and damages with several consequences. Thus, as electronics are used in more and more applications, temperature, protection against surge and transient suppression are becoming factors of decisive importance in projects. Varistors have proven to be excellent protective devices due to their flexibility in applications and heightened trustworthiness. The zinc oxide varistors (ZnO) are state of the art electronic devices of last generation, developed to promote the protection of electric circuits against overvoltage, caused by atmospheric electric discharges, induced voltages and electric maneuvers, and suited to limit peak current, as well as absorbing energy. The purpose of this work is to propose a methodology for experimental characterization of zinc oxide varistors of average voltage, with the purpose of guarantee the attendance of the metrological requirements for protection of electric, electronic and telecommunication circuits against transient surges and suppression of electric transients. Uncertainty of measurement of the parameters temperature, voltage, current and ohmic resistance on commercial samples of zinc oxide varistors are also determined.