Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-11-07T11:50:35Z No. of bitstreams: 1 2014_MarcosDiegodeCastroeSilva.pdf: 5319545 bytes, checksum: ef30c1f74f16c67ff12e33234b09e69d (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2014-11-17T12:09:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_MarcosDiegodeCastroeSilva.pdf: 5319545 bytes, checksum: ef30c1f74f16c67ff12e33234b09e69d (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-17T12:09:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_MarcosDiegodeCastroeSilva.pdf: 5319545 bytes, checksum: ef30c1f74f16c67ff12e33234b09e69d (MD5) / Dos problemas associados a uma rede elétrica cuja alimentação possui a qualidade da energia comprometida, pode-se citar o desequilíbrio de tensão. Trata-se de um fenômeno que é definido para sistemas trifásicos como uma condição na qual as tensões apresentam módulos diferentes entre si, ou defasagem angular entre as fases diferentes de 120º, ou ainda, estas duas condições simultaneamente. Devido ao fato de motores de indução trifásicos (MIT) usualmente serem conectados em configurações que não permitem a circulação de corrente de sequência zero, verifica-se que há uma lacuna em estudos envolvendo os efeitos de tal componente sobre máquinas elétricas. Os principais documentos normativos priorizam o indicador de desequilíbrio de tensão de sequência negativa. Muitas vezes, o emprego de um índice que contemple a componente de sequência zero não é obrigatório. Considerando-se os aspectos ora mencionados, este trabalho que tem como objetivo avaliar os efeitos das componentes de sequência positiva, negativa e zero sobre as temperaturas de um MIT. Inicialmente, é projetada e desenvolvida uma ferramenta de controle da tensão de entrada e geração de relatórios que contêm as leituras de inúmeras grandezas pertinentes ao motor. Em seguida, propõem-se um modelo térmico e uma rede neural artificial para estimação das temperaturas nas três fases dos enrolamentos do estator e elaboram-se criteriosamente bancos de dados que permitem análises eficientes e representativas dos principais efeitos das componentes de sequência sobre as temperaturas do MIT. Neste estudo, são empregados resultados experimentais (cerca de 40 mil) e oriundos de simulações computacionais (aproximadamente 2,6 milhões). Diante das investigações realizadas nesta dissertação mostra-se que os indicadores convencionalmente empregados para a quantificação do desequilíbrio de tensão se caracterizam inadequados. Além do mais, verifica-se que os ângulos das componentes simétricas, os quais não são contemplados nos indicadores de desequilíbrio convencionais, são os parâmetros que mais exercem influência nas correntes e temperaturas de um MIT. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Voltage unbalance is a problem associated with an electrical grid whose power quality is compromised. This phenomenon is characterized by alteration in the three-phase pattern, which is provided by a balanced system, consisting of equal voltage magnitude and phase shift of 120° between them. Three-phase induction motors (TIM) are usually connected in configurations that do not allow zero sequence current flow. For this reason, there is a gap in studies involving the effects of such component on electrical machines. The main normative documents prioritize the negative voltage unbalance indicator. Most often, the use of an index that includes the zero sequence component is not required. Considering the aforementioned aspects, this study has the objective of evaluating the effects of positive, negative and zero components on the temperature of a three-phase induction motor. In order to do this, experimental results (about 40 thousand values) and computer simulations (approximately 2.6 million values) are employed. Moreover, a series of tasks are accomplished in this work, such as: a design and development of a tool to control the voltage and generating reports that contain numerous readings related to the motor; a proposal of a thermal model and establishment of an artificial neural network in order to estimate temperatures in three phases of the stator windings; and a preparation of databases that allow efficient and representative analysis of the main effects of the symmetrical components on the temperatures of the TIM. By means of the investigations conducted in this study, it is shown that the indicators conventionally used to characterize voltage unbalance are inadequate to properly quantify this phenomenon. Moreover, it appears that the angles of symmetrical components (which are not taken into account in conventional voltage unbalance indicators) are the parameters that most influence the currents and temperatures of a TIM.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2008. / Submitted by Jaqueline Oliveira (jaqueoliveiram@gmail.com) on 2008-12-05T17:22:49Z No. of bitstreams: 1 TESE_2008_JoaoBatistaJosePereira.pdf: 1686219 bytes, checksum: 97ba940506a66562074c8b966f509a55 (MD5) / Approved for entry into archive by Georgia Fernandes(georgia@bce.unb.br) on 2009-02-17T17:21:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TESE_2008_JoaoBatistaJosePereira.pdf: 1686219 bytes, checksum: 97ba940506a66562074c8b966f509a55 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-02-17T17:21:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE_2008_JoaoBatistaJosePereira.pdf: 1686219 bytes, checksum: 97ba940506a66562074c8b966f509a55 (MD5) / Este trabalho apresenta o efeito de tensões induzidas devido a pulsos eletromagnéticos e é estudado com a combinação do software de simulação eletromagnético comercial (MEFISTo) e modelamento de incerteza. A incerteza é introduzida usando a técnica UT (Unscented Transform – Transformada de Incerteza) para duas variáveis aleatórias: a permissividade relativa e a condutividade do solo. Estas foram modeladas como variáveis aleatórias independentes com distribuição uniforme. Os resultados foram os momentos estatísticos da tensão induzida (valor esperado e desvio padrão) como também uma estimativa da função de distribuição cumulativa. Este trabalho usa uma especificação discreta da função distribuição de probabilidade para modelar incerteza em simulações TLM. A idéia principal está baseada na UT. A principal extensão do trabalho é o modelamento preciso de diferentes funções densidade de probabilidade usando a aproximação UT+TLM. Este trabalho ainda avalia os problemas decorrentes das descargas atmosféricas, principalmente aqueles relacionados com a tensão de passo, os quais são causas de litígio devido à morte ou danos. Isto porque a base para projetos de engenharia precisa ser robusta e transparente para administrar este risco. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work presents the effect of induced voltage due to electromagnetic pulses and it is studied with the combination of the commercial electromagnetic simulation software (MEFISTo) and uncertainty modeling. The uncertainty is introduced using the UT (Unscented Transform) technique for two random variables: the relative permittivity and conductivity of the soil. These were modeled as independent random variables with uniform distribution. The results were the statistical moments of the induced voltage (the expected value and deviation standard) as well as an estimate of the function of cumulative distribution. This work uses a discreet specification of the function distribution of probability to model uncertainty in simulations TLM. The main idea is based on UT. The main extension of the work is the accurate modeling of different functions density of probability using the approach UT+TLM. This work still evaluates the problems decurrent of the atmospheric discharges, mainly those related with the step voltage, which are causes of lawsuit due to the death or damages. This because the base for engineering projects needs to be robust and transparent to administer this risk.

O presente trabalho visa à aplicação de metodologias de análise de tensões induzidas em cabos de sinal de cabos umbilicais a partir da utilização do Método dos Elementos Finitos. A aplicação consiste na avaliação de tensões induzidas nos condutores de sinal, a partir do acoplamento mútuo de fluxo magnético originado das correntes dos circuitos de potência do cabo umbilical. Para tanto, são aplicadas técnicas de fatiamento e transposição para a geometria do cabo concomitantemente às técnicas de acoplamento com circuito elétrico. São apresentados modelos de condutores elétricos com ênfase no detalhamento geométrico, simplificações consideradas, adoção de parâmetros de suporte e condições de contorno. A avaliação das tensões induzidas nos condutores de sinal é realizada tanto para simulações bidimensionais, pelos métodos de fatiamento e transposição, como para simulações tridimensionais. / The aim of this work is apply the methodologies of induced voltage in signal cables inside umbilical cables through application of Finite Elements Method. The application is made by the evaluation of the induced voltage on signal cables through the coupling of magnetic fields generated by the power cables. Therefore slice and transposition techniques are applied to the cable geometry with electrical circuit coupling techniques. One presents electrical conductor modeling focused on geometric detailing and simplifications, support parameters and boundary conditions. The evaluation of induced voltages on signal cables is made through the application of bidimensional method, using slices and transposition techniques and also tridimensional simulations.

O presente trabalho visa à aplicação de metodologias de análise de tensões induzidas em cabos de sinal de cabos umbilicais a partir da utilização do Método dos Elementos Finitos. A aplicação consiste na avaliação de tensões induzidas nos condutores de sinal, a partir do acoplamento mútuo de fluxo magnético originado das correntes dos circuitos de potência do cabo umbilical. Para tanto, são aplicadas técnicas de fatiamento e transposição para a geometria do cabo concomitantemente às técnicas de acoplamento com circuito elétrico. São apresentados modelos de condutores elétricos com ênfase no detalhamento geométrico, simplificações consideradas, adoção de parâmetros de suporte e condições de contorno. A avaliação das tensões induzidas nos condutores de sinal é realizada tanto para simulações bidimensionais, pelos métodos de fatiamento e transposição, como para simulações tridimensionais. / The aim of this work is apply the methodologies of induced voltage in signal cables inside umbilical cables through application of Finite Elements Method. The application is made by the evaluation of the induced voltage on signal cables through the coupling of magnetic fields generated by the power cables. Therefore slice and transposition techniques are applied to the cable geometry with electrical circuit coupling techniques. One presents electrical conductor modeling focused on geometric detailing and simplifications, support parameters and boundary conditions. The evaluation of induced voltages on signal cables is made through the application of bidimensional method, using slices and transposition techniques and also tridimensional simulations.