Orientador: José Antenor Pomílio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T11:27:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_DiegoTardivo_M.pdf: 3096616 bytes, checksum: 2d3b90e8f78bbfc91209e0e523c0f21b (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O trabalho tem como aplicação a geração de ozônio, que se dá em uma célula ozonizadora a partir de descargas eletrostáticas resultantes da aplicação de alta tensão por um transformador. Uma ressonância série essencialmente determinada pela indutância de dispersão e a capacitância equivalente do sistema surge, para este caso, em frequências na ordem de kHz. A operação do inversor de alimentação com uma frequência de chaveamento pouco maior do que a frequência de ressonância série tem como vantagens a comutação suave das chaves do inversor, um alto ganho de tensão e a possibilidade da construção de transformadores menores comparado à operação em 60 Hz. Visando o aumento da potência total do sistema e, consequentemente, aumento na capacidade de geração de ozônio, como alternativa para tal é feita a conexão em paralelo de diversos conjuntos formados por transformadora e respectiva célula, com potência da ordem de centenas de Watts, sendo estes alimentados por um único inversor. No entanto, a dispersão de parâmetros dos transformadores e células, leva a diferentes valores de potência por conjunto, estando alguns com potência acima da nominal e outros abaixo. A fim de se obter uma distribuição igual de potência entre as cargas, é apresentada uma estratégia para a equalização de potência em uma associação em paralelo de circuitos ressonantes com dispersão de parâmetros. O ajuste da sintonia é feito por meio de compensação série utilizando a técnica de síntese direta de reatâncias. Um modelo baseado no método médio generalizado foi obtido para que os parâmetros do controlador utilizado na equalização de potência fossem determinados. O uso de transformadores geralmente traz a necessidade de se precaver a um processo de saturação, todavia, é apresentada uma estratégia de controle capaz de impedir a saturação, por meio da síntese de capacitância variável série. Resultados de simulação e experimentais mostram o comportamento dos circuitos e das estratégias de controle propostas / Abstract: The work is applied to ozone generator, which occurs in an ozone generator cell through electrostatic discharges produced by high voltage transformer. A series resonance essentially determined by the leakage inductance and equivalent capacitance of the system arises in this case, at frequencies on the order of kHz. The operation of the inverter which feeds the load with switching frequency above the series resonance frequency has the advantages of soft switching at the inverter switches, a high voltage gain and the possibility of construct smaller transformers compared to operation at 60 Hz. Seeking to increase the total power system and, consequently, the capacity of ozone generation as an alternative is placed in parallel several loads formed by the transformer and respective cell, with a power of hundreds of Watts, fed by a single inverter. However, due to electrical parameters dispersion, there is not an equal distribution of power among the loads, with some being above the nominal power and other below. Order to obtain an equal distribution of power, a strategy is presented for balancing the power among paralleled loads. The balance is achieved through series compensation using the Direct Reactance Synthesis. A model based on the generalized average method is obtained for the controller parameters used in the equalization of power were found. Transformers usually need attention to avoid saturation; therefore, this work presents a control strategy to prevent the saturation, by synthesis of series variable capacitance. Simulation and experimental results show the behavior of circuits and proposed control strategies / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Marcelo Knobel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-04T08:20:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Duque_JoseGerivaldodosSantos_D.pdf: 2802085 bytes, checksum: 3e11d0645c4b8e47c4e251b671065013 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Não informado / Abstract: Not informed. / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

High Impedance Faults (HIFs) are undetectable by conventional protection technology under certain<p>conditions. These faults occur when an energized conductor makes undesired contact with a<p>quasi-insulating object, such as a tree or a road. This contact restricts the level of the fault current to a very low value, from a few mA up to 75A. In solidly grounded distribution networks where the value of the residual current under normal conditions is considerable, overcurrent devices do not protect against HIFs. However, such a protection is essential for guaranteeing public security, because of the possibility of reaching the fallen conductor and the risk of fire. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Please read the abstract (Summary) in the section 00front of this document / Dissertation (MEng (Electronic Engineering))--University of Pretoria, 2007. / Electrical, Electronic and Computer Engineering / MEng / Unrestricted

Orientadores: Francisco José Arnold, Rangel Arthur / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia / Made available in DSpace on 2018-08-26T20:53:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ximenes_RodrigoLuiz_M.pdf: 1709801 bytes, checksum: 3d8b8086551025bf630aa238baf7d7c8 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A medição da impedância elétrica em transdutores piezelétricos é um procedimento fundamental para a caracterização desses dispositivos. A larga variação do módulo da impedância elétrica ao longo da frequência representa uma dificuldade para a realização dessas medições. Neste trabalho é apresentado o protótipo de um medidor de impedâncias elétricas de transdutores de ultrassom utilizados em aplicações de potência elevada. O sistema opera baseado na captação dos valores de pico de tensão e corrente sob uma faixa de frequência de utilização dos transdutores. O protótipo é controlado por um microcontrolador que se comunica com um computador no qual um software, desenvolvido em LabView, armazena e mostra resultados numa interface. A validação do medidor de impedâncias foi feita pela comparação de resultados experimentais com os medidos por um analisador de impedâncias comercial. Os resultados mostram que o sistema proposto pode medir impedâncias entre 100 W e 10 kW, aproximadamente, numa faixa de frequências de até 43 kHz / Abstract: The measurement of electrical impedance of piezoelectric transducers is a fundamental procedure for the characterization of these devices. The large variation in the electrical impedance module over frequency is a difficulty to carry out these measurements. This dissertation presents the prototype of a meter electrical impedance of ultrasound transducers used in high power applications. The system operates based on the capture of peak voltage and current values of the transducers in a usage frequency band. The prototype is controlled by a microcontroller that communicates with a computer on which a software, developed in LabView, stores and displays the results in an user interface. The validation of the impedance meter was made by comparison with the experimental results measured by a commercial impedance analyzer. The results show that the proposed system can measure impedances between 10 W and 10 kW at frequencies up to 43 kHz / Mestrado / Tecnologia e Inovação / Mestre em Tecnologia

This work examines and implements two different techniques for the estimation of the capacitance and impedance of microstrip-like open structures. Both theories, one developed by Yamashita and Mittra and the other by Itoh and Hebert are based on variational methods. The results for the capacitance and impedance of a microstrip-like structure are calculated numerically and compared with measurements taken using a sample. The results presented in this thesis indicate that the first method produces results with large error and it can be used for microstrip structures with only one strip. The second method produces very accurate results for the microstrip structure under consideration and is the one recommended. / Master of Science

Orientador: Eugênio Spanó Rosa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T00:21:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Flora_BrunoFagundes_M.pdf: 2971179 bytes, checksum: 98fc79d21db40bfb0bbe58d6d20ec80e (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: É proposta uma metodologia de projeto e de calibração de um medidor de fração de vazio para escoamento de gás e líquido operando com o princípio de impedâncias elétricas baseado em simulação numérica. O desenvolvimento do sensor é feito utilizando-se de um software de volumes finitos para a otimização heurística da geometria dos eletrodos e também para a criação de uma curva de mapeamento do sinal para fração de vazio de acordo com as características elétricas do fluido em questão, ou seja, características capacitivas (óleo, gás), resistivas (água) ou ambas. Utilizando o conceito de similaridade entre modelo e protótipo foi possível reduzir os resultados computacionais a simples expressões algébricas que relacionam diretamente a fração de vazio com a voltagem do circuito e estender este resultado para tubulações de quaisquer diâmetros. Testes estáticos e dinâmicos são feitos com o propósito de validar o estudo computacional e verificar o desempenho do sensor operando com diferentes padrões de escoamento / Abstract: A methodology for design and calibration of a void fraction meter for gas and liquid flow operating on the principle of electrical impedance is developed based on numerical simulation. The sensor development is done using a finite volume software. The numerical analysis allowed a heuristic geometry optimization of the electrodes and also created a mapping curve for the void fraction signal according to the electrical characteristics of the fluid in consideration, ie, capacitive (oil, gas), resistive (water) or both. Using the concept of similarity between model and prototype it was possible to reduce the computational results to simple algebraic expressions that relate directly the void fraction with the voltage output and extend this result to pipes of any diameter. Static and dynamic tests were done in order to validate the computational study and verify the performance of the sensor operating with different flow patterns / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

CAPES / Em diversas aplicações industriais é necessário o monitoramento do comportamento de fluidos, como por exemplo, a análise da cinética de reações químicas ou a investigação de escoamentos com múltiplos constituintes (comum em atividades de exploração e produção de petróleo). A espectroscopia de impedância, ou seja, a determinação da impedância elétrica de substâncias em diversas frequências é uma técnica frequentemente utilizada em química analítica para investigação de substâncias. No entanto, em processos industriais essa técnica ainda encontra pouco uso. Este trabalho objetiva o desenvolvimento de um sistema simples e de baixo custo de espectroscopia de impedância com potencial de aplicação em atividades industriais. Foram primeiramente revisadas as diversas técnicas para obtenção do espectro de impedância. Para a implementação, optou-se pela utilização do sinal discreto sequencial senoidal aliado ao circuito amplificador de transimpedância para monitoração de fluidos. Foi também utilizado um sensor planar interdigital para interrogação das substâncias. O sistema desenvolvido consiste em um painel de controle no computador conectado a um gerador de sinais e a uma placa de aquisição de dados. O sinal do gerador é aplicado ao sensor com a substância em análise, sendo o outro eletrodo do sensor conectada ao amplificador de transimpedância, que é conectado ao demodulador, onde então a informação é lida pela placa de aquisição de dados. Para validação do sistema, realizaram-se medidas com resistores e capacitores e diversas substâncias, tais como ar, água deionizada, etilenoglicol, isopropanol e óleo. Também foi medido gelo, substância que, ao contrário das outras estudadas, apresenta o fenômeno de relaxação nas frequências analisadas. Em comparação com valores teóricos, os resultados do sistema se mostraram apropriados para que seja possível identificar diferentes fluidos, por meio da medição da resposta em frequência da impedância dessas substâncias. / Many industrial applications require monitoring the behavior of fluids, for instance, the monitoring of the kinetics of chemical reactions or the investigation of flows with multiple components (common in oil extraction and production activities). The impedance spectroscopy, i.e. the measurement of the electrical impedance at various frequencies is a technique frequently used in analytical chemistry for investigating substances. However, in industrial processes, this technique only finds limited application. This work’s main objective is the development of a simple and low-cost impedance spectroscopy measuring system, which may potentially be applied in industrial activities. First, the various techniques to obtain the impedance spectrum were revised. The system was implemented using the sequential discrete sinusoidal signal combined with transimpedance amplifier circuit for monitoring impedance of fluids. Further, a planar interdigital sensor was used for interrogation of substances. The developed system consists of a control panel on the computer connected to a signal generator and a data acquisition board. The signal generator is applied to one sensor electrode containing the substance under test and the other sensor electrode is connected to the transimpedance amplifier. The voltage output is demodulated and read by the data acquisition board. To validate the system, measurements were carried out with commercial resistors and capacitors as well as several known substances such as air, deionized water, ethylene glycol, isopropanol and oil. Ice was also measured; a substance that, unlike the others studied presents the phenomenon of relaxation in frequencies analyzed. The results are consistent with theoretical predictions and of appropriate accuracy. Hence, the system may be applied to identify different fluids, by measuring the frequency response of the impedance of substances.

PETROBRAS / Dentre os desafios no processo de produção de hidrocarbonetos na indústria de óleo e gás, uma área em destaque nos últimos anos é conhecida como garantia de escoamento, a qual envolve assegurar de forma contínua que os fluidos (óleo ou gás) escoem pelas tubulações que conectam o poço aos sistemas de separação na superfície. Um dos principais problemas enfrentados está ligado à deposição de hidratos de gás em tubulações, podendo estes diminuir o diâmetro útil ou até obstruir as tubulações, gerando perdas financeiras consideráveis devido a, principalmente, parada de produção. Hidratos de gás ou clatratos são estruturas cristalinas sólidas semelhantes ao gelo, normalmente formados por moléculas de água e gás em determinadas condições de pressão e temperatura. Atualmente não existe uma técnica de medição estabelecida para monitoração da formação de hidratos em tubulações. Uma técnica candidata é a medição da impedância (ou o espectro de impedância) dos fluidos, pois se trata de uma técnica simples, robusta e de baixo custo. Com o objetivo de investigar o processo de formação de hidratos de forma controlada, foram realizados e analisados diversos experimentos com três sistemas de medição diferentes operando três células de medição distintas. Um sistema totalmente comercial, um sistema misto e um sistema dedicado foram utilizados para realizar medidas de impedância do processo de formação de hidratos. Os testes foram realizados com uma substância modelo (tetrahidrofurano – THF) em mistura com água, com a qual é possível a formação de hidratos sem a necessidade do uso de uma célula pressurizada. Os dois primeiros sistemas (comercial e misto) são capazes de medir o espectro de impedância na faixa 101 Hz até 107 Hz. Já o sistema dedicado opera em frequência fixa (tipicamente 5 MHz). Os resultados mostraram-se promissores no que diz respeito à monitoração da formação de hidratos, já que diferenças consideráveis nos valores de impedância são observadas para a mistura de THF-água em estado líquido e com a presença de hidratos. Dessa maneira, o sistema desenvolvido aliado ao processamento dos dados experimentais pode ser empregado em trabalhos futuros como ferramenta simples para monitorar a formação de hidratos em tubulações. / Among the challenges in the oil and gas industry for hydrocarbon production, a featured area in recent years is known as flow assurance, which involves to guarantee the continuously stream of fluids (oil or gas) through pipelines connecting wellhead to separation systems at topside. One of the main problems is related to the deposition of gas hydrates in pipelines, since these deposits may reduce the effective pipe diameter or even clog pipelines, causing considerable financial losses mainly due to production stop. Gas hydrates or clathrates are crystalline solid ice-like structures, typically formed by water and gas molecules under certain conditions of pressure and temperature. Currently there is no established measurement technique for monitoring the hydrate formation in pipelines. One candidate technique is impedance (or impedance spectrum) measurement of fluids, since it is simple, robust and low cost. With the objective of investigating hydrate formation in a controlled environment, several experiments with three different measuring systems operating three different measuring cells have been performed and evaluated. A fully commercial, a mixed, and a dedicated measuring system were applied for obtaining impedance data of hydrates formation. The experimental tests were performed with a model substance (tetrahydrofuran - THF) in mixture with water which allows the monitoring of hydrates formation at ambient pressures (i.e. no need to use a pressurized cell). The first two systems (commercial and mixed) are able to measure the impedance spectrum in the range 10 Hz to 10 MHz. The dedicated system operates at a fixed frequency (typically 5 MHz). The results show that considerable differences in impedance values are observed for the THF-water mixture in liquid conditions and with the presence of hydrates, hence being promising in hydrates formation monitoring. In this way, the developed measurement system allied to appropriated data processing routines has the potential to be applied as simple tool to monitor hydrate formation in pipes.

PETROBRAS / Dentre os desafios no processo de produção de hidrocarbonetos na indústria de óleo e gás, uma área em destaque nos últimos anos é conhecida como garantia de escoamento, a qual envolve assegurar de forma contínua que os fluidos (óleo ou gás) escoem pelas tubulações que conectam o poço aos sistemas de separação na superfície. Um dos principais problemas enfrentados está ligado à deposição de hidratos de gás em tubulações, podendo estes diminuir o diâmetro útil ou até obstruir as tubulações, gerando perdas financeiras consideráveis devido a, principalmente, parada de produção. Hidratos de gás ou clatratos são estruturas cristalinas sólidas semelhantes ao gelo, normalmente formados por moléculas de água e gás em determinadas condições de pressão e temperatura. Atualmente não existe uma técnica de medição estabelecida para monitoração da formação de hidratos em tubulações. Uma técnica candidata é a medição da impedância (ou o espectro de impedância) dos fluidos, pois se trata de uma técnica simples, robusta e de baixo custo. Com o objetivo de investigar o processo de formação de hidratos de forma controlada, foram realizados e analisados diversos experimentos com três sistemas de medição diferentes operando três células de medição distintas. Um sistema totalmente comercial, um sistema misto e um sistema dedicado foram utilizados para realizar medidas de impedância do processo de formação de hidratos. Os testes foram realizados com uma substância modelo (tetrahidrofurano – THF) em mistura com água, com a qual é possível a formação de hidratos sem a necessidade do uso de uma célula pressurizada. Os dois primeiros sistemas (comercial e misto) são capazes de medir o espectro de impedância na faixa 101 Hz até 107 Hz. Já o sistema dedicado opera em frequência fixa (tipicamente 5 MHz). Os resultados mostraram-se promissores no que diz respeito à monitoração da formação de hidratos, já que diferenças consideráveis nos valores de impedância são observadas para a mistura de THF-água em estado líquido e com a presença de hidratos. Dessa maneira, o sistema desenvolvido aliado ao processamento dos dados experimentais pode ser empregado em trabalhos futuros como ferramenta simples para monitorar a formação de hidratos em tubulações. / Among the challenges in the oil and gas industry for hydrocarbon production, a featured area in recent years is known as flow assurance, which involves to guarantee the continuously stream of fluids (oil or gas) through pipelines connecting wellhead to separation systems at topside. One of the main problems is related to the deposition of gas hydrates in pipelines, since these deposits may reduce the effective pipe diameter or even clog pipelines, causing considerable financial losses mainly due to production stop. Gas hydrates or clathrates are crystalline solid ice-like structures, typically formed by water and gas molecules under certain conditions of pressure and temperature. Currently there is no established measurement technique for monitoring the hydrate formation in pipelines. One candidate technique is impedance (or impedance spectrum) measurement of fluids, since it is simple, robust and low cost. With the objective of investigating hydrate formation in a controlled environment, several experiments with three different measuring systems operating three different measuring cells have been performed and evaluated. A fully commercial, a mixed, and a dedicated measuring system were applied for obtaining impedance data of hydrates formation. The experimental tests were performed with a model substance (tetrahydrofuran - THF) in mixture with water which allows the monitoring of hydrates formation at ambient pressures (i.e. no need to use a pressurized cell). The first two systems (commercial and mixed) are able to measure the impedance spectrum in the range 10 Hz to 10 MHz. The dedicated system operates at a fixed frequency (typically 5 MHz). The results show that considerable differences in impedance values are observed for the THF-water mixture in liquid conditions and with the presence of hydrates, hence being promising in hydrates formation monitoring. In this way, the developed measurement system allied to appropriated data processing routines has the potential to be applied as simple tool to monitor hydrate formation in pipes.