Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-22T18:44:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 232383.pdf: 6125560 bytes, checksum: deb66999d6f438935869ccbf7c43550d (MD5) / Os transformadores de potência são equipamentos muitos importantes nos sistemas elétricos de potência, por tal motivo o estudo de ferramentas de monitoramento e diagnóstico que impeçam a retirada não planejada destes equipamentos é interessante para as empresas do setor elétrico. Neste contexto, é apresentada a Análise da Resposta em Freqüência (FRA) como uma metodologia de diagnóstico de faltas em enrolamentos de transformadores de potência, que vem sendo cada vez mais utilizada no setor elétrico devido aos bons resultados obtidos com as pesquisas realizadas. Entretanto, ainda não existe uma normatização específica nem quanto à metodologia para realizar o ensaio de resposta em freqüência nem quanto à interpretação dos resultados do ensaio, que geralmente é realizada de forma visual e requer especialistas treinados para isso. Neste trabalho de dissertação são estudadas as duas principais metodologias para a realização do ensaio de resposta em freqüência, apresentando as principais vantagens e desvantagens de cada método. Também são apresentadas as principais características da FRA no sentido de indicar correlação entre faltas e parâmetros modificados nos transformadores, fatores que influenciam as medições de FRA e considerações sobre a modelagem de enrolamentos de transformadores de potência. No tocante ao diagnóstico do estado de enrolamentos com a FRA, são analisados diagramas reais de ensaios de FRA realizados em transformadores de potência. Os dados foram separados em casos de estudo, onde, além da comparação e análise visual dos diagramas de FRA, são propostos e avaliados três indicadores numéricos estatísticos e uma rede neural artificial como ferramentas para quantificar diferenças entre as curvas, e desta forma auxiliar no diagnóstico do estado de dos enrolamentos de transformadores de potência.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-23T01:49:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 259876.pdf: 6319360 bytes, checksum: e4b02cbfa4c623a75e1f2627bde191d5 (MD5) / Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia numérica para a análise do escoamento do ar na região da cabeça de bobina de um motor de indução trifásico totalmente fechado autoventilado. O desenvolvimento dessa metodologia foi amparado por um dispositivo experimental, especialmente projetado e confeccionado para este trabalho, que permitiu caracterizar os campos de velocidade do ar na região da cabeça de bobina e, também, na região externa da carcaça, especificamente entre as aletas da carcaça. Os dados de velocidade do ar e os valores de potência consumida pelos sistemas de ventilação interno e externo, obtidos experimentalmente, foram utilizados para desenvolver e validar a metodologia numérica, fundamentada em um código comercial de Dinâmica do Fluidos Computacional (Computational Fluids Dynamics - CFD). Uma contribuição adicional foi a demonstração do impacto da energia fornecida ao sistema de ventilação interno sobre o comportamento térmico A numerical methodology to analyze the air flow at the end-winding region of a three-phase totally enclosed fan cooled electrical motor was developed. The development of this methodology was assisted by an experimental device, especially designed and made for this work, that allowed the characterization of air velocity fields around the end-winding regions and, also, outside the frame region, specifically between the frame fins. Measurements of air velocity and fan systems internal and external power losses were used to develop and validate the numerical methodology, using a commercial Computational Fluids Dynamics (CFD) code. An additional contribution was the demonstration of the impact of the energy provided to the internal fan system on the thermal behavior of totally enclosed rotating electrical machines.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T03:14:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 247094.pdf: 2082119 bytes, checksum: 4c3bfa727cd94f4a4941a467d56542bf (MD5) / Esta dissertação estabelece as equações necessárias para o cálculo dos ruídos excitados magneticamente, irradiados através de vibrações do pacote de chapas do es tator de motores de indução monofásicos de gaiola. O método apresenta um roteiro de cálculo do espectro das ondas har mônicas de magnetização no entreferro em motores de indução monofásicos funcionando com somente uma bobina principal energizada ou com dois enrolamentos junto com um c apacitor permanente na bobina auxiliar funcionando como um motor bifásico. Primeiro calcu lamos as diversas componentes dos ha rmônicos de enrolamento do estator e rotor, as ha rmônicas de saturação, as harmônicas decorr entes das excentricidades. Utilizando o tensor de Maxwell são determinadas as forças radiais que produzem as deformações radiais do estator. As freqüências naturais de vibração do pacote do estator são calculadas para se obter os fatores de ressonância com a sua respectiva deformação plástica amplificada ou amortecida. Finalmente é determinada a potência ou pressão sonora na superf ície externa do p acote de chapas do estator e a um metro de distância onde é calculada a pressão sonora com a tenuação para a escala de atenuação A de percepção do ouvido hu mano. Para a validação da metodologia apresentada foi desenvolvido um programa em Fo rtran que calcula o ruído global assim como as suas componentes espectrais o que foi comparado com o ensaio em cinco diferentes motores abrangendo motores de: 2 pólos tipo PSC; motor es de 4 e 6 pólos tipo Split -Phase.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T03:39:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 240188.pdf: 2014557 bytes, checksum: 3bef5690397da6d8c8f8b79c5c40c016 (MD5) / O presente trabalho aborda o estudo e a implementação de um filtro ativo paralelo monofásico, utilizado para correção do fator de potência de cargas com elevado conteúdo harmônico de corrente. No início do trabalho é apresentada uma introdução com algumas características e a necessidade de se empregarem estruturas # filtros ativos # como corretivo de cargas que comprometem a qualidade da energia elétrica. O primeiro capítulo faz um estudo sobre o tipo de carga, modulação, estrutura do filtro ativo e a escolha dos compensadores para as malhas de corrente e tensão. O capítulo 2 destina-se ao projeto dos elementos passivos do estágio de potência e apresenta uma metodologia de projeto para as malhas de controle de corrente e tensão. Antes da implementação prática do protótipo fez se necessária a análise de alguns resultados de simulação, bem como o dimensionamento dos elementos ativos e a programação do microcontrolador, o que será apresentado no capítulo 3. Por fim, para a comprovação prática de toda a teoria, implementou-se um protótipo de 8kVA, cujos resultados são apresentados e devidamente comentados no capítulo 4. The present work approaches the study and implementation of a singlephase parallel active filter, used for power factor correction of loads with high harmonic current content. In the beginning of the work, an introduction is presented with some features and the necessity of using structures - active filters - for PFC of loads that compromise the power quality. In the first chapter it is presented a study about the type of load, modulation, structure of the active filter and the choice of the compensators for the current and voltage loop control. Chapter 2 was destined to the project of the passive elements and control, presenting a methodology of project for the current and voltage loop control. Before the practical implementation, an analysis of some simulation#s results became necessary, as well as the project of the active elements and the programming of the microcontroller, which are presented in chapter 3. Finally, for the practical evidence of all presented theory, an 8kVA prototype was implemented, which results are presented and duly commented in chapter 4.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnonológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-23T10:03:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 245169.pdf: 1087368 bytes, checksum: 39784cb70e0765756ba1f5db47c65b50 (MD5) / Este trabalho apresenta uma análise dos procedimentos definidos por normas técnicas para o ensaio de transformadores de potência. O modelo convencional do transformador e seu desempenho são obtidos a partir destes ensaios. É proposto um procedimento para obtenção de um modelo com parâmetros variantes no tempo que leve em consideração os efeitos da perda e saturação magnética do material. Os resultados são obtidos a partir de ensaios realizados em uma bancada com instrumentos adequados para a medida das grandezas elétricas envolvidas. O procedimento emprega uma técnica de otimização chamada Algoritmo Genético. Os resultados experimentais adquiridos com a bancada são comparados aos simulados para validação do modelo. É feita uma investigação do procedimento proposto pela norma para a medida das perdas magnéticas. Os resultados obtidos nos ensaios conforme as normas técnicas são comparados aos adquiridos com a bancada.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T21:25:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 260439.pdf: 4314005 bytes, checksum: f718f36e30cf1ceae5fcf6060a8bd490 (MD5) / O presente trabalho tem como objetivo analisar as principais causas do curto-circuito entre espiras em estatores utilizados em motores de indução trifásicos de baixa tensão e realizar uma comparação entre os principais tipos de detecção e equipamentos utilizados atualmente. Desta forma, será possível avaliar quais os principais pontos positivos e negativos de cada tipo de método de detecção e, caso seja possível, definir qual equipamento consegue identificar de forma mais eficiente este tipo de falha em estatores que ainda estão em produção. Através do levantamento inicial da bibliografia, pode-se observar que este assunto tem grande relevância e que vem sendo estudado há anos, permitindo o levantamento de vários tipos de testes, sendo que muitos destes passaram por várias evoluções em suas metodologias. Além disso, o desenvolvimento de testes que consigam detectar este tipo de falha durante o processo produtivo dos estatores bobinados é de extrema importância para os fabricantes de motores, pois permite a detecção antecipada do defeito, reduzindo os custos de retrabalho, refugo de materiais e gastos com assistência técnica. Os clientes também compartilham desta mesma percepção, uma vez que caso o problema seja detectado apenas no cliente, poderá ocasionar paradas inesperadas no processo produtivo do cliente e aumentar seus gastos com manutenção.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T22:27:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 258150.pdf: 7239347 bytes, checksum: 18fdb808e71155fda59d7d9e56c836bb (MD5) / Este trabalho aborda o desenvolvimento de um método de estimação da confiabilidade de um motor de indução monofásico, cuja obtenção de resultados seja no menor tempo possível. O método é baseado na teoria de confiabilidade de sistemas, na qual, realiza-se ensaios de vida acelerados em componentes chaves pertencentes ao sistema. Os resultados destes ensaios são analisados separadamente com ferramentas que estimam seus parâmetros de confiabilidade, considerando sua parte determinística, utilizando-se ferramentas de regressão, e sua parte variável, utilizando-se distribuições de probabilidade. Os parâmetros de confiabilidade encontrados para cada componente são então incluídos em um diagrama de blocos de confiabilidade do sistema, do qual, de acordo com a importância e disponibilidade de cada componente, calculam-se os parâmetros de confiabilidade do sistema como um todo. Para validação do método, foram feitos ensaios em componentes de um determinado motor de indução, com aplicação em máquinas de lavar roupas, e foram determinados seus parâmetros de confiabilidade. Os resultados obtidos demonstraram um alto ganho no tempo de realização dos ensaios, além de se tornar uma ferramenta muito poderosa para definição de metas de qualidade do produto em campo. This work tackles the development of a reliability estimation method for a single phase induction motor, whose attainment of results lasts as minimum time as possible. The method is based in the systems reliability theory, which, accelerated life tests are done in key parts pertaining this system. The tests results are separately analyzed using reliability estimation tools which consider the deterministic part, using regression tools, and the variable part, using probability distributions. The reliability parameters encountered, for each part tested, are then filled up in a reliability functional diagram of the system, which, according to the relevance and availability of each part tested, calculates reliability parameters for the system at all. To evaluate the method, parts of single phase induction motors, washing machines motors, were submitted to accelerated life tests and their reliability parameters calculated, both of them, parts reliability and then system reliability. The results obtained demonstrate a big improve in tests timing, besides the method can become a powerful tool to improve quality marks of this product in field.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T22:35:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 258153.pdf: 29470274 bytes, checksum: 74a4266e1ed7bfc85a60369a53c2b4f7 (MD5) / Este trabalho apresenta um estudo das assimetrias geométricas no estampo da coroa do estator de motores de indução trifásicos. Assimetria esta, conhecida na linguagem técnica como corte econômico. Para o estudo utilizou-se três motores de indução trifásicos de 20cv, VI pólos, carcaça IEC 160L, 220/380 V, 60 Hz, linha Standard. Os três estatores apresentavam coroas com diferentes formas geométricas, (1) coroa convencional redonda, (2) coroa com corte econômico na largura da tira e (3) coroa com corte econômico na largura da tira e avanço do passo. Utilizou-se o programa de cálculo M2E, onde se obteve os valores de desempenho do motor para os três casos. Para a modelagem eletromagnética do motor com as três diferentes coroas, utilizou-se o sistema EFCAD, que realiza simulações através do método de elementos finitos para o cálculo eletromagnético. Os resultados apresentados nos ensaios, cálculos analíticos e simulações apresentaram diferenças insignificantes nos valores de desempenho, nas induções na coroa do estator e nas perdas no ferro. Ficou evidente a viabilidade do corte econômico para as carcaças IEC 132 a 200, obtendo como vantagem a economia e melhor aproveitamento das chapas de aço e como desvantagem o investimento na reforma ou fabricação de novos estampos e outros ferramentais. This work presents a study of geometric asymmetries in stator yoke of three-phase induction motors. Such asymmetry is, known in the technical language as "economic cut". For this study, one has used three Standard 20cv, VI poles, IEC 160L, 220/380 V, 60 Hz, three-phase induction motors. The three stators have different yoke geometries, (1) round traditional yoke, (2) yoke with "economic cut" in the width of the lamination length and (3) yoke with "economic cut" in the width of the lamination length and in the step advance. The Calculations were made with M2E, were values of performance of the motor were calculated for the three cases. For the electromagnetic modeling of the motor with the three different geometries one has used the EFCAD system, which uses the finite element technique. Values of in inductions in the stator yoke and iron losses measured and calculated with both, analytic and Finite Element method presented small deviations. The feasibility of the economic cut for frames IEC 132 to 200 is clear: using fewer amount of iron, without compromising performance, with only one drawback which is the costs involved in the re-project of the stamping tool.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2008 / Made available in DSpace on 2012-10-24T00:09:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 269698.pdf: 12328318 bytes, checksum: 2e6382c526f45e2b8344365d85393c6d (MD5) / Projeto e implementação de um conversor estático a quatro fios para equilibrar a potência complexa entre as fases do sistema de energia elétrica, melhorando os índices de qualidade para o consumidor e reduzindo custos para a concessionária de energia elétrica relativo a sistemas de distribuição. A modelagem e o controle do conversor foram desenvolvidos na base dq0. Um DSP TMS320F2812 foi utilizado para controlar digitalmente o conversor. A freqüência de chaveamento é de 20kHz e a freqüência de amostragem de 40kHz. Um protótipo de 17,86kVA foi ensaiado em laboratório, processando 11,26kVA para redistribuir a potência complexa de três cargas monofásicas distintas e conectadas em estrela com neutro, uma carga resistiva, uma indutiva e um retificador monofásico. / Design and implementation of a four-wire converter to balance the complex power among the phases of the electric power system, improving quality indexes for the consumer and reducing the costs of the electric energy dealer regarding distribution systems. Modeling and control of the converter were developed in the dq0 base. A DSP TMS320F2812 was used to implement the control of the converter. The switching frequency is 20kHz and the sampling frequency is about 40kHz. A prototype of 17,86kVA was built, processing 11,26kVA to redistribute the complex power of three different single phase loads connected in star with neutral, a resistive load, an inductive one and a single phase rectifier.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T04:47:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 252128.pdf: 7204675 bytes, checksum: d881dbe86639f615afe74301cd4ec41a (MD5) / Este trabalho apresenta o estudo e implementação de um filtro ativo trifásico paralelo a três fios (FAP), com vistas à redução do conteúdo harmônico de cargas não lineares típicas de instalações industriais. A determinação das correntes de referência do FAP e o controle do conversor são realizados utilizando técnicas de controle vetorial. Um circuito PLL (phase locked loop) trifásico digital é empregado para o sincronismo da estratégia, sendo que todo o controle da estrutura é feito através de um processador digital de sinal. Os detalhes da estratégia de controle, bem como a metodologia de projeto do circuito de sincronismo e dos controladores digitais são apresentados. Os resultados obtidos com a metodologia empregada são comprovados através de simulações digitais e experimentação com o protótipo de 10kVAR implementado em laboratório. A utilização do FAP possibilitou a redução do conteúdo harmônico das cargas não lineares empregadas nos testes, bem como elevou o fator de potência da instalação.