O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um traçador de curvas I-V para aplicação em arranjos fotovoltaicos a serem medidos em campo. Este sistema utiliza a carga capacitiva como método de polarização do gerador fotovoltaico sendo o chaveamento realizado por transistores bipolares de porta isolada (IGBT). Para controle do chaveamento dos IGBTs e aquisição dos pontos I-V, a placa Arduino foi aplicada demostrando-se adequada para a proposta. Para tanto foi escrito, em uma variação da linguagem de programação C++, o programa de controle desta placa. Foram construídos circuitos auxiliares de amplificação de sinal para realizar as medidas de corrente e de irradiância, sendo nestes casos, usados como sensores um resistor shunt e uma célula de referência calibrada, respectivamente. Para medida da temperatura foi aplicado o sensor de temperatura LM35 que apresentou resultados satisfatórios. Os dados adquiridos pela placa Arduino são salvos em um cartão de memória para posterior análise. A análise de incertezas foi realizada usando métodos estatísticos, onde foram determinados os erros sistemáticos e aleatórios para cada canal de medição. O protótipo construído foi aplicado no levantamento da curva I-V de um gerador fotovoltaico composto de uma série de 3 módulos instalada no terraço do prédio que abriga o simulador solar do Laboratório de Energia Solar da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (LABSOL) e o seu resultado foi comparado com o sistema traçador de curvas do laboratório. O resultado, de maneira geral, foi satisfatório quando comparado com a medida a 2 fios pelo sistema do LABSOL, mas apresentou um erro maior quando comparado à medida a 4 fios. Este protótipo também foi submetido a um teste para avaliar sua capacidade de apresentar a curva I-V de forma adequada quando são provocados defeitos na série de módulos. O resultado apresentado pelo protótipo se mostrou bastante semelhante ao do apresentado pelo sistema do LABSOL. De maneira geral, pode-se afirmar que o protótipo, baseado em seus resultados, mostrou-se adequado para aplicação em medidas em campo de curvas I-V de arranjos fotovoltaicos. / This work presents the development of an IV tracer for in field measurement of PV arrays. This system uses a capacitive load as a method for polarizing the photovoltaic generator, with the switching being performed by insulated gate bipolar transistors (IGBT). To control switching of the IGBTs and acquisition of the IV curve, an Arduino board was applied, and was proved to be adequate for this purpose. The Arduino board control program was written in a variation of C++ language. Auxiliary circuits for amplifying the signal were built to measure electric current and irradiance, being in such cases used as sensors a shunt resistor and a calibrated reference solar cell, respectively. For obtaining the temperature, the LM35 temperature sensor was employed, presenting satisfactory results. The data acquired by the Arduino board are saved on a memory stick for later analysis. The uncertainty analysis was performed by using statistical methods, in which the systematic and random errors for each measurement channel were determined. The assembled prototype was applied for measuring the IV curve of a photovoltaic generator composed of a string of 3 modules located on the roof of one of the buildings from Solar Energy Laboratory of the Federal University of Rio Grande do Sul (LABSOL) and its result was compared with the IV tracer used on the laboratory. The result was, generally, satisfactory when compared with the two-wire measurement by the laboratory’s system, but showed a larger error when compared with the four-wire measurement. This prototype was also submitted to a test to evaluate its capacity of adequately presenting the IV curve when defects are induced on the string. The result presented by the prototype was quite similar to that obtained from LABSOL’s system. In general, it is possible to affirm that the prototype, based on its results, proved to be adequate for in field measurement of photovoltaic arrays.

Visando determinar os valores ótimos para o processo de serramento de anéis bobinados de filme metalizado ultrafino de alumínio com dielétrico de poliéster a partir das condições atuais do processo de fabricação de capacitores pela empresa Epcos do Brasil, realizou-se a avaliação de diferentes tipos de serras circulares variando-se a velocidade de rotação (n) e o tempo de corte (tc). Desenvolvido projeto de experimento desses três fatores a fim de obter o resultado das interações entre eles quanto à resistência de isolamento (Riso) das peças cortadas. A serra de 160 dentes de metal-duro com revestimento de filme de carbono tipo diamante (DLC) apresentou os melhores resultados quanto à “Riso” acima de 0,378 G e quanto ao número de peças com valor abaixo deste. Constatou-se que “n” não influencia significativamente para a distribuição de “Riso”; porém, gera menos peças abaixo do especificado. Já “tc” não influencia significativamente o processo. Quanto ao tipo de dente, o perfil reto obteve melhor resultado para lâminas de serra com 80 dentes e perfil curvo para lâminas com 160 dentes. Já a espessura da lâmina não influenciou de forma expressiva o processo. A lâmina de aço-rápido apresentou adesão de alumínio na lateral do corpo da serra e, consequentemente, adesão de material na superfície de corte. As lâminas de metal-duro sem revestimento apresentaram falhas no filme metalizado por causa do atrito gerado entre a superfície de corte e a lateral da lâmina; esse inconveniente é eliminado quando ela é revestida com filme DLC apresentando melhorias quanto à “Riso” das peças para “n” menores. Também houve adesão de alumínio na parte inferior do dente devido a uma delaminação da camada de filme DLC. / In order to determine the optimal values for the sawing process of wound rings of metalized ultra-thin film with dielectric of polyester from current conditions of capacitor manufacturing process by Epcos company in Brazil, it was performed the evaluation of different types of circular saws varying the rotational speed (n) and the cutting time (tc). Developed experiment design methodology for these three factors in order to get the result of the interactions between them regarding to the insulation resistance (Riso) of cut parts. Through the analysis of the main effects, the cemented carbide saw with 160 teeth and diamond-like carbon (DLC) film coating showed the best results in terms of "Riso" above 0,378 G and regarding to the number of parts with value below the specified. It was found that "n" does not influence significantly the distribution of "Riso"; however, generates fewer parts below the specified. Now "tc" does not significantly influence the process. Regarding the tooth type, straight profile obtained better results for saw blades with 80 teeth and curved profile for blades with 160 teeth. However the thickness of the blade did not influence significantly the process. The high speed steel blade presented adhesion of aluminum on the side of the saw body and, consequently, adhesion of material on the cutting surface. The cemented carbide blades uncoated presented failures on metalized film because of the friction generated between the cutting surface and the side of the blade; this drawback is eliminated when it is coated with DLC film presenting improvements to the parts "Riso" for lower "n". There was also aluminum adhesion on the bottom of the tooth due to a delamination of the DLC film layer.

Dans le stockage d’énergie, les alternatives aux énergies fossiles sont peu nombreuses. Le stockage d’énergie dans un condensateur, permet d’atteindre de grande puissances électriques, mais pour une densité d’énergie trop faible. La présente thèse à pour objectif la compréhension des nano-céramiques ferroélectriques afin d’augmenter leur densité d’énergie et de se diriger ainsi vers un super-condensateur céramique. Nous avons développé dans un premier temps un modèle par champs effectif moyen du système core-shell. Une fois introduit dans l’énergie libre de Landau, ce modèle donne une idée de la densité d’énergie d’un système ferroélectrique donné. Les calculs – sur quelques pérovskites courantes - indiquent que la densité d’énergie reste relativement faible. Néanmoins nos calculs montrent que l’on peu optimiser le stockage d’énergie dans de telles céramiques en enrobant des grains de forme allongée comme des disques ou des fils. En outre, ce modèle phénoménologique permet d’expliquer de nombreuses mesures expérimentales sur les céramiques, y compris dans le cas ou s’ajoute de la conductivité et de la relaxation de Maxwell-Wagner. Nous nous sommes tournés par la suite vers une modélisation ab-initio : l’Hamiltonien effectif. La modélisation de nano-système core-shell de BaTiO3 a montré la présence d’un paramètre d’ordre particulier : le moment toroïdale. Ce paramètre d’ordre peut impliquer un comportement diélectrique différent. Introduit dans une description phénoménologique de type Landau, ce dernier est responsable de la disparition de la phase orthorhombique dans BaTiO3. La synthèse de nanoparticules de BaTiO3 de formes cubiques et homogènes, nous a permis de faire une série de mesure. Les mesures MET, RAMAN, RX, diélectriques sur les poudres et les céramiques, suggèrent la présences de transitions de phases générées par la présence d’un paramètre d’ordre similaire à celui observé dans modélisation ab-initio. / For energy storage applications, fossils energies are difficult to compete. By storing energy in capacitors, one can get a huge electric power. However the density of energy in a capacitor is too weak to be interesting in energy storage application. The present thesis aims to understand the well known core-shell system in ferroelectric nano-ceramics and the influence of the geometry of the grain in order to determine and optimize the density of energy in this kind of dielectric, going toward an ultra-capacitor of ceramics. We have first developed an effective-medium core-shell model. By introducing this model in the phenomenological Landau Free energy of several ferroelectrics, we can get quantitative information about of density of energy in these materials. Our calculation for common ferroelectrics has shown that the density of energy remains too weak to become interesting. However, the density of energy can be optimized by using nano-disks or nano-rods in a structured ceramic. Our model agrees well with experimental results, even with extrinsic phenomena like the Maxwell-Wagner relaxation. To go further, we have modeled the BaTiO3 core-shell system using an effective Hamiltonian. The model shows that a new order parameter is observed in the core-shell system namely the toroidal moment. This order affects the dielectrics behavior of coated dots, and for important coating can lead to significant differences with Landau predictions. Moreover, by introducing the toroidal moment in Landau formalism, we can predict the disappearance of the orthorhombic phase in BaTiO3.The synthesis of homogenized cubic BaTiO3 particles, allowed us to make experimental measurement. The combination of RX, Dielectric and Raman measurements lead to a phase diagram for BaTiO3 that can be explain by the presence of a toroidal moment.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Este trabalho propÃe um conversor com capacitor chaveado para o acionamento de LEDS (Light Emitting Diodes) de potÃncia. Em contraste com circuitos de acionamento convencionais de corrente contÃnua, o pulso de corrente direcionado para os LEDs, à limitado pela potÃncia armazenada no capacitor chaveado. Neste circuito, o capacitor à carregado e descarregado atravÃs do circuito de saÃda e a direÃÃo do fluxo de corrente à controlada pelos interruptores. Baseado na anÃlise do controle de carga, os efeitos do comutaÃÃo no conversor proposto sÃo discriminados e avaliados. Os resultados experimentais demonstram a viabilidade tÃcnica de utilizar o conversor proposto para LEDs. / This paper proposes a switched-capacitor converter to drive power light emitting diodes (LEDs). In contrast to conventional constant dc current drivers, the current pulse is provided by this switched-capacitor LED driver. In the present driver, the capacitor is charged and discharged through of the output circuit and the current flow direction is controlled by switch. Based on the charge control analysis, the effects of switching devices on the proposed converter are discriminated and evaluated. The experimental results demonstrated the technical feasibility of using the proposed converter for LEDs.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O setor fotovoltaico, devido ao seu grande crescimento nos Ãltimos anos, vem destacando-se significativamente diante de todas as outras fontes de energia renovÃveis e, por isso, tornou-se a terceira maior fonte limpa de geraÃÃo de energia elÃtrica do mundo. No Brasil, esse setor ainda nÃo possui uma relevÃncia na matriz energÃtica devido à tecnologia de conversores e de painÃis ser, na maioria das vezes, toda importada. Considerando a necessidade do desenvolvimento dessa tecnologia, este trabalho vem propor a pesquisa e a implementaÃÃo de um conversor CC/CC de alto ganho aplicado a sistemas fotovoltaicos, que tem como objetivo principal retirar a energia de um mÃdulo fotovoltaico e injetÃ-la em um barramento constante de corrente contÃnua. Um mÃdulo fotovoltaico à conectado na entrada do conversor de alto ganho com tensÃo de saÃda igual a 17 Vcc. Esse conversor eleva a sua tensÃo de entrada e injeta sua corrente de saÃda em um barramento constante de 311 Vcc, utilizando a busca do ponto de mÃxima potÃncia (MPPT). O protÃtipo implementado em laboratÃrio foi desenvolvido para uma potÃncia nominal de 100 W e nÃo possui capacitores eletrolÃticos, aumentando assim o tempo de vida Ãtil do conversor e permitindo incorporar o conversor ao mÃdulo fotovoltaico. O protÃtipo se mostrou robusto e de baixo custo, caracterÃsticas necessÃrias para um conversor aplicado a fontes renovÃveis de energia. O desempenho do protÃtipo, na busca do ponto de mÃxima potÃncia, superou as expectativas do autor, mostrando que um algoritmo bastante simples pode ser extremamente confiÃvel quando se opta pela configuraÃÃo de um conversor por mÃdulo. / The photovoltaic sector has been distinguishing itself from all other renewable energy sources, due to its large growth through the last years. For this reason, it has become the third major clean source of power generation worldwide. In Brazil, this sector still doesnât have great pertinence in the energy matrix, given the imported technology of converters and panels. Considering the demand to develop this technology, this paper propounds the research and implementation of a high gain DC/ DC converter applied to photovoltaic systems, which aims mainly to remove energy from a photovoltaic module and inject it into a DC constant bus. A photovoltaic module is connected to the input of the high gain converter, with an output voltage equals to 17 Vdc. This converter raises its input voltage and injects its output current at a constant 311 Vdc bus, using the maximum power point tracking (MPPT). The laboratory implemented prototype was designed for a rated power of 100W and it doesnât have electrolytic capacitors, thereby increasing the lifetime of the converter and also allowing the incorporation the converter to the photovoltaic module. The prototype had a strong and low cost performance, necessary characteristics for a converter applied to renewable energy sources. The prototype performance exceeded the authorâs expectations, in relation to the maximum power point tracking. Thus, a quite simple algorithm can be extremely reliable when choosing to configure a converter through a module.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Diante da necessidade em aperfeiÃoar as tecnologias existentes para a conversÃo de energia elÃtrica em sistemas de alta potÃncia, este trabalho tem por finalidade projetar, analisar e implementar experimentalmente uma tÃcnica de modulaÃÃo com o intuito de reduzir o conteÃdo harmÃnico da tensÃo de saÃda em um inversor multinÃvel com capacitor flutuante de trÃs nÃveis. Algumas das diversas tÃcnicas de modulaÃÃo (PSPWM, LSPWM, HE-PWM e CSV-PWM) foram analisadas e implementadas no controlador digital FPGA a fim de comparar suas caracterÃsticas de desempenho com a tÃcnica de modulaÃÃo proposta. AlÃm disso, foi realizado o estudo de perdas da topologia de inversor multinÃvel com capacitor flutuante de trÃs nÃveis e a anÃlise teÃrica da distorÃÃo harmÃnica total da modulaÃÃo proposta. Finalmente, o desenvolvimento digital das tÃcnicas mostrou resultados coerentes, com formas de onda obtidas experimentalmente com alta qualidade de resoluÃÃo. A comparaÃÃo entre as estratÃgias de modulaÃÃo em termos de DHT resultou positivamente à modulaÃÃo proposta, cujos resultados experimentais de DHT nas tensÃes de linha na saÃda apresentaram o melhor desempenho para toda a faixa de Ãndices de modulaÃÃo comparadas Ãs tÃcnicas PSPWM, LSPWM-POD e CSV-PWM e uma reduÃÃo de atà 4,5% em relaÃÃo à HE-PWM. Isto comprova o estudo teÃrico realizado e sua aplicaÃÃo no inversor multinÃvel com capacitor flutuante de trÃs nÃveis. / Given the need to improve the existing technologies for electrical energy conversion into high power systems, this works purpose to design, analyze and implement a modulation technique that aims to reduce the output voltage harmonic content on the three-level flying capacitor multilevel inverter. Some of the various conventional modulation techniques (PSPWM, LSPWM, HE-PWM e CSV-PWM) have been analyzed and implemented in FPGA controller in order to compare their performance features with the proposed modulation technique. Furthermore, the losses study of the three-level flying capacitor multilevel inverter topology and the total harmonic distortion theoretical analysis of the proposed modulation technique have been made. Finally, the digital implementation of the techniques showed consistent results with experimentally obtained waveforms with high quality resolution. The comparison between the modulation strategies in the THD rates resulted positively for the proposed modulation, which THD experimental results in the line output voltage showed the best performance for all range of modulation indexes compared to techniques PSPWM, LSPWM-POD and CSV-PWM and the reduction of up to 4.5% better than HE-PWM. This proved the theoretical study done and its application in three-level flying capacitor multilevel inverter.

Financiadora de Estudos e Projetos / FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um conversor CA-CC flyback trifÃsico, sem capacitor eletrolÃtico, com correÃÃo do fator de potÃncia, aplicado à iluminaÃÃo pÃblica utilizando LEDs de potÃncia. à realizada uma revisÃo sobre algumas das principais topologias presentes na literatura aplicadas em iluminaÃÃo com LEDs. TambÃm, à proposta a utilizaÃÃo de um conversor CA-CC com alimentaÃÃo trifÃsica, visando a retirada dos capacitores eletrolÃticos do conversor. A confiabilidade dos reatores eletrÃnicos pode ser aumentada com a retirada dos capacitores eletrolÃticos, tendo em vista que a vida Ãtil destes sofre forte influÃncia da temperatura de operaÃÃo. Um estudo acerca de conversores CA-CC trifÃsicos derivados da topologia buck-boost tambÃm à realizado, e uma topologia trifÃsica com um interruptor serà analisada. Um protÃtipo desta topologia à desenvolvido, e os resultados de simulaÃÃo e experimentais comprovam a viabilidade da utilizaÃÃo da mesma em reatores eletrÃnicos para LEDs. O protÃtipo apresenta potÃncia de saÃda de 54 W, com fator de potÃncia de atà 0,99 e rendimento de atà 77%, utilizando nÃcleos de ferrite comerciais de baixo custo e dependendo das condiÃÃes de operaÃÃo. Este protÃtipo pode operar em ampla faixa de tensÃes de entrada, alÃm de possuir uma estratÃgia de controle por modo corrente de pico, o que reduz os custos do projeto graÃas à utilizaÃÃo de um controlador de custo reduzido. / This paper presents the development of a three-phase AC-DC flyback converter with power factor correction without electrolytic capacitor, applied in street lighting using power LEDs. A review of some of the main topologies in the literature applied on LED lighting is performed. Furthermore, the using of an AC-DC converter with three-phase power supply, in order to withdrawal the electrolytic capacitors of the converter, is also proposed. The lifetime and reliability of AC-DC converters may be increased removing the electrolytic capacitors, considering that its lifetime has strong influence of the operating temperature. A study about three-phase AC-DC converters derived from the buck-boost topology is also performed, and a three-phase topology with one switch is analyzed. A prototype of this topology is developed, and the simulation and experimental results evidence the feasibility of using this technology in AC-DC converter LEDs. The prototype has an output power of 54 W, with power factor up to 0.99 and efficiency up to 77%, using low cost commercial ferrite core, and depending on the operating conditions. This prototype can operate in full-range of input voltages and also has a peak current control strategy, which reduces design costs due the using of a low cost controller.

O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um traçador de curvas I-V para aplicação em arranjos fotovoltaicos a serem medidos em campo. Este sistema utiliza a carga capacitiva como método de polarização do gerador fotovoltaico sendo o chaveamento realizado por transistores bipolares de porta isolada (IGBT). Para controle do chaveamento dos IGBTs e aquisição dos pontos I-V, a placa Arduino foi aplicada demostrando-se adequada para a proposta. Para tanto foi escrito, em uma variação da linguagem de programação C++, o programa de controle desta placa. Foram construídos circuitos auxiliares de amplificação de sinal para realizar as medidas de corrente e de irradiância, sendo nestes casos, usados como sensores um resistor shunt e uma célula de referência calibrada, respectivamente. Para medida da temperatura foi aplicado o sensor de temperatura LM35 que apresentou resultados satisfatórios. Os dados adquiridos pela placa Arduino são salvos em um cartão de memória para posterior análise. A análise de incertezas foi realizada usando métodos estatísticos, onde foram determinados os erros sistemáticos e aleatórios para cada canal de medição. O protótipo construído foi aplicado no levantamento da curva I-V de um gerador fotovoltaico composto de uma série de 3 módulos instalada no terraço do prédio que abriga o simulador solar do Laboratório de Energia Solar da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (LABSOL) e o seu resultado foi comparado com o sistema traçador de curvas do laboratório. O resultado, de maneira geral, foi satisfatório quando comparado com a medida a 2 fios pelo sistema do LABSOL, mas apresentou um erro maior quando comparado à medida a 4 fios. Este protótipo também foi submetido a um teste para avaliar sua capacidade de apresentar a curva I-V de forma adequada quando são provocados defeitos na série de módulos. O resultado apresentado pelo protótipo se mostrou bastante semelhante ao do apresentado pelo sistema do LABSOL. De maneira geral, pode-se afirmar que o protótipo, baseado em seus resultados, mostrou-se adequado para aplicação em medidas em campo de curvas I-V de arranjos fotovoltaicos. / This work presents the development of an IV tracer for in field measurement of PV arrays. This system uses a capacitive load as a method for polarizing the photovoltaic generator, with the switching being performed by insulated gate bipolar transistors (IGBT). To control switching of the IGBTs and acquisition of the IV curve, an Arduino board was applied, and was proved to be adequate for this purpose. The Arduino board control program was written in a variation of C++ language. Auxiliary circuits for amplifying the signal were built to measure electric current and irradiance, being in such cases used as sensors a shunt resistor and a calibrated reference solar cell, respectively. For obtaining the temperature, the LM35 temperature sensor was employed, presenting satisfactory results. The data acquired by the Arduino board are saved on a memory stick for later analysis. The uncertainty analysis was performed by using statistical methods, in which the systematic and random errors for each measurement channel were determined. The assembled prototype was applied for measuring the IV curve of a photovoltaic generator composed of a string of 3 modules located on the roof of one of the buildings from Solar Energy Laboratory of the Federal University of Rio Grande do Sul (LABSOL) and its result was compared with the IV tracer used on the laboratory. The result was, generally, satisfactory when compared with the two-wire measurement by the laboratory’s system, but showed a larger error when compared with the four-wire measurement. This prototype was also submitted to a test to evaluate its capacity of adequately presenting the IV curve when defects are induced on the string. The result presented by the prototype was quite similar to that obtained from LABSOL’s system. In general, it is possible to affirm that the prototype, based on its results, proved to be adequate for in field measurement of photovoltaic arrays.

Visando determinar os valores ótimos para o processo de serramento de anéis bobinados de filme metalizado ultrafino de alumínio com dielétrico de poliéster a partir das condições atuais do processo de fabricação de capacitores pela empresa Epcos do Brasil, realizou-se a avaliação de diferentes tipos de serras circulares variando-se a velocidade de rotação (n) e o tempo de corte (tc). Desenvolvido projeto de experimento desses três fatores a fim de obter o resultado das interações entre eles quanto à resistência de isolamento (Riso) das peças cortadas. A serra de 160 dentes de metal-duro com revestimento de filme de carbono tipo diamante (DLC) apresentou os melhores resultados quanto à “Riso” acima de 0,378 G e quanto ao número de peças com valor abaixo deste. Constatou-se que “n” não influencia significativamente para a distribuição de “Riso”; porém, gera menos peças abaixo do especificado. Já “tc” não influencia significativamente o processo. Quanto ao tipo de dente, o perfil reto obteve melhor resultado para lâminas de serra com 80 dentes e perfil curvo para lâminas com 160 dentes. Já a espessura da lâmina não influenciou de forma expressiva o processo. A lâmina de aço-rápido apresentou adesão de alumínio na lateral do corpo da serra e, consequentemente, adesão de material na superfície de corte. As lâminas de metal-duro sem revestimento apresentaram falhas no filme metalizado por causa do atrito gerado entre a superfície de corte e a lateral da lâmina; esse inconveniente é eliminado quando ela é revestida com filme DLC apresentando melhorias quanto à “Riso” das peças para “n” menores. Também houve adesão de alumínio na parte inferior do dente devido a uma delaminação da camada de filme DLC. / In order to determine the optimal values for the sawing process of wound rings of metalized ultra-thin film with dielectric of polyester from current conditions of capacitor manufacturing process by Epcos company in Brazil, it was performed the evaluation of different types of circular saws varying the rotational speed (n) and the cutting time (tc). Developed experiment design methodology for these three factors in order to get the result of the interactions between them regarding to the insulation resistance (Riso) of cut parts. Through the analysis of the main effects, the cemented carbide saw with 160 teeth and diamond-like carbon (DLC) film coating showed the best results in terms of "Riso" above 0,378 G and regarding to the number of parts with value below the specified. It was found that "n" does not influence significantly the distribution of "Riso"; however, generates fewer parts below the specified. Now "tc" does not significantly influence the process. Regarding the tooth type, straight profile obtained better results for saw blades with 80 teeth and curved profile for blades with 160 teeth. However the thickness of the blade did not influence significantly the process. The high speed steel blade presented adhesion of aluminum on the side of the saw body and, consequently, adhesion of material on the cutting surface. The cemented carbide blades uncoated presented failures on metalized film because of the friction generated between the cutting surface and the side of the blade; this drawback is eliminated when it is coated with DLC film presenting improvements to the parts "Riso" for lower "n". There was also aluminum adhesion on the bottom of the tooth due to a delamination of the DLC film layer.

Orientadores: Carlos Alberto de Castro Junior, Ruben Augusto Romero Lazaro / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-14T21:34:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guimaraes_MarcosAntoniodoNascimento_D.pdf: 1387088 bytes, checksum: 36029ed51311645d24da08d56bb91409 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O objetivo desse trabalho de pesquisa é desenvolver ferramentas computacionais eficientes para a otimização da operação de sistemas de distribuição de energia elétrica. A principal contribuição apresentada é fornecer uma metodologia para redução de perdas de potência ativa, baseada em reconfiguração e alocação de bancos de capacitores fixos e automáticos. É possível encontrar na literatura várias propostas baseadas nos mais diversos tipos de algoritmos, entretanto, na maioria dos casos as propostas apresentadas propõem o atendimento a um único objetivo. A proposta apresentada neste trabalho contempla a otimização dos objetivos de forma conjunta, usando um único algoritmo, de forma a tirar o máximo proveito dos recursos já instalados no sistema. Mostra-se que é possível obter uma economia significativa no custo de instalação de bancos de capacitores, utilizando a reconfiguração como ferramenta adicional. Um dos maiores desafios a ser enfrentado, no entanto, refere-se ao tamanho do espaço de busca, que nesse caso cresce consideravelmente. Para a resolução do problema optou-se pelo algoritmo genético, que é uma metaheurística já consagrada na resolução de problemas de grande complexidade. No decorrer do trabalho foram desenvolvidas diversas ferramentas e operadores genéticos especiais que tornaram possível a obtenção de excelentes resultados com baixo custo computacional. Adicionalmente, foi desenvolvido um algoritmo de Simulated Annealing que, a partir da melhor configuração obtida pelo algoritmo genético desenvolvido, otimiza as manobras dos taps do transformador da subestação de forma coordenada com taps dos capacitores automáticos. O comutador de tap do transformador tem uma vida útil limitada em aproximadamente 100.000 operações, o que corresponde a aproximadamente 30 operações diárias, e o algoritmo desenvolvido tem por finalidade, minimizar o número de operações diárias do dispositivo, prolongando sua vida útil. / Abstract: The goal of this research work is to develop efficient computational tools for optimizing the operation of distribution systems. The main contribution presented here is providing a methodology for reducing the real power losses based on reconfiguration and placement of both fixed and automatic capacitor banks. Many different methodologies, using several different algorithms can be found in the literature. However, most of them focus on one objective only. The method presented here comprises the simultaneous optimization of multiple objectives, in one algorithm only, to fully use the resources already installed in the system. It is shown that significant savings with the purchase of capacitor banks can be achieved by using reconfiguration as an additional tool. One of the hardest challenges to be tackled is related to the search space, that may grow significantly. The problem is solved by a genetic algorithms, which is an already widely accepted metaheuristic for solving very complex problems. Many different tools and special genetic operators have been developed along the research work. Those provided excellent results, at a low computational cost. Additionally, a simulated annealing algorithm was developed to optimize the substation transformer tap maneuvers in a coordinated way with the automatic capacitor bank tap maneuvers, from the best configuration obtained with genetic algorithms. The transformer tap commuter has a useful life limited to 100,000 operations, or approximately 30 daily operations. The proposed algorithm also minimizes the number of daily operations to stretch transformers' service life. / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica