CAPES e CNPq / A Biotelemetria apresenta-se como uma importante técnica que possui várias aplicações na área de Engenharia Biomédica e outras. A miniaturização da unidade sensora é um grande desafio dentro desta área, sendo que na maioria dos casos, deseja-se uma unidade menor possível. Desta maneira, sensores passivos são interessantes, pois possibilitam uma menor dimensão do dispositivo e não necessitam de uma fonte própria de energia, ou bateria, que pode causar danos ao indivíduo monitorado caso ocorra vazamento do seu conteúdo químico. Deste modo, o sensor indutivo autorressonante apresenta-se como uma promissora solução, uma vez que este pode ser construído com apenas um componente, um indutor, que utiliza a sua própria capacitância parasita no lugar de um capacitor externo. Por apresentar pequenas dimensões, este tipo de sensor possui uma baixa capacitância parasita, o que torna a sua frequência de ressonância bastante alta. Isso pode resultar em alguns problemas e até mesmo inviabilizar o projeto. Neste caso, a bobina bifilar idealizada por Nikola Tesla pode ser uma solução, uma vez que o objetivo de Tesla foi aumentar a capacitância intrínseca de suas bobinas. Portanto, um entendimento físico e devido equacionamento da bobina bifilar se faz necessário, uma vez que, até onde se sabe, este tipo de abordagem não existe na literatura. A partir de uma análise física em função das tensões entre espiras adjacentes da bobina bifilar de Tesla, foi desenvolvido um equacionamento que possibilita a determinação do aumento da capacitância interna e, consequente, redução na frequência de ressonância da bobina bifilar. Um modelo elétrico equivalente da bobina também foi elaborado através desta análise. Testes foram realizados para validar a análise física, e comparar a frequência de autorressonância calculada e medida para diversos números de espiras, de modo a comprovar a validade do modelo e das equações desenvolvidas. Um sensor biotelemétrico indutivo autorressonante, para medição de deslocamentos, utilizando a bobina bifilar de Tesla, foi desenvolvido para caracterizar a sua utilização como um sensor biomédico. / Biotelemetry is an important technique with many applications in biomedical engineering and other areas. The size of the remote unit or sensor is a major challenge in this area, and, in most cases, a sensor is desired to be as small as possible. Thus, passive sensors are interesting because they allow a smaller dimensions and do not require a power source or battery, which can harm the patient in the event of leakage of its chemical content. Thus, the self-ressonant inductive sensor is a good solution since it can be built with only one component. Due to its small size, this type of sensor has a low stray capacitance, which makes its self-resonance frequency very high. In this case, the bifilar coil, devised by Nikola Tesla, can be a solution, since Tesla's idea was to increase the intrinsic capacitance of his coils. Therefore a physical understanding of the bifilar coil is necessary, since as far as is known, this approach does not exist in the literature. From an analysis of the voltage between adjacent turns, equations of the Tesla's bifilar coil were developed, allowing the prediction of the increase on the internal capacitance and consequent reduction of the resonance frequency. An equivalent electric model was also developed from this analysis. This allowed the project of bifilar coils and the calculation of the internal capacitances and self-resonance frequencies of these coils. Tests were realized in order to compare the calculated and measured self-resonance for various numbers of turns, showing the validity of the presented method. A passive self-resonant biotelemetric sensor for displacement measurement using the Tesla's bifilar coil, was also developed.

CAPES e CNPq / A Biotelemetria apresenta-se como uma importante técnica que possui várias aplicações na área de Engenharia Biomédica e outras. A miniaturização da unidade sensora é um grande desafio dentro desta área, sendo que na maioria dos casos, deseja-se uma unidade menor possível. Desta maneira, sensores passivos são interessantes, pois possibilitam uma menor dimensão do dispositivo e não necessitam de uma fonte própria de energia, ou bateria, que pode causar danos ao indivíduo monitorado caso ocorra vazamento do seu conteúdo químico. Deste modo, o sensor indutivo autorressonante apresenta-se como uma promissora solução, uma vez que este pode ser construído com apenas um componente, um indutor, que utiliza a sua própria capacitância parasita no lugar de um capacitor externo. Por apresentar pequenas dimensões, este tipo de sensor possui uma baixa capacitância parasita, o que torna a sua frequência de ressonância bastante alta. Isso pode resultar em alguns problemas e até mesmo inviabilizar o projeto. Neste caso, a bobina bifilar idealizada por Nikola Tesla pode ser uma solução, uma vez que o objetivo de Tesla foi aumentar a capacitância intrínseca de suas bobinas. Portanto, um entendimento físico e devido equacionamento da bobina bifilar se faz necessário, uma vez que, até onde se sabe, este tipo de abordagem não existe na literatura. A partir de uma análise física em função das tensões entre espiras adjacentes da bobina bifilar de Tesla, foi desenvolvido um equacionamento que possibilita a determinação do aumento da capacitância interna e, consequente, redução na frequência de ressonância da bobina bifilar. Um modelo elétrico equivalente da bobina também foi elaborado através desta análise. Testes foram realizados para validar a análise física, e comparar a frequência de autorressonância calculada e medida para diversos números de espiras, de modo a comprovar a validade do modelo e das equações desenvolvidas. Um sensor biotelemétrico indutivo autorressonante, para medição de deslocamentos, utilizando a bobina bifilar de Tesla, foi desenvolvido para caracterizar a sua utilização como um sensor biomédico. / Biotelemetry is an important technique with many applications in biomedical engineering and other areas. The size of the remote unit or sensor is a major challenge in this area, and, in most cases, a sensor is desired to be as small as possible. Thus, passive sensors are interesting because they allow a smaller dimensions and do not require a power source or battery, which can harm the patient in the event of leakage of its chemical content. Thus, the self-ressonant inductive sensor is a good solution since it can be built with only one component. Due to its small size, this type of sensor has a low stray capacitance, which makes its self-resonance frequency very high. In this case, the bifilar coil, devised by Nikola Tesla, can be a solution, since Tesla's idea was to increase the intrinsic capacitance of his coils. Therefore a physical understanding of the bifilar coil is necessary, since as far as is known, this approach does not exist in the literature. From an analysis of the voltage between adjacent turns, equations of the Tesla's bifilar coil were developed, allowing the prediction of the increase on the internal capacitance and consequent reduction of the resonance frequency. An equivalent electric model was also developed from this analysis. This allowed the project of bifilar coils and the calculation of the internal capacitances and self-resonance frequencies of these coils. Tests were realized in order to compare the calculated and measured self-resonance for various numbers of turns, showing the validity of the presented method. A passive self-resonant biotelemetric sensor for displacement measurement using the Tesla's bifilar coil, was also developed.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leonardo Salas Maldonado.pdf: 8231425 bytes, checksum: b5b33a872944836efb47f1af38ff5d3c (MD5) Previous issue date: 2015-02-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents a state of the art synthesis about the characterization and losses in iron under the focus of Electrical Engineering; it is intended to understand and to generate aids to ferromagnetic materials characterization at low cost, applied in the evaluation of electromagnetic parameters and energetical e_ciency of electromagnetic devices, using a qualitative view of complex electromagnetic phenomena, helping in the comprehension and in the study of the electrical machines project. / Este trabalho apresenta uma síntese do estado da arte sobre as caracterizações e perdas no ferro sob o enfoque da Engenharia Elétrica; pretende-se compreender e gerar subsídios para a caracterização de materiais ferromagnéticos a baixo custo, aplicado na avaliação de parâmetros eletromagnéticos e de eficiência energética de dispositivos eletromagnéticos, através de uma visão qualitativa dos fenômenos eletromagnéticos complexos auxiliando na compreensão e estudo do projeto de máquinas elétricas.

Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-07-06T16:23:20Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_SimulacaoEnsaioImpulso.pdf: 5924771 bytes, checksum: 7420628a7fe3900e2a3cbdb8f35bcca7 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-08-18T14:23:55Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_SimulacaoEnsaioImpulso.pdf: 5924771 bytes, checksum: 7420628a7fe3900e2a3cbdb8f35bcca7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-18T14:23:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_SimulacaoEnsaioImpulso.pdf: 5924771 bytes, checksum: 7420628a7fe3900e2a3cbdb8f35bcca7 (MD5) Previous issue date: 2017-03-31 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Uma das maiores dificuldades observadas em laboratórios de alta tensão é o ajuste da forma de onda do impulso de tensão a ser utilizado nos ensaios. Esta dificuldade deve-se ao fato de que, na maioria das vezes, não se conhece a capacitância do objeto sob ensaio, não sendo possível realizar um cálculo exato dos parâmetros a serem utilizados no gerador de impulsos. Nos casos de ensaios em transformadores, estas dificuldades aumentam visto que, além da capacitância inerente da sua isolação, há também uma contribuição de indutância ao circuito de ensaio, proveniente de seus enrolamentos. Isto dificulta ainda mais a obtenção de uma forma de onda normalizada, de acordo com a norma NBR IEC 60060-1. Nesta Dissertação de Mestrado apresenta-se e avalia-se metodologias que permitem a realização de ensaios normatizados de impulso de tensão em transformadores com baixas indutâncias, comuns nos sistemas de distribuição de energia elétrica. Serão destacados os resultados obtidos com a inserção de um circuito Glaninger, comparado com a metodologia baseada no aumento da resistência paralela total do circuito em teste. As simulações computacionais são realizadas com o auxílio do programa ATP (Alternative Trasient Program), utilizando valores nominais de parâmetros físicos dos equipamentos de alta tensão do Laboratório de Extra Alta tensão da Universidade Federal do Pará (LEAT). Através de uma modelagem inicial do gerador de impulsos de tensão do LEAT no programa ATP, valida-se os resultados simulados com a realização de um ensaio real no LEAT. Após validação, uma simulação de ensaio em um transformador de distribuição de baixa indutância é realizada no intuito de apresentar as deformações na forma de onda do impulso que ocorrem, provenientes das baixas indutâncias dos enrolamentos do transformador. Através da introdução de um circuito Glaninger devidamente adaptado, apresenta-se a solução para o problema citado, portando, permitindo que ensaios em transformadores com baixa indutâncias sejam realizados de acordo com critérios estabelecidos pelas normas vigentes. / One of the major difficulties observed in high voltage laboratories is the adjustment of the atmospheric (voltage) impulse waveform during the tests. This difficulty is due to the fact that, most of the time, the capacitance of the object under test is not known, and it is not possible to make an exact calculation of the parameters to be used in the impulse generator. In the case of transformer tests, these difficulties increase because, in addition to the inherent capacitance of their insulation, there is also an inductance contribution to the test circuit from their windings. This fact makes it even more difficult to obtain a normalized waveform according to the NBR IEC 60060-1 standard. The present Master's Dissertation presents and evaluates methodologies that allow the performance of standardized voltage impulse tests in transformers with low inductances, common in electric power distribution systems. It will be highlighted in the results obtained with the insertion of a Glaninger circuit, compared to the methodology based on the increase of the total parallel resistance of the circuit under test. The computational simulations are performed in the ATP (Alternative Trasient Program) program, using rated values of physical parameters of the high voltage equipment of the Extra High Voltage Laboratory of the Federal University of Pará (LEAT). Through an initial modeling of the voltage impulse generator of the LEAT in the ATP program, the simulated results are validated by performing a real test in the LEAT. After validation, a test simulation in a low inductance distribution transformer is performed in order to present the deformations in the waveform of the impulse that occur, due to the low inductances of the transformer windings. Through the introduction of a suitably adapted Glaninger circuit, the solution to the above problem is presented, permitting tests on transformers with low inductances to be performed according to criteria established by current standards.

Orientador: Jose Antenor Pomilio / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-09T17:17:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_LeonardodeAraujo_D.pdf: 14156071 bytes, checksum: f544bd5c73e51000deee838abcc80fa7 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Nesta tese é introduzida uma nova estratégia de controle que permite a síntese de indutâncias negativas para realização da compensação série de linhas de transmissão. O método, que é baseado na estratégia SDR (Síntese Direta de Reatâncias), opera com realimentação de estados e requer a medição de variáveis locais. Em relação aos métodos tradicionais, usando capacitores, a compensação através de indutância negativa pode ter desempenho superior, pois é possível conseguir sistemas mais estáveis, sem risco de ressonâncias, e com desempenho dinâmico superior, o que permite a realização de outras funções desejáveis, tais como o amortecimento de oscilações eletromecânicas e a compensação de cintilação luminosa. Dada a elevada potência requerida pela aplicação, sugere-se a utilização do Conversor Multinível em Cascata Assimétrico, que apresenta alto rendimento e é capaz de produzir uma tensão de saída de baixo conteúdo harmônico. Para este conversor, foi introduzida uma estratégia de controle que permite uma implementação sem que sejam necessárias fontes CC. Sugere-se também um procedimento para escolha do capacitor de filtragem que permite uma redução da corrente no conversor para uma dada condição de operação. São apresentados alguns estudos sobre a estabilidade da compensação série com indutância negativa. Para a técnica de controle proposta, são realizados estudos de autovalores, que permitem verificar a robustez com variação de parâmetros. Através de simulações, verificasse a estabilidade com a presença de elementos não modelados na planta, como capacitâncias parasitas. Também são apresentados estudos sobre a estabilidade para um modelo de simulação da ressonância subsíncrona, que considera o modelo do gerador e características mecânicas do eixo da turbina. Os resultados obtidos com estes estudos de estabilidade, bem com os resultados experimentais, indicam que a técnica proposta é viável para a aplicação / Abstract: This thesis introduces a new control strategy of realizing negative inductances with static converters for series compensation of transmission lines. The proposed method, which is basedon DRS (Direct Reactance Synthesis) technique, requires state feedback of variables that can be measured locally. The use of negative inductances instead of capacitors may yield performance improvement because there is no risk of resonance and it is possible to obtain higher stability margins and better dynamic performance. Consequently, it is possible to realize some useful functions that are not possible with conventional strategies, just as flicker ompensation and smoothing of electromechanical oscillations. Series compensation requires high power static converters and, due to this, the use of the Asymmetrical Cascaded Multilevel Converters (ACMC) is suggested. This high efficiency power converter is capable of producing a low THD output voltage using less power switches than other topologies. This thesis also introduces a DC control strategy for ACMC, which may allow negative inductance implementation with no DC sources. It is also suggested a design procedure for choosing the filter capacitance that reduces the required current capability of the power converter. Some studies regarding the stability of series compensation with negative inductances were carried on. For the new control strategy, it was possible to perform the eigenvalues analysis, that proved therobustness under some parameters variations. The stability considering elements that were not modeled, just as stray capacitances or generator and turbine shaft, were tested through simulations. The simulations and experimental results corroborate to prove that the control strategy is suitable for this application / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica