Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:35:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 320900.pdf: 1736514 bytes, checksum: 6678b7c9bb1a6c0096198093b529453c (MD5) Previous issue date: 2013 / Compósitos poliméricos condutores de eletricidade (CPCEs) têm recebido especial atenção devido à possibilidade de utilização em várias aplicações tecnológicas. A incorporação de aditivos condutores, tais como, grafite expandido (GE) e negro de fumo condutor (NFC), em matrizes de elastômeros termoplásticos é uma alternativa bastante interessante para a produção de CPCEs, com propriedades mecânicas semelhantes às de uma borracha vulcanizada, sem a necessidade do uso de agentes de vulcanização. Neste trabalho, foram preparados compósitos de poli(estireno-b-etileno-ran-butileno-b-estireno) (SEBS) com GE ou NFC, a partir de um reômetro de torque. Primeiramente, foram realizados estudos com frações previamente determinadas e fixadas de aditivos condutores, e definidos os parâmetros de processamento dos compósitos através de dados obtidos pelo reômetro de torque e de valores de condutividade elétrica obtidos pelo método padrão quatro pontas. Posteriormente, compósitos com diferentes frações em massa de SEBS e aditivos condutores foram obtidos e caracterizados a partir das técnicas i) condutividade elétrica método padrão duas e quatro pontas e ii) reometria de placas paralelas. A morfologia dos aditivos e compósitos foi avaliada a partir de imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Foi, também, estudada a viabilidade da utilização dos compósitos de SEBS/GE para blindagem eletromagnética, e comparada a eficiência de blindagem desses materiais com a dos compósitos de SEBS/NFC. <br> / Abstract : Electrically conductive polymer composites (CPCEs) have received special attention due to the possibility of use in various technological applications. The addition of conductive additives, such as expanded graphite (EG) and conductive carbon black (NFC) in thermoplastic elastomer matrix is a very interesting alternative for the production of CPCEs with mechanical properties similar to those of a vulcanized rubber without the need for the use of vulcanising agents. In this work, composites of poly (styrene-b-ethylene-ran-butylene-b-styrene) (SEBS) with GE or NFC were prepared in a torque rheometer. First, studies were performed with predetermined and fixed fractions of conductive additives, and set the parameters of composites processing through data obtained by a torque rheometer and electrical conductivity values obtained by four-point probe method. Subsequently, composites with different mass fractions of SEBS and conductive additives were obtained and characterized from the techniques i) electrical conductivity by four-point probe method and ii) parallel plate rheometry. The morphology of additives and composites was evaluated from images obtained by scanning electron microscopy (SEM). It was also studied the feasibility of using the SEBS/GE composite for electromagnetic shielding, and its shielding efficiency was compared with the shielding efficiency of the SEBS/NFC composite.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:14:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 322341.pdf: 9027469 bytes, checksum: e391e0b52aac96cae5b2115035df0730 (MD5) Previous issue date: 2013 / Presente na maioria dos sistemas elétricos, os disjuntores de alta tensão têm sua importância garantindo a extinção do arco elétrico oriundo de correntes de curto circuito e corrente nominal do equipamento, evitando danos aos demais componentes do sistema de elétrico. A vida útil do disjuntor pode ser estendida pela adoção do correto planejamento da manutenção, evitando intervenções precoces ou tardias. Existem diversas metodologias para planejamento da manutenção, consolidadas e adaptadas para as necessidades das concessionárias, sendo raro encontrar programas de manutenção idênticos. Nessa dissertação é preconizada a utilização dos resultados de ensaios de manutenções anteriores e de registros de intervenções corretivas para sugestão de data de intervenção em disjuntores de alta tensão. Um sistema baseado em conhecimento fundamentado na lógica fuzzy é empregado para avaliar os valores de ensaios de disjuntores, comparando com valores de referência constantes nos manuais, normas ou em casos omissos, por determinação do especialista. Os resultados obtidos permitem avaliação em dois modos: individual do disjuntor e por modelo de disjuntor. O primeiro fornece ao usuário maiores detalhes das análises. No segundo dados concisos, mas ideais para fácil identificação de disjuntores defeituosos em grandes grupos. <br> / Abstract : Present in most power systems, high voltage circuit breakers havetheir importance ensuring the extinction of the arc originated from theinterruption of short circuit and the circuit rated current, preventingdamages to other components of the electrical system. The lifetime of acircuit breaker can be extended by the adoption of proper maintenanceplanning, in order to avoid early or late interventions. There are severalconsolidated methodologies for maintenance planning, adapted to thespecific needs of electric utilities, therefore it is rare to find identicalmaintenance programs. The methodology described in this dissertationuses the results of tests, and records of corrective intervention dates,to suggest the next date intervention in high voltage circuit breakers.A knowledge-based system based on fuzzy logic evaluates the resultsof tests of circuit breakers comparing them to the reference valuesin the manuals, to the standards or, in neither case, as determinedby the expert. The results allow evaluation in two ways: individualand by group model. The first provides the user with details of theanalyses. In the latter the provided information is more concise, butideal for easy identification of defective circuit breakers in large groups.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:16:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 322373.pdf: 4260685 bytes, checksum: 277933928b21d0511191c3fb0a10333d (MD5) Previous issue date: 2013 / Essa tese apresenta uma metodologia de controle robusto, baseada em otimização paramétrica, para a síntese de estabilizadores de sistemas de potência (ESP). O objetivo dos ESP é fornecer torque de amortecimento aos sistemas elétricos multimáquinas, quando sujeitos a oscilações eletromecâanicas, de baixa frequência.O projeto dos controladores para os sistemas de potência é baseado em otimização de funções mono-objetivo e multiobjetivo, de natureza não suave e não convexa. Métodos de otimização baseados na estimativa de derivadas e métodos baseados em heurística são utilizados para a solução das funções objetivo. Controladores de ordem fixa e realimentação de saídas são considerados, bem como estruturas que utilizam sinais remotos.O objetivo principal dos ESP é garantir, além da estabilidade do sistema a robustez e coordenação entre as fontes de amortecimento. A robustez dos controladores é considerada através de requisitos baseado no cálculo de valores singulares de sistemas e no pseudoespectro. Técnicas de controle multivariável são aplicadas para garantir a coordenação entre os ESP. Requisitos de estabilidade, robustez e coordenação são combinados e resolvidos simultaneamente através do método de projeto paramétrico. <br> / Abstract : In this thesis a robust control methodology, based on parametric optimization,for power system stabilizers (PSS) synthesis is presented.The goal of PSS is to provide damping torque to the multi-machineelectrical systems, when subjected to oscillations of low frequency.The design of power systems controllers is based on optimization ofmono-objective and multiobjective functions that are nonsmooth andnonconvex. Optimization methods based on the estimated of derivativesand heuristics methods are used to solve the objective functions.Fixed order controllers, output feedback and control structures usingremote signals are considered.The main PSS purpose is to ensure stability, robustness and coordinationbetween the damping sources. Controller robustness is consideredby imposing requirements based on the singular value decompositionof the system and on the pseudospectrum. Multivariable control techniquesare applied to ensure coordination between the PSS. Stability,robustness and coordination requirements are combined and solved, simultaneously,by the proposed parametric design method.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:28:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 322204.pdf: 62710437 bytes, checksum: 20a33392c8ea964e70a9dce9ecf88d3b (MD5) Previous issue date: 2013 / Este trabalho apresenta o estudo de uma nova topologia de um conversor trifásico dois níveis bidirecional com integração de interruptores conectados em delta adequado para aplicações em acionamentos de máquinas elétricas e para a conexão de sistemas à rede elétrica. A inserção da malha de interruptores em delta a um inversor de tensão convencional adiciona estados redundantes na operação do conversor que, se escolhidos de maneira adequada em uma estratégia de modulação, podem otimizar o desempenho do conversor, de acordo com critérios do projetista. Dependendo da estratégia de modulação utilizada, o conversor pode ser otimizado para a redução das perdas por condução ou para a redução da geração das tensões de modo comum. Uma metodologia para a geração de técnicas de modulação PWM contínuas, descontínuas e híbridas aplicáveis ao conversor proposto e a outros convencionais é apresentada e o desempenho de algumas estratégias é analisado. Estratégias também foram propostas para concentrar as perdasde comutação em componentes específicos, diminuindo a taxa de decrescimentoda eficiência do conversor com o aumento da frequência decomutação. Um protótipo de 10 kW foi construído para validar a análise teórica e para realizar a interface de sistemas geradores com a rede elétrica. São fornecidos detalhes da implementação prática bem como a metodologia adotada para o projeto do filtro de EMI e dos controladores. Resultados experimentais são mostrados validando algumas das análises apresentadas. <br> / Abstract : This work analyzes a novel three-phase two-level delta-switch activevoltage source inverter for electrical drives and grid connected applications.The addition of delta connected switches to the phases of avoltage source inverter make possible new redundant operational states.The converter states, when combined in a modulation strategy,can optimize the converter performance as defined by the designer.Depending on modulation, the converter can be optimized for lossesreduction or for common mode voltage reduction. A methodology forcontinuous, discontinuous and hybrid PWM modulation strategies generationis presented, suitable for the proposed converter and otherconventional ones, and the performance of some of them is analyzed.Strategies are also proposed in order concentrate the switching lossesin some components, reducing the efficiency decreasing rate when theswitching frequency is increased. A 10 kW prototype was designed andimplemented in order to validate the performed analyses and to connectgeneration systems to the grid. Some practical details and the methodologyfor EMI filters and controllers design are given. Experimentalresults are presented validating some of the performed analysis.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T01:01:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 193194.pdf: 1385130 bytes, checksum: cd348d87e4f96551154b4c944d8a4ae1 (MD5) / Este trabalho apresenta a análise e o projeto de compensadores de tempo morto discretos de dois graus de liberdade mostrando como pode-se melhorar a resposta de rejeição de perturbações quando o processo tem atraso significativo. O estudo dos controladores está enfocado a partir de duas concepções. A primeira apresenta o projeto do controle no domínio discreto tanto para plantas estáveis quanto para plantas integradoras e também considera-se o caso do ajuste deadbeat para a rejeição de perturbações. A segunda apresenta a discretização de controladores de dois graus de liberdade para plantas com atraso dominante aplicando diferentes métodos de discretizacão. Um estudo comparativo permite analisar as vantagens e desvantagens de cada uma destas concepções. Finalmente realiza-se um estudo dos problemas associados à escolha do período de amostragem e propõe-se uma nova metodologia para o ajuste deste período considerando as características da resposta e a estabilidade robusta. Diversos exemplos de processos simulados são utilizados para ilustrar os resultados apresentados.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T03:55:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 192965.pdf: 570230 bytes, checksum: 62850e0463fd6b88bcf29bb3bbdae470 (MD5) / Neste trabalho, estudam-se os problemas de análise e síntese de controladores para sistemas lineares sujeitos à saturação de controle. Novas condições de estabilidade para o sistema em regime de saturação são propostas. Estas condições são obtidas a partir da teoria de Lyapunov combinada com o uso do Lema de Finsler, o qual introduz graus de liberdade adicionais às condições de estabilidade, sob a forma de multiplicadores. Duas abordagens são utilizadas para representar a saturação: uma modelagem politópica e uma modelagem do tipo não-linearidade de setor. Os resultados de análise e síntese são desenvolvidos para ambas as representações. Os graus de liberdade obtidos a partir do Lema de Finsler são então utilizados para propor técnicas para a síntese de sistemas de controle baseados em observadores de estado e para o tratamento dos problemas de tolerância e atenuação de perturbação via realimentação de estados. A síntese de observadores de estado sob saturação é inicialmente tratada, considerando-se as modelagens politópica e por não-linearidade de setor, a partir de condições clássicas de estabilidade quadrática. Os domínios de estabilidade obtidos para o sistema composto em malha fechada são, em ambos os casos, associados a funções de Lyapunov quadráticas com estrutura bloco-diagonal. Utiliza-se então o Lema de Finsler para deduzir novas condições, acrescidas de multiplicadores, que permitem obter domínios de estabilidade menos conservadores, agora associados a funções de Lyapunov quadráticas sem estrutura particular. Os problemas de tolerância e atenuação de perturbação são tratados utilizando diretamente o lema de Finsler e a modelagem por não-linearidade de setor. São consideradas perturbações limitadas em norma ${\cal L}_2$. Relativamente ao problema de tolerância à perturbação, é proposta uma técnica para a síntese de realimentação de estados através da resolução de um problema de otimização com múltiplos objetivos de controle. Esta técnica visa garantir a estabilidade interna do sistema para um certo domínio de condições iniciais e maximizar o domínio de perturbações toleráveis pelo sistema sob saturação. Uma técnica similar permite tratar o problema de minimização do ganho ${\cal L}_2$ do sistema em malha fechada. A abordagem apresentada permite reduzir os graus de conservadorismo do problema uma vez que é possível utilizar diferentes funções de Lyapunov para cada requisito de controle.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-21T13:25:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 208191.pdf: 7881081 bytes, checksum: 28db32431b10c60bfb08c3468211334a (MD5) / A predição da distribuição de temperatura em uma máquina elétrica girante é tão importante quanto a predição do seu rendimento. Apesar da importância de se conhecer a temperatura no interior de máquinas elétricas girantes a literatura disponível não apresenta metodologias que possibilitem obter tal informação de forma satisfatória, que façam uso do estado da arte referente ao conhecimento disponível em escoamento e transferência de calor. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo térmico híbrido para determinar a distribuição de temperatura em um motor de indução, operando em regime permanente. O modelo térmico híbrido consiste na combinação de parâmetros térmicos globais e de parâmetros térmicos distribuídos nas diferentes partes da máquina. Na análise da distribuição da temperatura é de fundamental importância o conhecimento de dois parâmetros principais: a distribuição das perdas (fontes de calor) envolvidas na máquina, e no presente trabalho estas perdas são avaliadas através de ensaios elétricos, e distribuídas no estator e no rotor; e o coeficiente convectivo de transferência de calor da superfície externa da máquina. A análise deste coeficiente convectivo baseia-se nos resultados do modelo numérico utilizado na simulação do escoamento e transferência de calor da superfície externa do motor através do método de volumes finitos. O modelo proposto é aplicado para um motor de indução trifásico (50cv, 440V e IV pólos). A validação do modelo é obtida através de dados experimentais de temperatura e fluxo de calor em pontos estratégicos nas diferentes partes do motor.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial / Made available in DSpace on 2012-10-21T18:31:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 213360.pdf: 1141040 bytes, checksum: 96689a1febad1fff73a965e2ccf50d9a (MD5) / A manutenção industrial é caracterizada cada vez mais pela necessidade do conhecimento real do estado de equipamentos e sistemas de integração industrial. Para tal, é de suma importância à necessidade de otimização de métodos e processos, reduzindo-se cada vez mais os custos, bem como melhorar o desempenho dos sistemas e a qualidade dos serviços. Atualmente, a análise do desempenho dos transformadores é estabelecida em função do nível de contaminação do óleo mineral isolante. A monitoração do teor de gases combustíveis dissolvidos no óleo isolante é a forma clássica de se verificar se um dado transformador encontra-se em boas condições e confiabilidade de operação. A determinação das concentrações de gases dissolvidos em óleos isolante é feita por cromatografia gasosa, que é um método largamente utilizado nas concessionárias de energia elétrica. Porém, há no mercado sistemas de medição que podem ser instalados nos transformadores capazes de monitorar a concentração dos gases dissolvidos no óleo isolante. Entretanto, estes equipamentos são caros e requerem a instalação de um sistema para cada transformador. Este trabalho apresenta uma análise metrológica de um sistema de medição capaz de monitorar remotamente a concentração dos gases dissolvidos no óleo isolante, através da utilização de um único sistema, aplicado em vários transformadores, o que implicará em uma economia considerável para as concessionárias de energia elétrica.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-22T07:29:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Contatores são chaves de ligamento não manual, eletromagnética, que possuem uma única posição de repouso e são capazes de estabelecer, conduzir e interromper correntes em condições normais e sobrecargas no funcionamento [9].

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-18T13:16:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T20:23:00Z : No. of bitstreams: 1 182406.pdf: 6915397 bytes, checksum: 7906817494f648757d77ef00d8453d1b (MD5) / O presente trabalho trata do estudo de reatores eletrônicos com alto fator de potência para alimentar lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão. Primeiramente é feito um estudo sobre as características deste tipo de lâmpada obtendo-se também um modelo de simulação para a mesma. A seguir é feito o estudo de um retificador passivo para a correção do fator de potência, que foi escolhido pela sua simplicidade e robustez. A seguir são descritos dois inversores, um simétrico e um assimétrico, com diferentes estratégias de comando, para alimentar a lâmpada. É importante destacar a simplicidade dos circuitos de comando e a comutação suave dos interruptores em ambos os inversores, em toda a faixa de operação. O inversor assimétrico é microcontrolado permitindo uma variação da luminosidade da lâmpada de acordo com a programação do microcontrolador. Ao final tem-se uma conclusão sobre as vantagens e desvantagens das estruturas escolhidas e algumas sugestões para o prosseguimento da pesquisa nesta área.