Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-03-18T21:08:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332884.pdf: 4340105 bytes, checksum: b9ba123c07192178d430cb540fd53377 (MD5) Previous issue date: 2014 / Nos últimos anos, a geração de energia elétrica por pequenos aerogeradores tem sido um importante tópico de pesquisa, pois é uma fonte limpa, sustentável e renovável de energia elétrica. Além disto, é um sistema que possui um apelo socioeconômico devido ao potencial tanto para proporcionar energia em áreas isoladas quanto para fornecer economia aos consumidores em áreas atendidas pelas concessionárias. A produção de energia elétrica por pequenas turbinas eólicas pode ser implementado, com uma boa rentabilidade ao longo do tempo, em vários lugares, tais como casas, torres de telecomunicações, plataformas de petróleo, escolas e clínicas rurais. A conexão de pequenos geradores a rede elétrica foi regulamentada no Brasil com a resolução normativa nº 486/2012 da Agencia Nacional de Energia Elétrica. No entanto, a popularização da energia eólica em pequena escala conectada a rede elétrica depende de soluções que forneçam sistemas simples, robustos, de baixo custo e o com tecnologia nacional. Visando este cenário, este trabalho propõe um sistema que permite a conexão entre turbinas eólicas de pequeno porte à rede. A estrutura é composta por um retificador passivo, um conversor CC-CC Buck e um inversor Push-Pull. O trabalho aborda a estrutura de potência, a qual é nova e proposta neste estudo, e o sistema de controle, o qual utiliza um circuito integrado UC3854, proporciona a extração da máxima potência do gerador e a injeção de uma corrente senoidal na rede elétrica. Análise, projeto e experimentação foram realizados para um aerogerador de 1kW.<br> / Abstract : In recent years, low power wind system has been an important topic of research, with a large socioeconomic appeal, because it is a renewable, clean, sustainable and alternative source of electric energy. The electricity production by low power wind systems can be implemented in several places, such as homes, telecommunications towers, oil rigs, schools and rural clinics with a good profitability over time. However, the popularization of renewable energy in low scale depends of new solutions that provide simple, robust and cost-effective systems. Aiming this scenario, this dissertation proposes a system that enables the connection between small wind turbines and the mains, based on a passive rectifier, DC-DC Buck converter and Push-Pull inverter. The proposed system was analysed, designed and verified for a 1kW small wind turbine.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T19:20:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 99782.pdf: 3763925 bytes, checksum: 7639140bf252d46abece9dab7fc84eb2 (MD5) Previous issue date: 1995 / Apresentação de uma metodologia numérica para a simulação de transferência de calor e migração de umidade em solos úmidos em torno de cabos elétricos de potência em instalações subterrânea. O solo circundante aos cabos é modelado de acordo com a abordagem do contínuo para meios porosos insaturados. As equações governantes resultantes deste processo são resolvidas de acordo com a metodologia de volumes finitos. O código computacional resultante é otimizado de modo a evitar os longos tempos computacionais normalmente associados a este tipo de simulação, permitindo a obtenção de resultados completos em computadores de pequeno porte. Para aproximar a solução obtida das necessidades reais dos projetistas de cabos elétricos subterrâneos, que necessitam a temperatura no núcleo do cabo, o interior do cabo também é incorporado à formulação do problema. O modelo físico do solo é o mais completo possível, dentro dos limites impostos pelo tempo computacional, e inclui a depedência de todas as propriedades com umidade e temperatura, além de fatores adicionais como o efeito de gravidade sobre a umidade do solo e um modelo simplificado para o efeito de histerese das curvas que descrevem as propriedades termo-hidráulicas do solo.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T20:34:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 104710.pdf: 18473679 bytes, checksum: c421dda2f8bc205d717d50ff80df06a2 (MD5) Previous issue date: 1996 / Estudo da viabilidade técnica da fabricação por sinterização de contatos elétricos à base de prata com 30% de WC com baixa porosidade residual, ou seja, menor que 5%. Foi realizado comparações entre diferentes rotas de processamentos buscando-se aquela que propiciasse a maior cinética de sinterização. Da melhor rota de processamento, foi realizado um estudo mais detalhado sobre os parâmetros de sinterização: temperatura, tempo e estado inicial do pó de WC.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-03-04T18:08:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 303895.pdf: 1022695 bytes, checksum: 6e0670b78f57f8cc2b52927f9a971b96 (MD5) / Este trabalho aborda o estudo e o desenvolvimento de metodologias para a obtenção de soluções corretivas para a restauração das equações da rede elétrica, em casos onde a demanda é excessiva. Para formular analiticamente este problema são utilizadas duas modelagens encontradas na literatura. A primeira é a determinação do ajuste de carga como um problema de mínimos quadrados. A segunda é o cálculo deste ajuste em uma direção previamente definida. Em ambos os casos, a metodologia de solução incorpora o método de Newton e o conceito de região de confiança. Esta inclusão visa garantir tanto quanto possível a determinação de uma solução, desde que esta exista, independente das condições iniciais. Para analisar a eficácia dos algoritmos, simulações computacionais foram realizadas com sistemas do IEEE de 14, 30, 57, 118 e 300 barras. Nos testes, foram analisadas tanto as características relacionadas à otimização, quanto os aspectos funcionais dos métodos e a qualidade das soluções encontradas. / This work presents a study and development of methodologies for obtaining corrective solutions for the restoration of the equations from the power flow in cases where the demand is excessive. To formulate analytically this problem, two models from the literature are used: the first model is the load adjustment, which is determined as a problem of least squares. The second model is the calculation of the adjustment on a pre-determined direction. In both cases the solution methodology includes Newton's method and the trust region concept in order to assure the solution determination, as long as that exists, independently of the initial conditions. In order to analyze the effectiveness of the algorithms, computational simulations were conducted with IEEE systems of 14, 30, 57, 118 and 300 buses. Features related to optimization were analyzed regarding the functional aspects of the methods and the quality of the solutions found.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T22:20:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 314521.pdf: 1748234 bytes, checksum: 9dd8d82c2a41b4a23ff7aaec78c1a153 (MD5) / Esta tese propõe um método direto para obtenção do ponto de bifurcação sela-nó correspondente ao máximo carregamento de sistemas elétricos de potência. Este método é formulado com base em um modelo de otimização estática, cuja solução é determinada por meio de uma extensão do método de Newton. As equações não lineares que representam o fluxo de potência são formuladas em coordenadas retangulares permitindo a utilização do termo de segunda ordem da expansão em série de Taylor destas equações para a obtenção de um método Tensorial relativamente rápido e de fácil implementação. Duas formas de parametrização das equações de balanço de potência são comparadas. A primeira é convencional, onde o parâmetro de carregamento é linear. A segunda, proposta neste trabalho, é uma parametrização quadrática, o que equivale a incluir uma restrição de não negatividade ao parâmetro. São obtidos resultados numéricos para três formas de inicialização dos multiplicadores de Lagrange, sendo uma unitária intuitiva, a segunda uma forma existente na literatura e a terceira uma nova forma proposta neste trabalho, que faz uso de uma equação auxiliar em conjunto com a matriz Jacobiana do fluxo de potência. As influências da inicialização dos multiplicadores de Lagrange e da execução de um fluxo de potência inicial para estimativa das variáveis são observadas para se encontrar uma forma mais adequada de inicialização. Aspectos complementares à obtenção do máximo carregamento são obtidos, tais como: sensibilidade do parâmetro de carregamento com relação às potências injetadas nas barras, obtida como um subproduto do processo de otimização; determinação de áreas críticas nos sistemas elétricos com relação à instabilidade de tensão; previsão de potência reativa gerada a cada iteração para facilitar a convergência do processo iterativo; decomposição dos sistemas de equações para redução do tempo de processamento; traçado completo das curas PV nos métodos diretos de forma semelhante ao método da continuação. Resultados numéricos obtidos com simulações de sistemas teste de diferentes portes são usados para ilustrar o desempenho das estratégias propostas.<br> / Abstract : This thesis proposes a direct method for obtaining the saddle-node bifurcation point corresponding to the maximum loadability of electric power systems. This method is formulated based on a static model optimization, which is solved by an extended version of Newton#s method. The nonlinear equations which represent the power flow are formulated in rectangular coordinates permitting the use of the second-order Taylor series expansion of these equations to obtain a Tensor method relatively quick and easy to implement. Two forms of parameterization of the power flow equations are compared. The first is the conventional, where the loadability parameter is linear. The second, proposed in this thesis, is a quadratic parameterization, which is equivalent to imposing a non-negativity constraint to the parameter. Numerical results are obtained for three forms of initialization of Lagrange multipliers, one intuitive unit, the second existing form in the literature and the third form proposed in this thesis, which makes use of an auxiliary equation and Jacobian matrix of power flow. The influences of the initialization of Lagrange multipliers and the running of an initial power flow to estimate the variables are observed to find a more suitable initialization. Additional aspects of obtaining the maximum loadability are obtained, such as: sensitivity of the loadability parameter with respect to the power injected into bus, obtained as a byproduct of the optimization process, determination of critical areas in electrical systems with respect to voltage instability; prediction of reactive power generated at each iteration to facilitate convergence of the iterative process; decomposition of the systems equation for reduction of time processing; complete tracing of PV curves in direct methods similar to the continuation method. Numerical results obtained with simulations of test systems of different sizes are used to illustrate the performance of the proposed strategies

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2013-06-26T00:25:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 304617.pdf: 4449414 bytes, checksum: c266e747a4103b183cb7f674ff57c59c (MD5) / Este trabalho apresenta o estudo e a implementação de um conversor eletrônico para a realização do acionamento de um dispositivo de iluminação à OLED (LED orgânico). É proposto um conversor Buck operando com controle da corrente de saída para acionar este dispositivo. A frequência de comutação utilizada neste conversor é na ordem de centenas de kilohertz até um megahertz, possibilitando a redução do tamanho dos elementos passivos. Devido a característica elétrica do dispositivo OLED a potência envolvida é inferior a cinco watts. Como consequência, as perdas nos componentes e nos circuitos auxiliares possuem uma influência significativa na composição do rendimento. Por isto, também são estudadas e testadas algumas técnicas que podem possibilitar um aumento no rendimento da estrutura, formada pelo conversor eletrônico mais o dispositivo de iluminação, através da substituição ou da inclusão de alguns componentes no conversor Buck ou da utilização de outro conversor eletrônico visando à redução nas perdas. / This paper presents the study and implementation of an electronic converter for driving an OLED lighting device. A Buck converter operating with control of the output current is proposed to drive this device. The switching frequency used in this converter is in the order of hundreds of kHz to a MHz, allowing a reduction in the size of the passive elements. Due to the electrical characteristic of OLED device, the power involved is less than five watts. The components and auxiliary circuits losses have a significant influence on the composition of efficiency. Therefore, some techniques that can enable an increase in the efficiency of the structure are studied and tested, formed by the electronic converter and the lighting device. The techniques replace or add a few components in the Buck converter or using another electronic converter in order to reduce losses.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:09:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 320340.pdf: 4728124 bytes, checksum: f565545d005dbe8a140c1bec0e37ee70 (MD5) Previous issue date: 2013 / Na modernização dos sistemas elétricos, alguns conceitos inseridos no contexto de redes elétricas inteligentes tem se destacado. Um destes conceitos é o de Medição Fasorial Sincronizada, que permite a obtenção de medidas elétricas de tensão e corrente, com informações de magnitude e fase, obtidas em altas taxas de aquisição e referenciadas na mesma base de tempo, cuja representação é dada por sincrofasores. Esta característica permite o monitoramento da dinâmica de sistemas elétricos, criando um novo paradigma para o monitoramento e controle da operação em tempo real. Na Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), no âmbito do projeto MedFasee, implementou-se um Sistema de Medição Fasorial Sincronizada instalado nas redes de baixa tensão do Brasil. O sistema é composto, atualmente, por 22 pontos de medição, instalados em universidades parceiras, e um concentrador de dados instalado na UFSC. Por meio deste sistema monitora-se o desempenho dinâmico do Sistema Interligado Nacional (SIN) sujeito aos inúmeros eventos que o afetam diariamente. Alguns são imperceptíveis aos consumidores, causando apenas pequenas alterações em grandezas elétricas. Outros causam grandes impactos, levando a interrupções de carga, perda de geração e até mesmo blecautes, que resultam em prejuízos financeiros e sociais elevados. A rápida caracterização de eventos pode auxiliar a operação nestas condições, acelerando o diagnóstico e proporcionando uma visão global do problema ao operador. No presente trabalho são abordadas a detecção, a identificação e a localização destes eventos. Para isso, inicialmente são descritas as características dos sistemas de monitoramento de sistemas de energia elétrica e de sistemas de medição fasorial sincronizada, discorre-se sobre o fenômeno de propagação de ondas eletromecânicas e são ilustrados os aspectos dos principais tipos de eventos que ocorrem em sistemas de energia elétrica. São descritas três metodologias que fornecem sinais adequados à detecção de eventos por meio da ultrapassagem de patamares preestabelecidos. Terminada a detecção, passa-se para a etapa de identificação de eventos, onde são classificados em perda de geração, interrupção de carga e evento local. Depois disso, é estimada a localização dos eventos sistêmicos por meio de metodologia que considera os atrasos de tempo de propagação e as coordenadas geográficas das PMUs. As metodologias são testadas em simulações e em casos reais. Os resultados demonstram que, para este tipo de análise os modelos devem representar o fenômeno de propagação de ondas eletromecânicas e, em casos reais, é viável estimar a localização de eventos sistêmicos <br> / Abstract: With the modernization of electrical power systems, some concepts of smart grids have been highlighted. Synchronized Phasor Measurement Systems is one of these oncepts, which allows obtaining electrical measurements of voltage and current, with magnitude and phase information, obtained at high acquisition rates and referenced to the same time base, whose representation is denominated by Synchrophasors. This feature allows the monitoring of the dynamics of electrical power systems, creating a new paradigm for the monitoring and control of real-time operation. The Federal University of Santa Catarina (UFSC), under the project MedFasee, implemented a Synchronized Phasor Measurement System (SPMS) installed in low voltage networks in Brazil. The system consists currently of 22 measuring points installed at partner universities, and a data concentrator installed at UFSC. Through this system, the dynamic performance of Brazilian Interconnected Power System (BIPS) exposed to several events daily is monitored. Some events are imperceptible to consumers, causing small changes in the electrical quantities. However, other events cause severe impacts leading to load interruptions, generation loss and even blackouts, resulting in high financial and social losses. Thus, the rapid characterization of events can aid operation in these conditions, accelerating diagnosis and providing an overview of the problem to the operator. In this work the detection, identification and locations of events have been approached. Therefore, it initially describes the characteristics of monitoring of electrical power systems, SPMS, electromechanical wave propagation and main events that occur in electrical power systems. Three methodologies that provide appropriate signals to detect events which exceed the pre-established indices have been described. After detection, the events are classified as generation loss, load interruption and local event. Finally, systemic events locations are estimated using methodology that considers the propagation delay and geographical coordinates of PMUs. The methodologies are tested on simulations and real cases. The results demonstrate that, for this analysis, the models should represent the electromechanical wave propagation phenomenon, and that it is possible to estimate the location of systemic events.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:16:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 323511.pdf: 1934297 bytes, checksum: e02e3567d5f3fb6ce2db0c3c3cf6d2a9 (MD5) Previous issue date: 2013 / Nesta dissertação de mestrado é proposta uma técnica de simulação da confiabilidade de redes primárias de distribuição operadas radialmente. A técnica foi desenvolvida com base na Matriz Lógico-Estrutural (MLE), sendo convenientemente denominada MLE Expandida. Com a técnica proposta é possível modelar um amplo conjunto de fatores que afetam a confiabilidade. Entre estes fatores são contemplados: a topologia da rede; a distribuição espacial, as frequências, e os tempos de reparo típicos das faltas que ocorrem ao longo de um alimentador; e também a localização dos equipamentos de manobra e de proteção. A confiabilidade é estimada por meio de indicadores anuais de frequência e duração das interrupções imputadas aos consumidores. São destacadas as seguintes vantagens da MLE Expandida: a incidência de faltas temporárias é explicitamente considerada nos modelos; é possível considerar as zonas de atuação dos equipamentos religadores; são considerados os efeitos das manobras de restauração a jusante com transferência interna ao alimentador; e são estimadas as frequências de eventos de interrupção momentânea. É apresentada também uma sequência de análise, que compreende a preparação do modelo, a execução da técnica de simulação proposta, e a utilização de recursos gráficos adaptados à apresentação dos resultados. A representação gráfica dos indicadores de confiabilidade estimados, com mapas de dados e histogramas, permite identificar rapidamente as regiões de um alimentador nas quais incidem as maiores frequências de interrupção e indisponibilidades anuais, bem como o número de consumidores afetados. São apresentados estudos de caso, que têm como objeto dois alimentadores de distribuição cujos modelos foram baseados em dados reais. Estes estudos visam demonstrar as qualidades dos resultados obtidos com a técnica, bem como exemplificar as possibilidades de aplicação da MLE Expandida. <br> / Abstract : In this dissertation is proposed a simulation technique to estimate the reliability of radially operated primary distribution systems. The technique was developed taking as a reference the Matriz Lógico-Estrutural (MLE - Logically-Structured Matrix), being conveniently denominated MLE Expandida (Expanded MLE). This technique allows modeling a large set of factors which affect the reliability. Among these factors are: the network topology; the spatial distribution, the frequency, and the typical time to repair of failures and contingencies that occurs along any primary feeder; and also the allocation of sectionalizing and protection devices. The simulation estimates indices of expected interruptions frequency and duration, experienced by supplied costumers within a predefined condition. The following advantages of the MLE Expandida technique are highlighted: the incidence of temporary faults can be explicitly accounted in the models; the same apply to the primary protection zones of devices with reclosing capabilities; the effects of upstream restoration operations in which loads are relocated within its own feeder are also considered; finally, this technique can estimate frequencies of momentary interruption events. It is also presented an analysis sequence, which comprehends the model construction, the simulation technique execution, and the presentation of estimated indices using graphical resources. The graphical representation of the estimated reliability indices, using data maps and histograms, contributes to the fast identification of the geographical zones where interruptions are more frequent and prolonged, and also make it easier to approximate the number of customers under these conditions. This work presents analyses which take as object two primary distribution feeders, considering models based on real data, to demonstrate possible applications for the proposed simulation technique.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-19T21:49:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O presente trabalho aborda o estudo e a implementação da equação mecânica a um método de análise de máquinas elétricas associadas a circuitos elétricos externos. A máquina é modelada pelo Método de Elementos Finitos em duas dimensões. O equacionamento do circuitoé feito em variáveis de espaço de estados. Um acoplamento forte entre os dois sistemas de equações é obtido utilizando-se as grandezas comuns a ambos, isto é, as correntes e as tensões nos enrolamentos do dispositivo eletromagnético. A fim de validar o método proposto, foi desenvolvida uma Bancada Experimental.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-19T08:47:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T21:23:19Z : No. of bitstreams: 1 175569.pdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / No acionamento de máquinas elétricas sempre se procurou máquinas que permitissem controlar o torque e consequentemente a velocidade com grande flexibilidade. Por outro lado na geração de energia elétrica, sempre se procura formas alternativas de energia que não poluam ou agridam o meio ambiente. O custo da energia elétrica vem aumentando devido a escassez dos recursos naturais e como conseqüência procura-se maximizar a eficiência do conjunto máquina primária e gerador. Uma boa solução para maximizar o rendimento da geração de energia elétrica é a Máquina Assíncrona Duplamente Alimentada. O presente trabalho propõe-se a estudar a Máquina Assíncrona Trifásica Brushless ligada em Cascata Duplamente Alimentada (MATBCDA). É mostrado a base do funcionamento da MATBCDA quando conectada na ligação "MAIS" e ligação "MENOS". São analisados em detalhes os parâmetros da máquina, tais como: indudância de dispersão, indutância mútua, indutância magnetizante e resistência dos enrolamentos. É estudado e elaborado o modelo dinâmico da MATBCDA, tomando como base a teoria do sistema de eixos de referência. Com base no modelo dinâmico é feita a análise dinâmica da MATBCDA integrando as equações diferenciais pelo método de Runge Kutta de quarta ordem. Esta análise abrange a máquina funcionando como motor e como gerador. Para completar a análise da MATBCDA é estudado o regime permanente da máquina, focando principalmente o funcionamento como motor ou gerador com fator de potência pré-estabelecido. A grande vantagem da MATBCDA é o fato dela funcionar como motor e como gerador sem necessidade de escovas, minimizando os problemas de manutenção.