Este trabalho apresenta a aplicação de técnicas de Decomposição de Domínio e Processamento Paralelo na solução de grandes sistemas de equações algébricas lineares provenientes da modelagem de fenômenos eletromagnéticos pelo Método de Elementos Finitos. Foram implementadas as técnicas dos tipos Complemento de Schur e o Método Aditivo de Schwarz, adaptadas para a resolução desses sistemas em cluster de computadores do tipo Beowulf e com troca de mensagens através da Biblioteca MPI. A divisão e balanceamento de carga entre os processadores são feitos pelo pacote METIS. Essa metodologia foi testada acoplada a métodos, seja iterativo (ICCG), seja direto (LU) na etapa de resolução dos sistemas referentes aos nós internos de cada partição. Para a resolução do sistema envolvendo os nós de fronteira, no caso do Complemento de Schur, utilizou-se uma implementação paralisada do Método de Gradientes Conjugados (PCG). S~ao discutidos aspectos relacionados ao desempenho dessas técnicas quando aplicadas em sistemas de grande porte. As técnicas foram testadas na solução de problemas de aplicação do Método de Elementos Finitos na Engenharia Elétrica (Magnetostática, Eletrocinética e Magnetodinâmica), sejam eles de natureza bidimensional com malhas não estruturadas, seja tridimensional, com malhas estruturadas. / This work presents the study of Domain Decomposition and Parallel Processing Techniques applied to the solution of systems of algebraic equations issued from the Finite Element Analysis of Electromagnetic Phenomena. Both Schur Complement and Schwarz Additive techniques were implemented. They were adapted to solve the linear systems in Beowulf clusters with the use of MPI library for message exchange. The load balance among processors is made with the aid of METIS package. The methodology was tested in association to either iterative (ICCG) or direct (LU) methods in order to solve the system related to the inner nodes of each partition. In the case of Schur Complement, the solution of the system related to the boundary nodes was performed with a parallelized Conjugated Gradient Method (PCG). Some aspects of the peformance of these techniques when applied to large scale problems have also been discussed. The techniques has been tested in the simulation of a collection of problems of Electrical Engineering, modelled by the Finite Element Method, both in two dimensions with unstructured meshes (Magnetostatics) and three dimensions with structured meshes (Electrokinetics).

Nesta tese apresentamos a análise da absorção e do espalhamento de partículas não massivas de spins 0 e 1 por buracos negros de Schwarzschild, assim como a absorção e espalhamento por análogos acústicos destes buracos negros. Apresentamos também a análise da absorção e do espalhamento do campo escalar não massivo por buracos negros de Reissner-Nordström. A presente pesquisa se baseia no método de decomposição em ondas parciais. Devido a estes espaços-tempos serem estáticos e esfericamente simétricos, as partes temporal e angular das soluções das equações de campo se reduzem a funções conhecidas. O mesmo não acontece com a parte radial, o que nos leva a abordar o problema, principalmente, por meio de métodos numéricos. Cálculos analíticos também são realizados, geralmente para podermos verificar a precisão dos resultados numéricos. Os principais resultados analíticos mostrados aqui são a seção de choque de absorção em baixas e altas frequências e a seção de choque diferencial de espalhamento para ângulos próximos a 180 (efeito glória). Mostramos, de forma analítica, que as principais características das seções de choque de absorção e diferencial de espalhamento estão diretamente relacionadas à existência da órbita instável de partículas não massivas. Os nossos resultados numéricos estão em excelente concordância com os resultados obtidos por meio de cálculos analíticos. Com relação ao espaço-tempo de Reissner-Nordström, mostramos qual o comportamento das seções de choque com a variação da intensidade de carga do buraco negro. No caso de buracos negros descarregados, fazemos comparações das seções de choque obtidas para partículas de diferentes spins. / We present an analysis of the absorption and scattering of massless particles of spin 0 and 1 by Schwarzschild black holes, and the absorption and scattering by analogues of these black holes. We present also the analysis of the massless scalar field absorption and scattering by Reissner-Nordström black holes. This research is based on the partial wave methods. Since these spacetimes are static and spherically symmetric, the time and angular dependence of the field equation solutions can be written in terms of well known functions. The same does not happen with the radial part of the field equation solutions, so that we apply numerical methods to solve the absorption and scattering problem. Analytical computations are also performed and we use them to verify the precision of our numerical computations. The main analytical results obtained here are the low- and high-frequency absorption cross sections and the dierential scattering cross section for angles near 180 (the glory eect). We use our analytical results to show that the main cross sections properties are related to the existence of an unstable orbit for massless particles. We compare our numerical results with semiclassical approximations from a geodesic analysis, and find excellent agreement. In the Reissner-Nordström spacetime case, we show how the cross sections behave as we vary the black hole charge. For uncharged black holes, we compare cross sections for particles with dierent spins.

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-05-23T15:18:18Z No. of bitstreams: 1 Edbhergue Ventura Lola Costa.pdf: 4740202 bytes, checksum: c3c8b1e8dee6d8646a6e90386d5abd55 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-23T15:18:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Edbhergue Ventura Lola Costa.pdf: 4740202 bytes, checksum: c3c8b1e8dee6d8646a6e90386d5abd55 (MD5) Previous issue date: 2010-06-30 / The formation of vascular network is governed mainly by two processes, vasculogenesis and angiogenesis. In vasculogenesis, the angioblastic which are the precursors of endothelial cells arising in germ layer (mesoderm) of the yolk sac (outside the embryo body). These angioblastic organize themselves to form blood islands, differing in blood vessels where the primordial endothelial tubes exhibit relatively uniform sizes. Subsequently, endothelial cells and smooth muscular cells will grow in response to factors and specific signals, so the blood vessels of smaller diameters are generated from the preexisting vessels, allowing the structuring of a complex vascular network and more stable, with vases of different diameters. This process is called angiogenesis. The chorioallantoic membrane (CAM) of quail and chicken is a good experimental animal model for studying the formation of blood vessels, as a structure extra-embryonic that is enough vascularized. Recent studies have shown that electromagnetic fields (EMFs) from 50/60 Hertz, typically generated by power lines, are able to produce adverse effects in humans and animals, that includes changes in the system of vessels and blood capillaries. This work was analyzed, based on fractal theory, the process of formation of the blood vascular network of chorioallantoic membrane of Japanese quail embryos (Coturnix japonica) exposed to electromagnetic field (EMF) of extremely low frequency (60 Hz) at different time on the blood vascular system. The results of this study show, based on calculations of these fractal dimensions, depending on what time of exposure to EMF may be an inhibitory effect or there is no change on the process of vasculogenesis and angiogenesis of extra-embryonic vascular network of Japanese quail embryos. / A formação da rede vascular é regida, principalmente, por dois processos, a vasculogênese e angiogênese. Na vasculogênese, os angioblastos que são os precursores das células endoteliais, surgem na camada germinativa (mesoderma) do saco vitelínico (fora do corpo do embrião). Estes angioblastos organizam-se para formar ilhotas sanguíneas, diferenciando-se nos vasos sanguíneos primordiais onde os tubos endoteliais exibem tamanhos relativamente uniformes. Posteriormente, as células endoteliais e as células musculares lisas irão crescer em resposta a fatores e sinais específicos, assim os vasos sangüíneos de diâmetros menores são gerados a partir dos vasos preexistentes, permitindo a estruturação de uma rede vascular complexa e mais estável, com vasos de diferentes diâmetros. Esse processo é denominado de angiogênese. A membrana corioalantóide (MCA) de codorna como de galinha é um bom modelo experimental animal para o estudo da formação dos vasos, por ser uma estrutura extra-embrionária bastante vascularizada. Estudos recentes têm mostrado que os campos eletromagnéticos (CEMs) de 50/60 Hertz, normalmente geradas pelas redes elétricas, são capazes de produzir diversos efeitos adversos em humanos e animais, isto inclui alterações no sistema de vasos e capilares sanguíneos. Neste trabalho foi analisado, com base na teoria dos fractais, o processo de formação da rede vascular sanguínea da membrana corioalantóide dos embriões de codorna japonesa (Coturnix japonica) exposta ao campo eletromagnético (CEM) de freqüência extremamente baixa (60 Hz) em diferentes tempos sobre a rede vascular. Os resultados deste estudo mostram, com base nos cálculos dessas dimensões fractais, que dependendo do tempo de exposição ao CEM pode ocorrer um efeito inibitório ou não haver nenhuma alteração sobre o processo de vasculogênese e angiogênese da rede vascular extra-embrionária de embriões de codorna japonesa.

A velocidade dos motores de indução é uma grandeza importante em um processo industrial. Entretanto, a medição direta da velocidade em motores de indução pode comprometer o sistema de acionamento e controle, aumentando o custo de implementação. Assim, as técnicas sensorless destinadas a estimar ou prever a velocidade em motores de indução são amplamente investigadas para uso em várias unidades industriais. Essa estratégia, quando baseada nos modelos matemáticos dos motores de indução é, normalmente, dependente dos parâmetros da máquina ou requer outro método que faça uma estimativa ou previsão. Assim, a abordagem alternativa deste trabalho consiste no uso de duas estratégias de implementação de redes neurais artificiais como estimador de velocidade aplicado a duas estratégias de controle do motor de indução orientado pelo campo do estator, controle direto de corrente e controle direto de torque. A velocidade síncrona, as correntes do estator e o torque eletromagnético, que são variáveis utilizadas nos algoritmos de acionamentos orientados no campo eletromagnético, são as entradas dos estimadores neurais propostos. Neste trabalho, resultados de simulação são aplicados no processo de seleção das redes neurais e os resultados experimentais mostram o desempenho de duas estratégias de implementação do estimador neural de velocidade embarcadas em DSP em diferentes metodologias de controle com dois motores de indução de potências diferentes. / The induction motor speed is an important quantity in an industrial process. However, the direct measurement of speed on induction motors can compromise the drive and control system, increasing the implementation cost. Thus, sensorless techniques aimed at estimating or predicting the speed in induction motors are widely investigated to be used in industrial plant units. This strategy, when based on the mathematical models of the induction motors is, usually, dependent on the machine parameters or requires another method that makes an estimation or prediction. Thus, the alternative approach of this work consists in the use of two implementation strategies of artificial neural networks as speed estimator applied to two stator field-oriented induction motor control strategies, direct current control and direct torque control. The synchronous speed, the stator currents and the electromagnetic torque, which are quantities used in field-oriented drives, are the inputs of the proposed neural estimators. In this work, simulation results are applied to neural networks selection process and the experimental results show the performance of two implementation strategies of the neural speed estimator embedded in DSP in different control methodologies with two induction motors with different powers.

Nesta tese apresentamos a análise da absorção e do espalhamento de partículas não massivas de spins 0 e 1 por buracos negros de Schwarzschild, assim como a absorção e espalhamento por análogos acústicos destes buracos negros. Apresentamos também a análise da absorção e do espalhamento do campo escalar não massivo por buracos negros de Reissner-Nordström. A presente pesquisa se baseia no método de decomposição em ondas parciais. Devido a estes espaços-tempos serem estáticos e esfericamente simétricos, as partes temporal e angular das soluções das equações de campo se reduzem a funções conhecidas. O mesmo não acontece com a parte radial, o que nos leva a abordar o problema, principalmente, por meio de métodos numéricos. Cálculos analíticos também são realizados, geralmente para podermos verificar a precisão dos resultados numéricos. Os principais resultados analíticos mostrados aqui são a seção de choque de absorção em baixas e altas frequências e a seção de choque diferencial de espalhamento para ângulos próximos a 180 (efeito glória). Mostramos, de forma analítica, que as principais características das seções de choque de absorção e diferencial de espalhamento estão diretamente relacionadas à existência da órbita instável de partículas não massivas. Os nossos resultados numéricos estão em excelente concordância com os resultados obtidos por meio de cálculos analíticos. Com relação ao espaço-tempo de Reissner-Nordström, mostramos qual o comportamento das seções de choque com a variação da intensidade de carga do buraco negro. No caso de buracos negros descarregados, fazemos comparações das seções de choque obtidas para partículas de diferentes spins. / We present an analysis of the absorption and scattering of massless particles of spin 0 and 1 by Schwarzschild black holes, and the absorption and scattering by analogues of these black holes. We present also the analysis of the massless scalar field absorption and scattering by Reissner-Nordström black holes. This research is based on the partial wave methods. Since these spacetimes are static and spherically symmetric, the time and angular dependence of the field equation solutions can be written in terms of well known functions. The same does not happen with the radial part of the field equation solutions, so that we apply numerical methods to solve the absorption and scattering problem. Analytical computations are also performed and we use them to verify the precision of our numerical computations. The main analytical results obtained here are the low- and high-frequency absorption cross sections and the dierential scattering cross section for angles near 180 (the glory eect). We use our analytical results to show that the main cross sections properties are related to the existence of an unstable orbit for massless particles. We compare our numerical results with semiclassical approximations from a geodesic analysis, and find excellent agreement. In the Reissner-Nordström spacetime case, we show how the cross sections behave as we vary the black hole charge. For uncharged black holes, we compare cross sections for particles with dierent spins.

The subject of this thesis is the real-time implementation of algebraic derivative estimators as observers in nonlinear control of magnetic levitation systems. These estimators are based on operational calculus and implemented as FIR filters, resulting on a feasible real-time implementation. The algebraic method provide a fast, non-asymptotic state estimation. For the magnetic levitation systems, the algebraic estimators may replace the standard asymptotic observers assuring very good performance and robustness. To validate the estimators as observers in closed-loop control, several nonlinear controllers are proposed and implemented in a experimental magnetic levitation prototype. The results show an excellent performance of the proposed control laws together with the algebraic estimators. / O tema dessa dissertação é a implementação em tempo real dos estimadores algébricos de derivadas como observadores no controle não-linear de levitação magnética. Esses estimadores são baseados no cálculo operacional e implementados como filtros FIR, resultando em uma implementação viável em tempo real. O método algébrico permite estimar os estados do sistema de maneira rápida e não-assintótica. Para os sistemas de levitação magnética, os estimadores algébricos podem substituir os observadores assintóticos assegurando boas propriedades de robustez e performance. A fim de validar os estimadores como observadores no controle em malha fechada, vários controladores não-lineares são propostos e implementados em um protótipo experimental. Os resultados mostram uma excelente performance dos controladores propostos juntamente com os estimadores algébricos.

O presente estudo teve como objetivo avaliar a utilização de campo magnético pulsado (CMP) de baixa intensidade na preservação da qualidade microbiológica, cor e estabilidade oxidativa de carne bovina moída durante armazenamento aeróbio refrigerado. Amostras moídas de peixinho bovino (músculo Supraspinatus) foram expostas a CMP por 2 horas às frequências de 1, 30 ou 60 Hz ou, em outra etapa, expostas a CMP de 1 Hz de frequência por 2 horas ou continuamente por 12 dias. Amostras controle não foram expostas ao CMP. As amostras foram armazenadas a 4ºC por até 12 dias, e avaliadas a cada seis dias por meio de análise microbiológica de contagem total de bactérias mesófilas aeróbias, e a cada dois dias por meio de análises físico-químicas e bioquímicas: pH, cor instrumental (escala CIELAB), mioglobina e oxidação lipídica. A exposição ao CMP de 1 Hz por 2 horas reduziu a contagem de mesófilos aeróbios com relação ao controle em 1,3 ciclos logarítmicos no 12º dia de armazenamento refrigerado. Os conteúdos de metamioglobina das amostras expostas por 2 horas ao CMP, independente da frequência de pulso, foram significativamente menores com relação ao controle no 6º dia de armazenamento refrigerado. Os demais parâmetros de qualidade não sofreram alteração significativa com relação ao controle durante o armazenamento e não foi verificado efeito das diferentes frequências de CMP. Conclui-se que campo magnético pulsado de baixa intensidade (ordem de mili Tesla) apresenta potencial para ser utilizado como tecnologia inovadora, em combinação com a refrigeração, na preservação de carnes frescas. Todavia, mais estudos são necessários para melhor entendimento dos mecanismos de ação de campo magnético, principalmente em alimentos. / This study aimed to evaluate the use of low intensity pulsed magnetic field (PMF) in the preservation of microbiological quality, color and oxidative stability of ground beef during aerobic refrigerated storage. Ground beef samples of chuck tender (Supraspinatus muscle) were exposed to PMF for 2 hours at frequencies of 1, 30 and 60 Hz or, in another step, they were exposed to a 1 Hz PMF for 2 hours or continuously for 12 days. Control samples were not exposed to PMF. Samples were stored at 4ºC for up to 12 days, and evaluated every six days through microbiological analysis of total aerobic mesophilic bacteria count, and every two days through physicochemical and biochemical analysis of pH, instrumental color (CIELAB scale), myoglobin and lipid oxidation. Exposure to 1 Hz PMF for 2 hours reduced the growth of aerobic mesophiles in relation to the control by 1.3 logarithmic cycles in the 12th day of refrigerated storage. Metmyoglobin content of samples exposed to the PMF for 2 hours, regardless of the pulse frequency, were significantly lower compared to the control in the 6th day of refrigerated storage. The other quality parameters did not change significantly during storage compared to the control and it was not observed effect of different PMF frequencies. We concluded that low intensity pulsed magnetic field (order of mili Tesla) has the potential to be used as innovative technology, in combination with refrigeration, in fresh meat preservation. However, more studies are needed to better understand the mechanisms of action of magnetic field, mainly in foods.

Descargas atmosféricas representam uma das principais causas de interrupção no fornecimento de energia para os consumidores, e embora tenham efeitos mais intensos quando incidem diretamente nas redes elétricas, é o caso das descargas indiretas que chama mais atenção, já que elas ocorrem com maior frequência. Tanto as primeiras descargas que geralmente ocorrem com maior intensidade de corrente, quanto as descargas subsequentes que têm menor tempo de frente associado, irradiam campos eletromagnéticos que ao se acoplarem com as redes elétricas geram surtos que podem causar tanto a interrupção do fornecimento de energia quanto danos a equipamentos. A presença de edifícios na região de incidência da descarga atmosférica afeta a propagação das ondas irradiadas, criando diferentes padrões de campos resultantes, os quais são responsáveis por sobretensões induzidas. Embora tanto a descarga atmosférica em si quanto a caracterização do ambiente ao seu redor sejam de natureza complexa para sua representação, ferramentas computacionais bem estruturadas podem representar o fenômeno de forma satisfatória, como é o caso da ferramenta computacional desenvolvida neste trabalho utilizando o método das diferenças finitas no domínio do tempo. O presente trabalho apresenta dois estudos para verificação da influência de edificações na propagação de campo irradiado por descargas atmosféricas. O primeiro estudo avaliou o comportamento das componentes do campo elétrico e do campo magnético irradiados, comparando resultados obtidos com e sem a presença de edificações numa pequena região. Tanto os parâmetros geométricos dos três edifícios considerados neste estudo, como a permissividade e a condutividade elétrica do solo e dos edifícios, foram variados para identificar a sua influência nos campos irradiados. Os resultados mostraram diferentes comportamentos das componentes dos campos resultantes em função da variação desses parâmetros, observando-se inversão de polaridade, oscilações na forma de onda e tanto redução quanto aumento do valor de campo. O segundo estudo avaliou um caso mais geral em que a componente vertical de campo elétrico foi tomada em nove pontos diferentes de uma região tipicamente urbana, com a presença de 102 edifícios. Os valores de campo avaliados em cada ponto, dez metros acima do solo, consideraram a incidência aleatória de 28 descargas atmosféricas distintas, cada uma atingindo o topo de um dado edifício. Os resultados desse segundo estudo mostraram que exceto nos casos em que a descarga atmosférica ocorre próximo do ponto analisado, há reduções significativas do campo elétrico vertical. Desta forma é possível perceber que não apenas a existência de edifícios, mas a sua concentração com diferentes características elétricas e geométricas, podem influenciar significativamente a propagação de campo irradiado. Os valores calculados a partir da ferramenta desenvolvida podem ser usados em conjunto com modelos de acoplamento, para o cálculo de sobretensões induzidas em redes elétricas, em situações realistas com configurações mais complexas. / Atmospheric discharges represent one of the main causes of interruption in power supply to consumers, and although they have more intense effects when direct impact on energy lines, are the case of indirect discharges that draws more attention, since they occur more frequently. Both the first discharges, occurring generally with greater intensity of current, as subsequent discharges that have shorter front time associated, radiate electromagnetic fields which engage with the electrical networks generating surges that can cause so much disruption of power supply as damage to the equipment. The presence of buildings in the lightning incident area affects the propagation of the radiated waves, creating different patterns of resultant fields, which are responsible for induced overvoltages. Although both the lightning itself and characterization of the surrounding environment are of a complex nature for its representation, structured computational tools can represent satisfactorily the phenomenon, such as the software tool developed here using the finite difference time domain method. This work presents two studies to verify the influence of buildings in the propagation of lightning irradiated field. The first study assessed the behavior of the components of the electric field and magnetic field irradiated, by comparing results obtained with and without the presence of buildings in a small region. Both the geometric parameters of the three buildings considered in this study, as the permittivity and electrical conductivity of the soil and buildings, were changed to identify their influence on radiated fields. The results showed different behaviors of the components of the resulting field due to the variation of these parameters, observing polarity inversion, oscillations in the waveform and either a reduction or increase of the field value. The second study evaluated a more general case where the vertical component of the electric field was taken at nine different points of a typical urban area, in the presence of 102 buildings. The field values evaluated at each point, ten meters above the ground, considered the effect of 28 different random lightning, which hit the top of a given building. The results of this second study showed that except in cases where atmospheric discharge occurs near the analyzed point, there are significant reductions of the vertical electric field. Thus it can be seen that not only the existence of buildings, but its concentration with different electrical and geometrical characteristics, can significantly influence the propagation of irradiated field. The values calculated from the developed tool can be used in conjunction with coupling models for calculating induced overvoltages on power lines, in realistic situations with complex configurations.

Apresenta-se uma metodologia que tem como base a análise de campos magnéticos no monitoramento da qualidade da energia de sistemas elétricos. Em particular, são avaliados os aspectos referentes à detecção de faltas em sistemas elétricos. Diferente do processo de monitoração tradicional, cujos sensores precisam estar fisicamente conectados aos circuitos analisados, propõe-se estudar a viabilidade da utilização dos sinais provenientes da assinatura magnética resultante no exame do desempenho dos sistemas elétricos. Ressalta-se, assim, a característica não invasiva deste processo. Em uma primeira instância, simulações numéricas e medidas experimentais são usadas para estimar a validade deste método. Com base em valores das correntes de falta fase-terra, relacionados a configurações reais de sistemas de distribuição, provenientes de simulações numéricas e disponibilizadas na literatura, são calculados os campos magnéticos em regiões pré-selecionadas próximas às linhas. A seguir, aplicam-se os conceitos relacionados a wavelets no tratamento dos sinais resultantes. É nesta etapa que, por meio da decomposição da assinatura magnética correspondente, serão obtidos os dados necessários para se correlacionar os componentes dos sinais ao diagnóstico das faltas, nos sistemas elétricos. A Análise de múltirresolução é aplicada. Além destes resultados teóricos, aqueles provenientes de uma bancada experimental são examinados. Algumas configurações canônicas foram pré-selecionadas, visando estudar a eventual influência dos aspectos geométricos nos resultados relacionados à decomposição do sinal em análise. Embora métodos analíticos pudessem ser empregados na determinação da assinatura magnética resultante, os métodos numéricos, tais como o método dos elementos finitos, foram utilizados visando agilizar a obtenção de resultados teóricos a serem avaliados. Da mesma forma, aplicativos já disponibilizados comercialmente foram utilizados na decomposição dos sinais. Esta metodologia foi aplicada, também, para identificar faltas, aplicando-se a análise da variância para os diversos níveis do detalhe wavelet. A validação da metodologia foi feita pela comparação entre os resultados simulados e obtidos experimentalmente. / A methodology based on the analysis of magnetic fields for monitoring the quality of energy in electrical systems is presented herein. Aspects referring to fault detection in electrical systems in particular are evaluated. Contrary to the traditional monitoring process, in which sensors must be physically linked to the circuits under analysis, the results are presented from a feasibility study on the use of signals arising from the resulting magnetic signature by means of the electrical systems analysis. Thus the non-invasive characteristic of this process should be pointed out. First, numerical simulations and experimental measures were used to estimate the validity of this method. Based on values of the current of phase-earth fault related to actual features of the distribution systems and derived from numeric simulations found in the literature, the magnetic fields, in pre-established regions, were calculated. Following this, the concepts related to wavelets in the treatment of resulting signals were applied. It is in this phase that, by means of the decomposition of the corresponding magnetic signature, the data necessary to correlate the signal components for the diagnosis of faults in electrical systems were obtained. A Multiresolution Analysis (MRA) was applied. In addition to these theoretical results, the results from a laboratory workbench were also examined. Some canonical features were pre-selected, aiming to study the influence of geometric aspects on the results related to the signal decomposition analyzed. Although analytical methods could be employed to determine the resulting magnetic signature, numerical methods, such as the finite element method, were used to expedite obtaining the theoretical results to be analyzed. Likewise, commercial software was also used for the decomposition of signals. This methodology was validated by comparing the measured and simulated magnetic flux density. This methodology was also applied to identify and classify faults by means of the variance curve towards the wavelet detail.

Apresenta-se uma metodologia que tem como base a análise de campos magnéticos no monitoramento da qualidade da energia de sistemas elétricos. Em particular, são avaliados os aspectos referentes à detecção de faltas em sistemas elétricos. Diferente do processo de monitoração tradicional, cujos sensores precisam estar fisicamente conectados aos circuitos analisados, propõe-se estudar a viabilidade da utilização dos sinais provenientes da assinatura magnética resultante no exame do desempenho dos sistemas elétricos. Ressalta-se, assim, a característica não invasiva deste processo. Em uma primeira instância, simulações numéricas e medidas experimentais são usadas para estimar a validade deste método. Com base em valores das correntes de falta fase-terra, relacionados a configurações reais de sistemas de distribuição, provenientes de simulações numéricas e disponibilizadas na literatura, são calculados os campos magnéticos em regiões pré-selecionadas próximas às linhas. A seguir, aplicam-se os conceitos relacionados a wavelets no tratamento dos sinais resultantes. É nesta etapa que, por meio da decomposição da assinatura magnética correspondente, serão obtidos os dados necessários para se correlacionar os componentes dos sinais ao diagnóstico das faltas, nos sistemas elétricos. A Análise de múltirresolução é aplicada. Além destes resultados teóricos, aqueles provenientes de uma bancada experimental são examinados. Algumas configurações canônicas foram pré-selecionadas, visando estudar a eventual influência dos aspectos geométricos nos resultados relacionados à decomposição do sinal em análise. Embora métodos analíticos pudessem ser empregados na determinação da assinatura magnética resultante, os métodos numéricos, tais como o método dos elementos finitos, foram utilizados visando agilizar a obtenção de resultados teóricos a serem avaliados. Da mesma forma, aplicativos já disponibilizados comercialmente foram utilizados na decomposição dos sinais. Esta metodologia foi aplicada, também, para identificar faltas, aplicando-se a análise da variância para os diversos níveis do detalhe wavelet. A validação da metodologia foi feita pela comparação entre os resultados simulados e obtidos experimentalmente. / A methodology based on the analysis of magnetic fields for monitoring the quality of energy in electrical systems is presented herein. Aspects referring to fault detection in electrical systems in particular are evaluated. Contrary to the traditional monitoring process, in which sensors must be physically linked to the circuits under analysis, the results are presented from a feasibility study on the use of signals arising from the resulting magnetic signature by means of the electrical systems analysis. Thus the non-invasive characteristic of this process should be pointed out. First, numerical simulations and experimental measures were used to estimate the validity of this method. Based on values of the current of phase-earth fault related to actual features of the distribution systems and derived from numeric simulations found in the literature, the magnetic fields, in pre-established regions, were calculated. Following this, the concepts related to wavelets in the treatment of resulting signals were applied. It is in this phase that, by means of the decomposition of the corresponding magnetic signature, the data necessary to correlate the signal components for the diagnosis of faults in electrical systems were obtained. A Multiresolution Analysis (MRA) was applied. In addition to these theoretical results, the results from a laboratory workbench were also examined. Some canonical features were pre-selected, aiming to study the influence of geometric aspects on the results related to the signal decomposition analyzed. Although analytical methods could be employed to determine the resulting magnetic signature, numerical methods, such as the finite element method, were used to expedite obtaining the theoretical results to be analyzed. Likewise, commercial software was also used for the decomposition of signals. This methodology was validated by comparing the measured and simulated magnetic flux density. This methodology was also applied to identify and classify faults by means of the variance curve towards the wavelet detail.