O presente trabalho investiga a obtenção dos parâmetros elétricos e mecânicos de um motor de indução trifásico com rotor em gaiola, através da análise da potência reativa e das condições de transitório de partida. Através de análise teórica do motor operando em regime, obtém-se um conjunto de relações, que envolve o valor da potência reativa num determinado estado de operação e os parâmetros elétricos do motor. Baseado nestas relações, é definido um funcional quadrático envolvendo valores da potência reativa, obtidos para diversos pontos de operação. Um algoritmo de minimização fornece os parâmetros procurados. A realização de ensaios de partida, e aquisição de variáveis durante o transitório possibilita a determinação dos parâmetros mecânicos do motor pela utilização de um método dos mínimos quadrados recursivo. Para a execução destes métodos, foi implementado hardware e investigado um algoritmo, que permitem aquisições digitais e automatizadas das tensões e correntes de fase e também da velocidade do motor. Os procedimentos de validação do método, bem como dos parâmetros obtidos são baseados em comparações do comportamento real e simulado relativos a um ensaio de partida do motor. Neste tópico foram também discutidos a influência do efeito Pelicular sob determinados parâmetros. / This work investigates the obtention of the electrical and mechanical parameters of a squirrel-cage induction motor. Two methods of identification are studied: The reactive power method is used to determine the electrical parameters and one method of acceleration on a start-up test to find the mechanical ones. The method of reactive power is developed through the analisys of machine steady state operation. In this analisys, a realtionship among the electrical parameters and the reactive power is obtained. A minimization algorithm is used to determine the parameters based on this relationship. The acceleration method uses an aquisition of the transient variables, which are used in a recursive least square method furnishing the mechanical parameters. Both of the methods are implemented on a special hardware and software system, composed with sensors and A/D boards that make a digital aquisition of voltage, current and speed values. The validation procedures for the method and parameters are based on comparisons between the real and simulated evaluation of the dynamical behavior of the motor in a start up test. Here, it was also dicussed the Skin-effect influence over some of the motor parameters.

O presente trabalho visa propor metodologia inovadora e abrangente que permita a avaliação sistêmica das diversas funcionalidades envolvidas no conceito de Redes Elétricas Inteligentes Smart Grids - (REI). Tal metodologia possibilita a avaliação de políticas de implementação destas funcionalidades de acordo com as características atuais das empresas, tendo como balizador central o benefício social fundamentado na visão dicotômica entre Concessionária e Consumidor. A metodologia proposta parte de modelagem inovadora de representação da rede e das funcionalidades emergentes de REIs, culminando em modelo de otimização que visa propor roadmaps tecnológicos fundamentados em avaliações de custos e benefícios de implantação. A importância das contribuições contidas na presente tese reside no fato de que o conceito de REI vem ganhando destaque nos cenários nacional e internacional, sendo apontado por especialistas do mundo todo como uma possível quebra de paradigma no setor elétrico. O referido conceito traz consigo uma série de funcionalidades e novas formas de integração e relacionamento entre os diversos agentes do setor. Tais funcionalidades necessitam de conceituação clara e objetiva, assim como metodologias de análise dos benefícios e dos custos decorrentes de sua aplicação nos respectivos segmentos do sistema de distribuição. Funcionalidades de REIs impactam tanto os processos de gestão do sistema de distribuição como os procedimentos de planejamento, operação e engenharia, além de permitirem ao consumidor, com possível papel adicional de produtor, maior gerência sobre seu consumo de energia. Diante de um cenário com diversos agentes, com alternância de papéis e com intensa interação entre si, somado às funcionalidades sistêmicas e de rede propiciadas pelos avanços tecnológicos crescentes, é fundamental uma análise global que estabeleça políticas ótimas de implantação das funcionalidades de REI, buscando a maximização do benefício social associado. Destarte, o produto principal desta tese, qual seja o modelo de proposição de plano ótimo de implantação de funcionalidades de REI, considerando os custos de implantação e os benefícios associados, não só ao setor elétrico, mas à sociedade como um todo, consiste em ferramenta valiosa para o planejamento de empresas concessionárias de distribuição na definição de roadmaps tecnológicos. Além disso, tal ferramenta permitirá a realização de estudos nacionais que fundamentem o balizamento de políticas públicas para o tema. / This thesis proposes an innovative and comprehensive methodology that allows the systematic evaluation of various functionalities involved in the concept of Smart Grids. Such methodology enables the proposition and evaluation of different policies for the implementation of smart grid functionalities according to the current characteristics of the utilities. Furthermore, the methodology is basically centered on the social benefits that consider a dichotomy view regarding Utility and Customer. This methodology considers an innovative model for network representation and Smart Grid emerging functionalities. Based on that, it leads to an optimization model that produces technologic roadmaps that take into account the evaluation of costs and benefits for the policies implementation. The importance of the contributions in this thesis lay in the fact that the concept of smart grids has been gaining attention in the national and international scenes, being pointed out by experts around the world as a possible paradigm break for the electricity sector. This concept brings a number of functionalities and new forms of integration and relationships amongst the various agents. These functionalities require clear and objective concepts, as well as methods for cost-benefit analysis regarding their implementation on the various segments of the distribution system. Smart grid functionalities impact most of the management processes in a distribution company as well as planning, operation and engineering procedures. Besides that customers are enabled to better manage their energy consumption, especially when playing the role of producers as well. Facing a scenario with several agents playing different roles with intense interaction, as well as systemic functionalities propitiated by advances in technology, one should devise a global analysis in order to establish optimal policies to implement Smart Grid functionalities, pursuing maximization of associated social benefits. In such a context, the main product of this thesis is an innovative model that produces optimal cost effective plans regarding the deployment of Smart Grid functionalities. Such a product is to be applied not only in the electricity sector but in society as a whole, consisting in a valuable planning tool for distribution utilities to define technological roadmaps as well as countrywide studies for the proposition of new public policies for smart grid implementation.

Descreve-se a construção de um triodo corona que permite carregar eletricamente filmes dielétricos com corrente constante e simultaneamente medir a evolução temporal do potencial de superficie. A corrente de carga é mantida constante por controlar o potencial de grade, do qual o potencial de superfície da amostra é determinado. Com o sistema pode-se obter correntes de carga desde 1 nA até 1 &#956A e carregar amostras até potenciais da ordem de &#177 6 kV. Descrevem-se também as características elétricas do sistema, seu princípio de funcionamento e seu desempenho para o estudo das propriedades elétricas de polímeros. O sistema foi utilizado no estudo da ferroeletricidade e na condução elétrica do polimero PVDF (polifluoreto de vinilideno). Os resultados mostram que o processo de condução, é dominado pelo transporte de um excesso de cargas (corrente limitada por carga espacial). A formação de uma polarização permanente, durante o carregamento, pode ser deduzida da curva de subida do potencial de superfície e confirmada pelas medidas do coeficiente piezoelétrico d31. Discutem-se as transições estruturais provocadas pelo campo elétrico, mostrando que podem ocorrer transições reversíveis e irreversíveis no material e além da polarização ferroelétrica, infere-se dos resultados que também ocorre uma polarização reversível. No final do trabalho, elabora-se um modelo físico que descreve a subida do potencial de superfície, incluindo o chaveamento da polarização ferroelétrica. / This work describes a corona triode setup which allows charging thin dielectric films with a constant current and the simultaneous measurement of the sample surface potential. The charge current is kept constant by controlling the gride voltage, from which the sample potential is also derived. With the experimental setup we were able to obtain charging currents from 1 nA to 1 &#956A and getting potential UP to &#177 6 kV. The electric characteristics of the system and its performance is also shown and discussed. The corona triode was used to study the electric conduction and the ferro-electricity of the PVDF (polyvinylidene fluoride) polymer. The results show that the conduction is dominated by the transport of an excess of charge. Formation of a permanent polarization during charging may be deduced from the potential build up curve and confirmed by piezoelectric measurements. We also discuss the structural transitions due to the electric field showing that both reversible and irreversible transitions may occur. Together with ferro-electric components we infer that a reversible polarization is also occurring in the material. Finally we present a theoretical model describing the sample potential build up including in it the ferroelectric switching.

O objetivo deste trabalho é o de caracterizar o processo de condução do EPDM e de formulações deste material quando nele se incorpora diferentes concentrações de trihidróxido de alumínio (alumina trihidratada). Dois procedimentos experimentais foram utilizados para se obter os resultados: o primeiro utilizando medidas de corrente no estado estacionário variando-se a espessura das amostras, o potencial, o material do eletrodo e a temperatura e o segundo através de medidas da distribuição de cargas elétricas no interior do material empregando o método de propagação de um pulso de pressão. Na análise dos resultados experimentais encontrou-se presença de polarização elétrica e de condução, a qual apresenta dependência linear do logaritmo da condutividade com a raiz do campo, na região de altos campos elétricos. Estudo comparativo de alguns modelos foi realizado sem que nenhum deles explicasse os nossos resultados. Propusemos tentativamente a combinação de efeitos de superfície e de volume. Para o material com crescente concentração de alumina também se encontrou dependência da condutividade com a raiz do campo, mas a interpretação dos resultados ficou mais incerta. Além disto, um efeito quadrático com a concentração de alumina foi encontrado para a polarização e para a condução um efeito linear / This work attempts to characterize the processes of electric conduction in the EPDM copolymer and its composites with several contents of alumina trihydrate filler. Two different experimental procedures were employed: (i) measurements of the steady state electric current for several sample thicknesses, applied voltages, temperatures, and different types of electrode (ii) charge distribution measurements using the pressure wave propagation method. The results showed that there is an electric polarization superimposed to an electric conduction. For high electric fields a linear dependence of the log of the conductivity versus the square root of the electric field was found. Several theoretical models were employed aimed at explaining the experimental results but none gave satisfactory results. It seems that the most adequate model is one in which both surface and bulk processes are considered. When the content of alumina trihydrate filler was increased, a linear dependence between the logs of conductivity against the square root of the electric field was again observed, though the results could not be readily interpreted. It was also found that the electric polarization and the electric conductivity show a quadratic and a linear dependence on the alumina trihydrate content, respectively

Orientador: Thair Ibrahim Abdel Hamid Mustafa. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

A principal idéia do modelo global é evitar a complexidade que aparece quando a variação espacial das grandezas macroscópicas, tais como, densidade e energia das espécies são consideradas. Logo, este tipo de modelo não descreve a distribuição espacial, mas pode fornecer os valores das densidades e das temperaturas em função da pressão e da potência. O modelo estudado é baseado em um reator de geometria cilíndrica. As espécies consideradas foram elétrons, O2, ,O+, O-, O, O2(a1Dg) e O(1D). As suposições feitas na formulação do modelo global são as seguintes: A função distribuição para as energias dos elétrons é suposta ser maxwelliana; a temperatura do gás e dos íons é suposta constante independente das condições da descarga; a densidade de todas as espécies é tomada como a média sobre o volume; os perfis de todas as espécies são supostos uniformes em toda a descarga exceto na bainha onde decaem rapidamente. As equações de balanço são obtidas aplicando-se a conservação de massa e energia. Destas considerações chegamos a um conjunto de equações diferenciais não-lineares de primeira ordem. Aplicamos este modelo a uma descarga de oxigênio a baixa pressão para duas configurações de reatores, faixas de pressões e potências e comparamos os resultados aos obtidos experimentalmente e aos obtidos pelo modelo Partícula na Célula (Particle-in-Cell). Os resultados obtidos pelo nosso modelo se mostraram bastante satisfatórios ao apresentar as mesmas tendências das obtidas no modelo global aperfeiçoado e por mostrar uma boa concordância com modelo PIC e com os resultados experimentais obtidos por Stoffels.

1 - As equações de Vlasov-Maxwell são deduzidas, a partir da equação de Liouville, supondo-se que as interações eletromagnéticas entre as partículas do plasma sejam dadas na aproximação de Darwin. A dedução revela uma analogia da Teoria Cinética de Plasmas com a Mecânica Quântica. 2 - Apresenta-se a obtenção, mediante o algoritmo de iteração-renormalização de Kraichnan, das equações da Aproximação da Interação Direta para turbulência num plasma descrito pela equação de Vlasov.Nessa exposição explicitam-se melhor o significado e as propriedades fundamentais da "função resposta". 3 - Relativamente ao modelo de Schottky para a coluna positiva de descargas elétricas em gases, discute-se a consistência da aproximação usual para o campo elétrico ambipolar. Discute-se, também, um modelo de Schottky generalizado para colunas positivas de descargas em gases fracamente eletronegativos. Finalmente, apresenta-se, para a coluna positiva de uma descarga em oxigênio, um modelo que não se baseia na hipótese de difusão ambipolar. As previsões feitas com base no modelo mostram boa concordância com dados experimentais.

A combustão assistida a plasma é uma área de pesquisa que desperta grande interesse nos setores acadêmico e industrial devido às novas possibilidades de reações químicas e perspectivas de aplicação. Entre as aplicações, a geração de gases ricos em hidrogênio, seja para produção de insumos químicos ou para utilização em diferentes geometrias de combustores, tais como os sistemas RQL (rich-quenching-lean), tem recebido grande destaque. Neste trabalho, a combustão assistida a plasma gerado por descarga de arco deslizante em mistura de ar e gás natural para produção de gases ricos em hidrogênio foi realizada com o intuito de investigar os processos básicos ocorridos tanto no plasma quanto na combustão. Para tanto, foram realizadas medidas elétricas da descarga em ar e análises químicas da combustão assistida a plasma utilizando as técnicas de espectroscopia óptica de emissão e espectrometria de massa em experimentos conduzidos na faixa de razão de equivalência entre 0,4 e 3,0 com potências aplicadas entre 160 e 400 W. Para avaliar a evolução da descarga, assim como a formação e a estrutura da chama foram realizadas medidas com uma câmera de alta velocidade para uma razão de equivalência de 1,4 e potência aplicada de 236 W. Observou-se que os limites de inflamabilidade são aumentados com a utilização da descarga elétrica, podendo ser estendidos até 2,2 dependendo da potência aplicada. As análises químicas demonstram que a reatividade do processo, associada ao consumo de reagentes, é maior quando ocorre a formação de chama, sendo maior ainda próxima da estequiometria. No entanto, a produção de hidrogênio é maior fora dos limites de inflamabilidade. Estes resultados, correlacionados com os efeitos que levam à intensificação da chama pela assistência do plasma, indicam que o hidrogênio gerado devido a processos de descarga é queimado na chama, facilitando a ignição da mistura e aumentando a liberação de energia na combustão.

Propelentes sólidos compósitos preparados com pré-polímero PBLH (Polibutadieno Líquido Hidroxilado), PA (Perclorato de Amônio) como oxidante e partículas de alumínio como aditivo metálico apresentam características de alta resistividade elétrica. A dificuldade de homogeneização dos componentes sólidos da composição propelente com a matriz polimérica pode resultar na formação de aglomerados, notadamente de partículas metálicas. O estudo experimental desses aglomerados no propelente sólido compósito demonstrou serem eles um dos fatores que explicam o fenômeno da formação de sítios eletricamente carregados no propelente. O descarregamento abrupto desse potencial elétrico pode gerar faíscas elétricas com energia suficiente para ocasionar a ignição sustentada de um motor foguete de propelente sólido.

Neste trabalho foi realizada uma investigação da pós-descarga de nitrogênio utilizando técnicas de espectroscopia de emissão. A pressão foi variada de 2 a 8 Torr, o fluxo de 300 a 950 sccm e a corrente da descarga de 20 a 45 mA. A temperatura do gás foi determinada através do espectro do Primeiro Sistema Positivo do Nitrogênio e variou de 300 a 700 K. A velocidade de escoamento do gás variou de 400 a 2400 cm/s e a temperatura vibracional variou de 2000 a 12000 K. A densidade do átomo de nitrogênio no estado fundamental N(4S0) foi determinada através da influência da predissociação inversa no espectro do Primeiro Sistema Positivo. A perturbação no espectro do Segundo Sistema Positivo, pela predissociação inversa, foi empregada para medir a densidade do estado metaestável N(2D0). Em nossas condições experimentais a densidade do átomo no estado metaestável variou de 3% a 6% da densidade do átomo no estado fundamental. Esta elevada densidade deve ser levada em conta no modelamento da pós-descarga.