Devido à necessidade de se desenvolver um líquido isolante renovável em alternativa ao uso de óleo mineral em transformadores, a comunidade cientifica e empresas do segmento de energia buscam desenvolver óleos vegetais para essa aplicação. Sendo que, atualmente os óleos vegetais utilizados de forma comercial em transformadores possuem base vegetal que competem com a indústria alimentícia. Dessa forma o presente trabalho tem como objetivo verificar a possibilidade do óleo de tungue ser utilizado em transformadores de distribuição, face sua alta capacidade produtiva e o mesmo não competir com a alimentação humana. Para isso, foi utilizado como referência, as características físico-químicas da norma NBR 15422 – Óleo vegetal isolante para equipamentos elétricos, que é a norma responsável para uso também em transformadores. Visando reduzir a acidez do óleo de tungue para níveis normatizados, foi realizado processo de adsorção dos componentes polares através de Terra Fuller. O tratamento com Terra Fuller se mostrou ineficaz para o óleo de Tungue bruto, sendo assim, foi realizado um processo industrializado para refino do óleo para reduzir sua acidez. Para verificação das características do óleo de Tungue, foi construído um protótipo de transformador e realizado os ensaios dielétricos de rotina conforme norma NBR 5356, sendo que não foram detectadas falhas elétricas e ainda, foram obtidos níveis de resistência de isolamento próximos aos obtidos em transformadores que utilizam óleos isolantes mineral e vegetal comercializados para equipamentos elétricos. / Due to the need to develop a renewable insulating liquid alternative to mineral oil used in transformers, the scientific community and energy sector companies look for to develop vegetable oils for this application. Whereas, now the vegetable oils used in transformers in a commercial way have vegetable based competing with human food. Thus, the present work aims to verify the possibility of tung oil be used in distribution transformers, given its high production capacity and it does not compete with human food. For this, was used as a reference, the physicochemical characteristics of the NBR 15422 - vegetable insulating oil for electrical equipment, which is the standard responsible for use also in transformers. Aiming to reduce the acidity of tung oil at standardized levels was performed adsorption process of polar components through Fuller Earth. Treatment with Fuller Earth was ineffective for raw tung oil, therefore, an industrial process for oil refining was carried out to reduce its acidity. For verification of tung oil characteristics, a transformer prototype has been built and performed routine dielectric tests according to NBR 5356, with electrical faults were not detected and also were obtained resistance of isolation levels close to those obtained in transformers use vegetable and mineral insulating oils marketed for electrical equipments.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2648.pdf: 4923175 bytes, checksum: c76fe6630f9c0913e4f5d7d69b1002d9 (MD5) Previous issue date: 2008-11-26 / This work seeks to improve the modeling, analysis and the optimization of the parameters of piezoelectric transformer (PT) built with polarized Pb(Zr,Ti)O3 electro-ceramics for applications in power conversion, as well as to characterize them. The main motivation resides in the great similarity of the electric model of the PT in relation to the LC resonant tanks plus magnetic transformer commonly employees in AC/DC and DC/DC power converters. Such similarity could make possible its application in power conversion, with good energy efficiency, as well as reduction of volume, weight, complexity, cost and electromagnetic emission, when compared to the converters based on magnetic devices, that today dominate almost all the applications. The power conversion accomplished in way more and more rational and with low losses of energy it is, without a doubt, one of the great concern of our time, for the expressive economic and environment impacts. A PT is a electric device that combines an piezoelectric driver on the primary side with a piezoelectric receiver on the secondary side. Both can work with transverse or longitudinal vibration modes. These drivers and receivers are made of piezoelectric elements, being for its time composed of metal plates (electrodes) and of polarized electro-ceramics. To the likeness of the magnetic transformers, piezoelectric transformers are transmission devices of electric energy, even so accomplished through eletro-mechanic coupling between the driver and the receiver. They can be used in the function of insulators, reducers or elevators of the applied voltage on the primary side. Based on the piezoelectric and wave equations, the electric equivalent circuit of a piezoelectric transformer in radial-mode vibration was obtained and later on improved, starting from a more complete approach, including effects that are usually despised. A performance analysis was accomplished through computer simulation and it was explored the limits for the power rate transfer for thermal and electromechanics considerations. Later on an outline of optimization of the piezoelectric transformer in a radial-mode was traced, in order to maximize the efficiency and of adapting it to applications of power conversion; also through computer simulation. Since the electric equivalent circuit of a piezoelectric transformer is commonly identical to the LC resonant tanks used in power conversion in high frequency switch-mode resonant scheme, the PT can substitute the magnetic transformer, the indutor and the capacitor of the resonant tanks, as well as to increase the energy efficiency and to reduce significantly the number of devices, the volume, the cost and the electromagnetic emission of an application in power conversion. / Este trabalho visa a aperfeiçoar a modelagem, analisar, simular e otimizar os parâmetros de transformadores piezoelétricos de modo radial, construídos com cerâmicas ferroelétricas de Pb(Zr,Ti)O3 polarizadas, para aplicações em conversão de potência, além de caracterizá-los fisicamente. A principal motivação reside na grande similaridade do modelo elétrico do transformador piezoelétrico em relação ao circuito-tanque LC mais transformador magnético comumente empregado em conversores AC/DC e DC/DC. Tal similaridade poderia viabilizar a aplicação do mesmo em conversão de potência com boa eficiência energética e com redução de volume, peso, complexidade, custo e emissão eletromagnética, quando comparado aos conversores baseados em dispositivos magnéticos, que hoje dominam quase todas as aplicações. A conversão de potência realizada de forma cada vez mais racional e com baixas perdas de energia é sem dúvida uma das grandes preocupações da nossa época, pelos grandes impactos econômicos, tecnológicos e ambientais que acarreta. Um transformador piezoelétrico é um dispositivo que combina um atuador piezoelétrico no lado primário com um transdutor piezoelétrico no lado secundário. Ambos podem trabalhar com modos de vibração transversais ou longitudinais. Estes atuadores e transdutores são feitos de elementos piezoelétricos, sendo por sua vez compostos de placas (eletrodos) e de materiais cerâmicos ferroelétricos polarizados. À semelhança dos transformadores magnéticos, os transformadores piezoelétricos são dispositivos de transmissão de energia elétrica, porém realizada via acoplamento eletromecânico entre o atuador e o transdutor. Eles podem ser utilizados na função de isoladores, redutores ou elevadores da tensão aplicada no primário. Baseado nas equações piezoelétricas e nas equações de onda, o circuito equivalente elétrico de um transformador piezoelétrico de modo radial foi obtido e posteriormente melhorado, a partir de uma abordagem mais completa, incluindo efeitos que normalmente são desprezados. Realizou-se uma análise de desempenho através de simulação computacional e exploraram-se os limites para a transferência de potência impostos por considerações térmicas e eletromecânicas. Posteriormente foi traçado um esquema de otimização do transformador piezoelétrico de modo radial, a fim de maximizar a eficiência e adequá-lo a aplicações de conversão de potência; também através de simulação computacional. Desde que o circuito equivalente elétrico de um transformador piezoelétrico é idêntico ao circuitotanque LC comumente usado em conversão de potência em modo chaveado ressonante de alta frequência, ele poderá substituir o transformador magnético, o indutor e o capacitor do circuitotanque; possivelmente aumentar a eficiência energética e certamente reduzir o número de dispositivos, o volume, o custo e a emissão eletromagnética de uma aplicação em conversão de potência.

Esta pesquisa apresenta um estudo comparativo de inversores monofásicos conectados à rede (sem transformador de acoplamento), empregando geradores fotovoltaicos. Inicialmente é destacada a crescente demanda mundial por energia elétrica e o crescimento da utilização de geração através de fontes renováveis, impulsionando o desenvolvimento dessas tecnologias. Também é apresentado um resumo sobre a geração de energia elétrica fotovoltaica descentralizada, incluindo os principais tipos de sistemas e a sua conexão à rede de distribuição da concessionária. Em busca da redução do custo da energia elétrica produzida com geradores fotovoltaicos, a eliminação do transformador de baixa frequência que conecta o inversor à rede, foi apresentada como uma alternativa interessante. Porém associada à conexão direta do inversor podem surgir correntes de fuga devido à existência de capacitâncias parasitas entre as células fotovoltaicas do painel e o potencial de terra do sistema gerador-rede. Para evitar esses problemas várias modificações no circuito eletrônico dos inversores têm sido propostas visando eliminar variações na tensão de modo comum destes. Esse trabalho busca avaliar algumas destas topologias visando definir parâmetros de desempenho que possam servir como base para a escolha de uma topologia em detrimento as demais para um conjunto de especificações tais como a potência instalada do gerador ou a amplitude da tensão da rede, dentre outros. / This research presents a comparative study of single-phase transformerless grid connected inverters, employing photovoltaic generators. Initially is highlighted the increasing worldwide demand for electricity and the growth of the use of renewable sources, driving the development of these technologies. It is also presented an overview of the photovoltaic decentralized power generation, including the major types of systems and their connection to the utility grid. In order to reduce the electricity cost of photovoltaic generation, the elimination of low frequency transformer that connects the inverter to the grid, was presented as an interesting alternative. But associated with the direct inverter connection, leakage currents may arise due to the existence of parasitic capacitances between the panel photovoltaic cell and the system ground. To avoid these problems, several modifications in the electronic circuit of the inverter have been proposed to eliminate variations in the inverter common mode voltage. This research evaluates some of these topologies in order to define performance parameters that can serve as the basis for choosing a topology over the other for a set of specifications such as the installed power or the amplitude of grid voltage, among others.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000385481-Texto+Completo-0.pdf: 3184412 bytes, checksum: bffbc532fb5c29f9fde700d1fb64e577 (MD5) Previous issue date: 2006 / This dissertation describes the conception, the implantation of the results reached in the development of "SGTF - CEEE / ATTN" - System of Administration of Power Transformers, that was implanted in the Area of Transmission of CEEE. It has as reference the experience of the energy company as well as a bibliographical revision of the methodologies and techniques regarding the theme. It begins with an approach on the evolution of the industrial engineering maintenance in Brazil, drawing a parallel one what happened in the evolution of the maintenance of transformers in the Brazilian electric system, it goes by a revision in the concepts of power transformers, degradation of the insulating system, identification of emissions through analysis of the gases dissolved in the oil and aging of the insulating paper. The base concepts of the Administration of Power Transformers are demonstrated through the details of the structures and resources of the "Modules" or available "Tools" in the system: Modules of Register, Maintenance, Evaluation of the Useful Life and Monitoring. The results and benefits reached with the implantation of the system of administration of transformers are presented as well as the advantages in applying the same ideas to the other equipments or facilities of the energy company. / Esta dissertação descreve a concepção, a implantação e os resultados alcançados no desenvolvimento do "SGTF - CEEE / AT", Sistema de Gerenciamento de Transformadores de Potência, implantado na Área de Transmissão da CEEE. Tem como referência a experiência da concessionária assim como uma revisão bibliográfica das metodologias e técnicas referente ao tema. Inicia com uma abordagem sobre a evolução da engenharia de manutenção industrial no Brasil, traçando um paralelo com o que ocorreu na manutenção de transformadores no sistema elétrico brasileiro, passa por uma revisão nos conceitos de transformadores de potência, degradação do sistema isolante, identificação de falhas através de análise dos gases dissolvidos no óleo e envelhecimento do papel isolante. Os fundamentos do Gerenciamento de Transformadores de Potência são demonstrados através do detalhamento das estruturas e recursos dos "Módulos" ou "Ferramentas" disponíveis no sistema: Módulos de Cadastro, Manutenção, Avaliação da Vida Útil e Monitoramento. São apresentados os resultados e benefícios alcançados com a implantação do sistema de gerenciamento de transformadores bem como as vantagens em estender os mesmos princípios a outros equipamentos ou instalações da concessionária.

Orientadores: Ernesto Ruppert Filho, Carlos Alberto Baldan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T21:08:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EliasJunior_Antonio_M.pdf: 3083167 bytes, checksum: f6bea29b3a45a17156c136bda7644b30 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Esta dissertação apresenta um estudo sobre limitadores de corrente elétrica supercondutores que funcionam com um transformador e com material supercondutor de alta temperatura crítica (HTS) em forma de fita. Neste caso utilizou-se a fita supercondutora do composto de YBCO. Neste trabalho é apresentado um resumo da evolução da supercondutividade desde a origem dos materiais supercondutores de baixa temperatura crítica (LTS) até os de alta temperatura crítica (HTS), as fitas supercondutoras de segunda geração (2G), seus processos de produção, suas composições e suas propriedades. Também faz parte desta dissertação um estudo sobre diferentes equipamentos utilizados para limitar a corrente elétrica em sistemas de energia elétrica aprofundando o estudo sobre limitadores de corrente elétrica supercondutores que funcionam usando transformador. Por fim, simulou-se a operação do limitador de corrente elétrica em questão acoplado ao sistema elétrico usando o pacote MATLAB/Simulink/SimPowerSystems. A simulação foi baseada em características reais dos elementos do sistema, como transformador de distribuição e no comportamento resistivo do material supercondutor de alta temperatura crítica de YBCO / Abstract: This work presents a study about transformer type superconductive fault current limiter using high critical temperature (HTS) tape. In this case the YBCO superconductive tape was used. The history of superconductivity since the beginning of low temperature (LTS) superconductive materials until the high critical temperature superconductive second generation (2G) tapes is presented, also their production process and their compositions are studied. It is part of this work a study about different equipments used to limit the electrical current in electrical power systems going deeply in the transformer type superconductive fault current limiter. Finally, the operation of superconductive electrical current limiter coupled to the electrical power system using MATLAB/Simulink/ SimPowerSystems was simulated. The simulation was based on the real characteristics of power system elements, as distribution transformer and on the resistive behavior of high critical temperature superconductive material of YBCO type / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador : Carlos Rodrigues de Souza / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-02T21:39:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Geromel_LuizHenrique_D.pdf: 1082823 bytes, checksum: 32e8b21468e4234359a1f95abf64c376 (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado

Orientador: Vivaldo Fernando da Costa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-08T01:39:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Magalhaes_AlinedaSilva_M.pdf: 1630763 bytes, checksum: a79cfa073b1e00a5a037e569e5a09bac (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Esta dissertação apresenta um estudo que avalia o desempenho do PST (Phase Shifting Transformer), equipado com um controlador suplementar, para o amortecimento de oscilações eletromecânicas de baixa freqüência em sistemas de energia elétrica. O modelo dinâmico que representa o PST é implementado no Modelo de Sensibilidade de Potência (MSP). A análise da estabilidade e o projeto de estabilizadores POD (Power Oscillation Damping) são baseados em análise modal, bifurcações de Hopf, gráficos do lugar das raízes e técnicas de resposta em freqüência e no tempo. É investigado o desempenho de diferentes sinais de entrada para os controladores. Os resultados obtidos revelam que o PST, quando equipado com estabilizadores, possui um grande potencial para manutenção da estabilidade de ângulo a pequenas perturbações de sistemas elétricos de potência / Abstract: This dissertation presents an assessment of the performance of PST (Phase Shifting Transformer) equipped with a supplemental controller for damping power systems low-frequency electromechanical oscillations. The dynamic model that represents the PST is implemented in the Power Sensitivity Model (PSM). The stability analysis and the design of POD (Power Oscillation Damping) stabilizers are based on modal analysis, Hopf bifurcations, root locus plots and time and frequency response techniques. The performance of different input signals to the controllers is investigated. The results obtained reveal that the PST, when equipped with stabilizers, has a great potential for keeping power systems small-signal angle stability / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-01-27T15:47:00Z No. of bitstreams: 1 Tese_AnaliseEstressesEletromagneto-Mecanicos.pdf: 15599744 bytes, checksum: 20d027f9186083e307e7bd5b07dd37a0 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-01-30T12:42:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese_AnaliseEstressesEletromagneto-Mecanicos.pdf: 15599744 bytes, checksum: 20d027f9186083e307e7bd5b07dd37a0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-30T12:42:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_AnaliseEstressesEletromagneto-Mecanicos.pdf: 15599744 bytes, checksum: 20d027f9186083e307e7bd5b07dd37a0 (MD5) Previous issue date: 2016-04-27 / Esta tese apresenta uma análise do efeito das forças devido ao campo eletromagnético na deformação estrutural, estresses e fator de segurança em transformadores de potência quando estes são submetidos às correntes de energização ou correntes de inrush. A metodologia adotada baseia-se em uma avaliação magneto-mecânica do transformador através do método dos elementos finitos (MEF). Nesta perspectiva, a condição operacional de energização do transformador é considerada para estimar com precisão a densidade de campo magnético na estrutura ferromagnética deste e para encontrar na sequência os valores das tensões mecânicas ou forças nas direções axiais e radiais resultantes sobre os enrolamentos. Com este objetivo é implementado uma modelagem Bidimensional (2D) e tridimensional (3D) das estruturas discretizadas do transformador, em softwares consolidados em meios técnicos e acadêmicos, sendo estes baseados no Método de Elementos finitos, visando assim, a obtenção de resultados mais precisos no cálculo das variáveis descritas. São realizadas comparações entre os resultados provenientes do método numérico com aqueles obtidos via métodos analíticos, demonstrando que o MEF pode prever com mais precisão a distribuição dos estresses ao longo dos enrolamentos dos transformadores quando submetidos a condições limites de operação como as que ocorrem durante as correntes de inrush. São apresentados ainda resultados da densidade de fluxo magnético no transformador, mostrando que quando correntes elevadas circulam nos seus enrolamentos concêntricos, estas alteram o caminho do fluxo, provocando um acréscimo significativo do campo de dispersão e consequentemente das forças radiais e axiais. Com os resultados obtidos para o comportamento estrutural dos enrolamentos durante as correntes de inrush observou-se também que nos extremos dos enrolamentos, pontos onde se localizam os espaçadores, apresentam uma fragilidade estrutural maior devido às forças eletromagnéticas axiais. Este fato também implica em uma redução do fator de segurança nos extremos dos enrolamentos, o que deve ser considerado no projeto dos transformadores de potência. / This thesis presents an analysis of the effect of electromagnetic origin forces on structural deformation, stress and safety factor in power transformers when they are subjected to inrush currents. The methodology adopted is based on a magneto-mechanical assessment of the transformer using the finite element method (FEM). In this sense, the operating condition of its transformer energization is considered to accurately estimate the magnetic field density in the ferromagnetic structure and to find the values of mechanical stresses or forces in the axial and radial directions on the windings. These components are distributed over energized the high-voltage windings for observing the mechanical loading, which are more susceptible to such current actions. With this goal, it is implemented two- dimensional (2D) and threedimensional (3D) modeling of the discretized transformer structures in consolidated software, which are based on the Finite Elements Method, intended so to obtain more precise results in calculating the variables described. Comparisons between the results from the numerical method with those obtained by analytical methods are made, demonstrating that the FEM provides more precise distribution of stresses along the windings of the transformers when subjected to operating limits conditions as under currents inrush. It is also presented the magnetic flux distribution in the transformer, with high currents circulating in concentric winding of this. It modifies the flux path, causing in a significant increase in the leakage field and consequently on radial and axial forces. The results obtained for the structural behavior of the windings during inrush currents were also seen that the ends of the windings, where the spacers are located, producing high structural weakness due to the axial electromagnetic forces. This also implies a reduction in the safety factor at the ends windings ends and should be considered on the design of power transformers.

CAPES / Este trabalho traz um estudo da aplicação do conversor Full-Bridge bidirecional como um carregador de banco de baterias em um barramento CC de fontes de energia renováveis. O problema principal destas fontes é que são sazonais e não oferecem uma continuidade de fornecimento de potência. Assim, o uso de banco de baterias, conectado a um barramento CC compartilhado com outras fontes renováveis traz contribuições na continuidade do fornecimento de energia. O conversor proposto neste trabalho visa conectar o banco de baterias ao barramento CC e ao mesmo tempo que faz a integração dos modos de carga e descarga em um único conversor. Adicionalmente, para reduzir volume, é utilizado um transformador planar que oferece alta eficiência (máximo de 99,5%) e uma reduzida relação volume/potência. O conversor foi desenvolvido para carregar um banco de baterias de 192V. No modo de descarga, ele é suado para alimentar um barramento CC de 400V com uma potência máxima de 1,34kW. Apesar do uso do conversor full-bridge não ser novidade nestes tipos de aplicação, dois fatores serviram de motivação para este trabalho: o uso do transformador planar e a tendência mundial de integração de fontes renováveis. / This work presents a study of the application of the Full-bridge bidirectional DC converter as a battery bank charger in a DC bus of renewable energy sources. The main problem is that these sources are seasonal and do not offer a continuously power supply. Thus, the use of a battery bank connected to a DC bus shared with other renewable sources brings contributions in the continuity of power supply. The converter proposed in this work aims to connect the battery bank to the DC bus at the same time it integrates the charging and discharging modes into a single converter. Additionally, to reduce the volume, it is used a planar transformer that provides high efficiency (up to 99.5%) and a reduced volume/power ratio. The converter is designed to charge a bank of batteries of 192V. At the discharge mode, it is designed to feed a 400V DC bus with maximum power of 1.34 kW. Despite the use of the full-bridge converter is not new in these types of application, two factors served as motivation for this work: the use of planar transformer and the global trend of integration of renewable sources.

CAPES / Este trabalho traz um estudo da aplicação do conversor Full-Bridge bidirecional como um carregador de banco de baterias em um barramento CC de fontes de energia renováveis. O problema principal destas fontes é que são sazonais e não oferecem uma continuidade de fornecimento de potência. Assim, o uso de banco de baterias, conectado a um barramento CC compartilhado com outras fontes renováveis traz contribuições na continuidade do fornecimento de energia. O conversor proposto neste trabalho visa conectar o banco de baterias ao barramento CC e ao mesmo tempo que faz a integração dos modos de carga e descarga em um único conversor. Adicionalmente, para reduzir volume, é utilizado um transformador planar que oferece alta eficiência (máximo de 99,5%) e uma reduzida relação volume/potência. O conversor foi desenvolvido para carregar um banco de baterias de 192V. No modo de descarga, ele é suado para alimentar um barramento CC de 400V com uma potência máxima de 1,34kW. Apesar do uso do conversor full-bridge não ser novidade nestes tipos de aplicação, dois fatores serviram de motivação para este trabalho: o uso do transformador planar e a tendência mundial de integração de fontes renováveis. / This work presents a study of the application of the Full-bridge bidirectional DC converter as a battery bank charger in a DC bus of renewable energy sources. The main problem is that these sources are seasonal and do not offer a continuously power supply. Thus, the use of a battery bank connected to a DC bus shared with other renewable sources brings contributions in the continuity of power supply. The converter proposed in this work aims to connect the battery bank to the DC bus at the same time it integrates the charging and discharging modes into a single converter. Additionally, to reduce the volume, it is used a planar transformer that provides high efficiency (up to 99.5%) and a reduced volume/power ratio. The converter is designed to charge a bank of batteries of 192V. At the discharge mode, it is designed to feed a 400V DC bus with maximum power of 1.34 kW. Despite the use of the full-bridge converter is not new in these types of application, two factors served as motivation for this work: the use of planar transformer and the global trend of integration of renewable sources.