Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T20:48:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 257102.pdf: 1052118 bytes, checksum: 1b766deb63f0c24eaf0752dc89dbf0dc (MD5) / A força magnética de atração entre estator e rotor presente em máquinas síncronas é um tópico bastante debatido na comunidade de profissionais que lidam com estes equipamentos. O desequilíbrio destas forças de origem magnética leva a um desbalanceamento do rotor, principalmente vinculado à não uniformidade do entreferro, comumente caracterizada por uma excentricidade do rotor em relação ao estator. Este fenômeno é conhecido como "Empuxo Magnético" Desbalanceado (UMP - Unbalanced Magnetic Pull). Todavia, o estudo de um procedimento para mitigar esse efeito, com a inclusão de conexões equipotenciais, tem sido pouco explorado. A adição de tais conexões conduz a um aumento das correntes de circulação entre os circuitos paralelos do enrolamento estatórico, alterando desta maneira a força magnetomotriz de reação da armadura (FMRA). O produto da FMRA com a permeância específica do entreferro leva a uma distribuição de densidade de fluxo magnético de reação da armadura, que conjugada com a distribuição de densidade de fluxo magnético de excitação produzida pelos pólos, define a indução magnética resultante no entreferro. Sendo as forças magnéticas de atração diretamente proporcionais ao quadrado da indução magnética resultante no entreferro, a alteração em seus valores ao longo da circunferência do rotor, com o auxílio das conexões eqüipotenciais, conduz a uma mitigação do empuxo magnético desbalanceado. Além de discorrer sobre os fenômenos presentes no cálculo das forças de atração, apresenta-se também como a distribuição dos enrolamentos estatóricos e de seus caminhos paralelos influem na FMRA, na indução magnética resultante e conseqüentemente no UMP. A metodologia desenvolvida foi aplicada a um caso real e seus resultados teóricos são apresentados. Sua implementação prática esta sendo executada como parte de um projeto de pesquisa e desenvolvimento conjunto da Companhia Energética de São Paulo com a Alstom Hydro Energia Brasil Ltda.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T20:55:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 260943.pdf: 3207372 bytes, checksum: d1fe6984348c781c76ca190b5b042044 (MD5) / A tese aborda o estudo analítico e experimental do comportamento e da evolução das perdas magnéticas, principalmente as perdas por histerese quando o núcleo de aços para fins elétricos é submetido a regimes de tensão sinusoidal e não-sinusoidal (tensões arbitrárias). Foi realizado um estudo e análise de erros no cálculo de perdas por histerese para forma de onda de indução não-sinusoidal quando as perdas são calculadas pelos modelos de Steinmetz clássico e pelo método por decomposição da indução magnética em séries de Fourier, sendo baseado no modelo de Steinmetz. Como as condições de excitação por conversores estáticos são diversificadas, nos motores e transformadores sob regime de tensão PWM (Pulse Width Modulation) o fluxo é distorcido e pode estar presente nível contínuo de indução no núcleo (DC), acarretando um aumento das perdas energéticas. As perdas energéticas dependem diretamente da taxa de variação da indução magnética dB(t)/dt. Observou-se nos resultados experimentais em baixa freqüência (1Hz) que laços de histerese principais podem ser obtidos com tensão arbitrária ou tensão puramente sinusoidal. Constatou-se que com o aumento do tamanho do grão, a forma de onda de indução influencia mais nas perdas magnéticas, principalmente para induções mais elevadas. A principal contribuição é a proposição de um novo modelo analítico, simples e de fácil utilização para avaliação das perdas no ferro quando este é submetido a regimes alternantes no tempo contendo uma componente de indução DC ou quando há formação de laços menores no interior do laço de histerese principal. Para o encontro dos parâmetros do novo modelo proposto, necessita-se apenas a realização do ensaio tradicional sob um regime puramente sinusoidal (a partir das perdas calculadas pelo modelo de Steinmetz clássico). Para a validação do novo modelo, foi necessário desenvolver uma metodologia experimental original para estudar e analisar o comportamento das perdas magnéticas produzidas pela componente contínua. Esta metodologia experimental foi implementada utilizando instrumentos virtuais em ambiente LabVIEW e validada para vários materiais para fins elétricos.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-23T21:22:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 252246.pdf: 1232707 bytes, checksum: fc444f67489ad12b2dbb5ad8e8cf777c (MD5) / Este trabalho trata do problema de previsão de perda de deadline em sistemas distribuídos de tempo real. O contexto do trabalho refere-se aos sistemas com restrições temporais não críticas. O objetivo é fornecer mecanismos de previsão de perda de deadline para melhorar o desempenho desses sistemas. São propostos diferentes mecanismos para sistemas construídos a partir de threads distribuídas. Para tanto, define-se um modelo de tarefas e uma arquitetura de sistema. O modelo de tarefas é constituído de tarefas locais periódicas com deadlines críticos e tarefas distribuídas aperiódicas com deadlines firmes. A arquitetura de sistema, presente em cada nodo, é composta por uma tarefa interceptadora e uma tarefa servidora, além de tarefas periódicas locais. A seguir, os mecanismos de previsão de perda de deadlines propostos são descritos. O mecanismo baseado em Milestones utiliza restrições temporais da thread distribuída para definir um tempo de resposta estimado (um milestone). O mecanismo de previsão baseado na folga restante (FR) considera as execuções condicionais da thread distribuída para fins de previsão. O mecanismo Aperiodic Server Queue Length (ASQ) utiliza informações a respeito da carga computacional do sistema, além de informações a respeito da thread distribuída. Os mecanismos propostos foram avaliados através de simulações, considerando diferentes contextos de execução. Os resultados mostram que os mecanismos FR e ASQ geram melhores previsões que o mecanismo baseado em Milestones. De uma maneira geral, os mecanismos de previsão fornecem uma estratégia adequada para melhorar o comportamento do sistema, porque permitem a antecipação de decisões acerca das medidas necessárias para aumentar seu desempenho.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T21:26:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 262744.pdf: 2101255 bytes, checksum: b92858da13b61af5bb0fe29696b11613 (MD5) / A flexibilidade ´e um efeito presente em muitos dos rob#os industriais provocando erros de posicionamento, aumento do tempo de estabiliza¸c#ao e at´e instabilidade. Neste trabalho, o problema do controle de for¸ca em rob#os manipuladores com transmiss#oes flex´ýveis (MTF#s) empregados em tarefas de esmerilhamento ´e estudado. Duas estrat´egias de controle de for¸ca indireto para manipuladores r´ýgidos s#ao estendidas para manipuladores com transmiss#oes flex´ýveis: o controle de rigidez e o controle de imped#ancia. Um modelo de for¸cas para a tarefa de esmerilhamento ´e proposto para o estudo da estabilidade e desempenho de ambas as estrat´egias. Buscando a implementa¸c#ao pr´atica destes controladores, dois observadores de estado - um observador de estados baseado na acelera¸c#ao e outro baseado em torques de dist´urbio - s#ao apresentados para estimar as vari´aveis dos elos e das for¸cas de contato com o objetivo de evitar a necessidade da instrumenta¸c#ao completa do manipulador. O desempenho das estrat´egias de controle e dos observadores ´e avaliado frente a tarefa de esmerilhamento pela an´alise dos resultados obtidos em simula¸c#ao. Esta disserta¸c#ao tamb´em apresenta o software de simula¸c#ao desenvolvido para facilitar a obten¸c#ao de resultados, o que engloba todo o conte´udo estudado. Flexibility is an effect present in many industrial robots causing positioning errors, increasing the stabilization time and even instability. In this paper, the force control problem of robot manipulators with flexible transmissions employed in milling tasks is studied. Two strategies of indirect force control for rigid manipulators are extended to manipulators with flexible transmissions: the compliance control and the impedance control. A model of forces for milling tasks is proposed to study the stability and performance of both strategies. Seeking a practical implementation of these controllers, two state observers - an state observer based on acceleration and another based on disturbance torques - are presented to estimate the variables of the links and the forces of contact with goal of avoid the need for full instrumentation of the manipulator. The performance of the control strategies and observers is evaluated against the milling task by analysis of results obtained in simulation. This document also presents the program of simulation developed and used, throughout this research, to facilitate the achievement of results. This software includes all the content studied.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-23T22:46:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 260717.pdf: 1683669 bytes, checksum: c5eab664a9682c088774d4ec8dbae5d0 (MD5) / Neste trabalho é apresentada uma metodologia para o planejamento da automação de sistemas de manobra em redes de distribuição de grande porte, onde é preciso decidir quais pontos automatizar dentre vários alimentadores de diferentes regiões. É feita uma revisão do estado da arte dos vários esquemas de automação empregados em diferentes países, dos principais tipos de sistemas de comunicação envolvidos no processo, bem como do problema de alocação de chaves de manobra em redes de distribuição. Então é desenvolvida a modelagem necessária para se extrair dados a partir de sistemas de distribuição reais, de forma a possibilitar a simulação dos indicadores de continuidade de fornecimento devido à influência da posição de chaves de manobra automatizadas ao longo dos alimentadores. Nesta etapa são utilizadas como ferramentas o fluxo de potência, a teoria de grafos, e a filosofia de proteção de sistemas de energia elétrica. Definidas as posições possíveis para as chaves automáticas, é necessário então determinar a combinação destas que atenda ao objetivo de minimizar as perdas de energia não suprida e o número de chaves alocadas, respeitando as restrições das metas de qualidade determinadas pelo órgão regulador para os diferentes conjuntos consumidores dentro da área que se pretende automatizar. Para resolver este problema é necessário um método de programação inteira. Neste trabalho são utilizados dois métodos, o Branch-and-Bound e o Algoritmo Genético, a fim de comparar os seus desempenhos. São realizados quatro estudos de caso com diferentes abrangências e disponibilidades para o sistema de comunicação, com o objetivo de se analisar a influência na solução final, ou seja, na quantidade e posicionamento espacial das chaves.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-23T23:18:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 251255.pdf: 2674400 bytes, checksum: 6117efc022d122e5de42d39f63754994 (MD5) / Diversos modelos teóricos para o descasamento entre dispositivos na tecnologia MOS foram propostos desde a década de '80, sendo que geralmente estes pecam ou pela simplicidade, sendo válidos apenas sob condições de operação específicas, ou por resultarem em expressões muito complexas, o que torna necessário o uso de pesados recursos computacionais. Esta tese propõe uma abordagem inovadora para a modelagem do descasamento dos transistores de efeito de campo de porta isolada (MOSFETs), chegando a resultados melhores e mais abrangentes que outras propostas já publicadas. Para tanto, as variações microscópicas na corrente que flui pelo dispositivo, resultado das flutuações na concentração de dopantes na região ativa, são contabilizadas levando-se em conta a natureza não-linear do transistor. O resultado é um modelo compacto que prevê o descasamento com grande exatidão e de forma contínua, em todas as condições de operação do transistor, da inversão fraca à forte, e da região linear à saturação, necessitando apenas dois parâmetros de ajuste. Duas versões de circuitos de teste foram desenvolvidas e implementadas em diversas tecnologias, como forma de se obter suporte experimental para o modelo. A versão mais avançada possibilita a caracterização elétrica, de forma totalmente automática, de um grande número de dispositivos. O uso deste modelo substitui com vantagens a tradicional simulação Monte Carlo, que exige grandes recursos computacionais e consome muito tempo, além de oferecer uma excelente ferramenta de projeto manual, como é demonstrado através do desenvolvimento de um conversor digital-analógico, cujo resultado experimental corroborou a metodologia empregada.

Tese(doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T23:46:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 259195.pdf: 2797338 bytes, checksum: a9fd90e83603ccf26eb749c728c7228b (MD5) / No mundo competitivo em que as organizações estão inseridas atualmente, não há tempo para postergar idéias e oportunidades pela falta de suporte a rápida formação de grupos de organizações que possam trabalhar colaborativamente. Assuntos relacionados a este tema vêm sendo tratados pela área de pesquisa chamada "Redes Colaborativas de Organizações". Dentre as pesquisas promovidas por essa disciplina destaca-se o estudo das "Organizações Virtuais" (OVs). Um dos aspectos críticos relacionados à formação de OVs é a seleção de seus parceiros, ou seja, como selecionar as organizações mais aptas a participar de uma OV. Neste contexto, um dos assuntos relacionados diz respeito aos critérios utilizados para essa seleção, mais especificamente, aos indicadores de desempenho a serem aplicados como critérios para a seleção de parceiros para OVs. Considerando a complexidade desta tarefa, este trabalho apresenta um arcabouço desenvolvido para auxiliar o usuário na identificação e seleção dos indicadores de desempenho apropriados para comparar e sugerir organizações que sejam capazes de satisfazer os requisitos da oportunidade de colaboração. Este arcabouço compreende uma metodologia que utiliza recuperação de informação baseada em semântica para selecionar os indicadores, suportada por uma ontologia desenvolvida especialmente para este propósito. As vantagens de tal arcabouço são, principalmente, o suporte ao usuário na seleção de indicadores através da automatização de algumas partes do processo, assim como no auxilio ao entendimento do processo como um todo, deixando mais claros quais são os elementos envolvidos, entradas, saídas, recursos necessários, interdependências entre atividades, bem como a correta seqüência de ativação de cada uma. In the current dynamic world where organizations are inserted in, there is no time to postpone ideas or businesses, even less to lose them, due to the lack of support that helps them in a fast connection establishment to form groups of organizations prepared to work collaboratively. Issues related to this subject have been addressed by the research field called "Collaborative Networked Organizations". Within the researches provided by this discipline there are those related to "Virtual Organizations" (VOs). One of the critical aspects related to VO creation is the selection of its partners, it means, how to select the more suitable organizations to take part of a VO. In this context, one of the big issues concerns the criteria used to perform the partners' selection, more specifically, the performance indicators to be applied as criteria to select OV partners. Considering the complexity of this task, this work presents a framework developed to aid the user identifying and selecting the properly performance indicators to compare and suggest organizations that are able to fulfill the collaboration opportunity requirements. This framework comprises a methodology that uses semantic information retrieval technique to select the indicators, supported by an ontology developed especially for that purpose. The advantages of such approach are, mainly, the user's support in the selection of indicators through the automation of some parts of the process, as well as contributing to the process understanding at all, letting more clear which are the involved elements, inputs, outputs, resources required, interdependency among activities and the correct sequence of activation of each one of them.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Eléterica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T00:03:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 256384.pdf: 7664466 bytes, checksum: f3817a55b0c665aafb59637166b83039 (MD5) / Com o aumento da demanda por profissionais especializados em Engenharia Biomédica (EB), é desejável que exista uma inserção de temas dessa área em cursos que formam tais profissionais. Porém, os resultados de uma investigação sobre a referida inserção em cursos brasileiros de graduação em Engenharia Elétrica (EE) mostram que apenas 7,5 % desses cursos oferecem alguma disciplina voltada à EB, e ainda, que 86 % do total de horas-aula dessas disciplinas possuem uma abordagem puramente teórica. O presente trabalho apresenta contribuições para o desenvolvimento de uma ferramenta para auxiliar o ensino de EB nos cursos de EE. Essa ferramenta, chamada "Plataforma Didática de Engenharia Biomédica: Sistema de Processamento de Sinais Biomédicos", é composta por módulos tutoriais teórico-práticos que agregam conteúdos teóricos a roteiros de aulas práticas apoiados a recursos de hardware e software. Dentre as contribuições deste trabalho destacam-se o desenvolvimento de um tutorial sobre eletrocardiografia e o desenvolvimento de um roteiro de aula prática sobre amplificadores de biopotenciais, anexado a um módulo de hardware destinado a auxiliar essa aula. Com relação à validação dos componentes da plataforma, destaca-se o ensaio de segurança elétrica dos módulos de hardware, que indicou valores de corrente de fuga menores que 13,4 % dos valores máximos de corrente segundo a norma NBR IEC 60601-1:1997. Ainda, os resultados obtidos durante uma avaliação realizada por estudantes de EE, qualificam a plataforma como motivadora, cumprindo seu propósito de ferramenta didática. With the increasing demand for skilled professional in Biomedical Engineering (BE) is desirable that there is a subject insertion in this area at courses that graduate such professionals. However, the results of an investigation about such insertion in Brazilian graduation courses in Electrical Engineering (EE) show that only 7,5% of these courses offer some subjects turned to BE and besides that 86% of the total hour/class of these subjects have an approach purely theoretical. This work presents the tool development contributions to help the BE teaching on the EE courses. This tool called "Didactical Platform of Biomedical Engineering: Procedure System of Biomedical Signs" is composed by theoretical-practical tutorial modules that aggregate theoretical contents to practical class schedules supported by hardware and software resources. Among these work contributions is highlighted a tutorial development about electrocardiography and a practical class schedule development about bio-potential amplifiers attached to a hardware module designed to aid this class. In relation to platform component validations are highlighted the electrical security rehearse of the hardware modules that indicated leakage current values lower than 13,4% of the highest current values according to the NBR IEC 60601-1:1997 norm. Moreover, the results obtained during an evaluation held by EE students that qualify the platform as motivator, achieving its didactical tool proposal.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T00:50:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 261777.pdf: 2905263 bytes, checksum: f8caea9698147b232df8e98453b61597 (MD5) / Esta dissertação apresenta uma modelagem detalhada dos Equipamentos FACTS (Flexible AC Transmission Systems) baseados em conversores CC-CA no problema de Fluxo de Potência Ótimo (FPO). O objetivo da modelagem é analisar o impacto desses equipamentos na operação em regime permanente de sistemas elétricos de potência. Três equipamentos são considerados: o STATCOM (Compensador Estático Síncrono), SSSC (Compensador Série Síncrono Estático) e o UPFC (Controlador Unificado de Fluxo de Potência). Feita a modelagem, os estudos têm início com uma busca do melhor ponto de inserção do equipamento no sistema. Esse ponto é obtido através de indicadores de sensibilidade fornecidos pelo programa de FPO implementado. Posteriormente, é feita uma comparação das Regiões de Segurança do sistema definidas com e sem o equipamento FACTS em operação. O aumento da Região de Segurança indica a melhoria geral das condições operativas, obtida pela inserção do equipamento. O algoritmo primal-dual de Pontos Interiores é usado na resolução do problema FPO. O desempenho do algoritmo é analisado com os equipamentos FACTS operando livremente e em suas capacidades máximas. São analisados resultados de simulações com diferentes sistemas teste.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T01:24:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 257947.pdf: 928661 bytes, checksum: 0e1bcfdaded63776810ec56a7cb8b7ed (MD5) / Há uma preocupação crescente com os possíveis efeitos dos campos eletromagnéticos ELF (extrema baixa freqüência) sobre os seres vivos, tanto por parte de organismos governamentais quanto não governamentais e concessionárias de energia elétrica. A interação entre campos eletromagnéticos ELF e seres vivos é aqui estudada e os pareceres dos órgãos de pesquisa científica referentes às doenças alegadas a estes campos são apresentados. Normas regulamentadoras nacionais e internacionais que estipulam valores máximos de campo elétrico e magnético (público em geral e ocupacional) são apresentadas. Embora o campo magnético seja o foco deste trabalho, o cálculo do campo elétrico gerado por linhas de transmissão de potência é mostrado ao leitor através do método das cargas equivalentes. Como o objetivo do presente trabalho é reduzir os campos magnéticos gerados por LTs de potência, as topologias de LTs mais comuns são estudadas. Posteriormente, algumas técnicas para redução de campos magnéticos gerados por LTs de potência são estudadas, destacando-se entre elas: elevação da altura, compactação de condutores, balanceamento das correntes de fase, otimização do arranjo de fases, divisão de condutores, transmissão hexafásica, compensação passiva e ativa. Uma análise da eficácia e dos custos para a implantação de cada uma das técnicas estudadas é realizada.