Estágio realizado na EFACEC Energia - PT e orientado pelo Eng.º Duarte Couto / Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado integrado. Engenharia do Ambiente (Gestão). Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2011

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-25T20:43:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 301366.pdf: 7046136 bytes, checksum: ad43ecbaa17687287f61b4d1b8ddc81d (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T05:22:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 299182.pdf: 6281741 bytes, checksum: 79ef2e3a6fdfafcc09d050fa26e758c2 (MD5) / A máquina assíncrona trifásica é um equipamento extremamente difundido no universo das máquinas elétricas girantes. Ao operar como motor, ela transforma energia elétrica em força motriz bastante útil ao acionamento de cargas industriais. Operando como gerador, converte a energia dos ventos ou de pequenos aproveitamentos hidráulicos em energia elétrica. De um modo geral, a máquina assíncrona trifásica apresenta duas modalidades construtivas para seus rotores: gaiola e bobinado. A máquina assíncrona de gaiola é a de construção mais simples e tem ampla utilização pelo mercado. A modalidade de rotor bobinado destaca-se pelo acesso ao circuito rotórico e por oferecer melhores condições de controle operacional. Muito versátil em aplicações industriais e na geração eólica, a máquina assíncrona trifásica de rotor bobinado tradicional apresenta a inconveniência de requerer o uso de escovas e anéis de deslizamento no acesso ao seu circuito rotórico, o que implica em elevadas taxas de manutenção, menor confiabilidade e maiores custos operacionais. O uso do transformador rotativo trifásico permite o acesso ao circuito do rotor bobinado da máquina assíncrona, dispensando o uso de escovas e anéis de deslizamento. Originalmente concebido ao uso em aplicações aeroespaciais, o transformador rotativo caracteriza-se pela eliminação dos problemas associados às escovas e aos anéis de deslizamento e pela moderada influência no comportamento da máquina assíncrona de rotor bobinado. A máquina assíncrona trifásica de rotor bobinado duplamente alimentada por meio de transformador rotativo é o foco deste estudo. A análise conceitual do transformador e seus aspectos construtivos são partes integrantes deste trabalho. A construção de um protótipo, a realização de ensaios e a concepção de modelos em regime permanente e em regime dinâmico permitem uma ampla exploração do tema. A utilização do transformador rotativo apresenta-se como uma solução técnica bastante interessante e promissora para o aumento da confiabilidade da máquina assíncrona trifásica de rotor bobinado / The three-phase asynchronous machine is extremely widespread equipment in the universe of electric rotating machines. When operated as motor, the machine transforms electrical energy into useful driving force to industrial loads. Operating as a generator converts the energy of wind or small hydraulics plants in electric power. In general, the three-phase asynchronous machine has two rotor design concepts: cage and wound. The cage asynchronous machine has simple construction and is largely used in the market. The wound rotor stands out by the access to the rotor circuit and for providing better operational control. Very versatile in industrial applications and wind generation, the traditional wound rotor asynchronous machine has the inconvenience of requiring the use of brushes and slip rings to permit access to rotor circuit, which implies a high rate of maintenance, lower reliability and higher operating costs. The use of three-phase rotary transformer provides access to the wound rotor circuit of asynchronous machine, eliminating the use of brushes and slip rings. Originally designed for use in aerospace applications, the rotary transformer is characterized by the elimination of problems associated with brushes and slip rings and the moderate influence on the behavior of wound rotor asynchronous machine. The three-phase wound rotor asynchronous machine doubly fed by rotary transformer is the focus of this study. The conceptual analysis of the transformer and its constructive aspects are parts of this work. The construction of a prototype, testing execution and development of steady state and dynamic models allow a broad exploration of the theme. The use of the rotary transformer is a technical solution very interesting and promising to increase the reliability of three-phase wound rotor asynchronous machine.

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 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.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-22T12:48:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 238944.pdf: 20622091 bytes, checksum: a7e03bad9a9445e6fe4c433e72926e07 (MD5) / Este trabalho apresenta um novo conversor CC-CC, elevador de tensão, com isolamento em alta freqüência, em malha fechada, controlado por valores médios instantâneos de corrente. O referido conversor foi desenvolvido para aplicações industriais que apresentam tensão de entrada contínua e menor que a tensão de saída desejada, como também para aplicações alimentadas por baterias, células a combustível e painéis de células fotovoltaicas. Este novo conversor apresenta como principais características: reduzida ondulação de corrente drenada da fonte, isolamento em alta freqüência, reduzida ondulação da tensão, pois o capacitor é projetado para freqüência igual a três vezes a freqüência de comutação, somente três interruptores ativos conectados à mesma referência (o que é uma das suas principais vantagens). Por meio da modulação adotada o conversor apresenta duas regiões distintas de operação. Esta tese apresenta, ainda, a modelagem por valores médios instantâneos e uma estratégia de controle da corrente de entrada e da tensão de saída, bem como o equacionamento completo do conversor e os resultados experimentais para um protótipo de 6,2 kW e outro de 3,4 kW. This paper presents a new three-phase step-up DC-DC converter with a high-frequency isolation transformer in an average current-mode controlled closed loop. This converter was developed for industrial applications where the dc input voltage is lower than the output voltage, for instance in installations fed by battery units, photovoltaic arrays or fuel cell systems. The converter's main characteristics are: reduced input ripple current, step-up voltage, high frequency isolating transformer, reduced output voltage ripple due to three pulsed output current and the presence of only three active switches connected at the same reference, this being a main advantage of this converter. By means of a specific switch modulation, the converter allows two operational regions. An average current-mode control strategy is applied to both input current and output voltage regulation. Theoretical expressions and experimental results are presented for both 6.2 kW and 3.4kW prototypes.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:34:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 326074.pdf: 5661706 bytes, checksum: 2962f41b6de615c76b62c240edfcb2cc (MD5) Previous issue date: 2013 / Os estudos tradicionais de coordenação de isolamento fazem uso de metodologias determinísticas e probabilísticas, considerando apenas a amplitude das sobretensões no domínio do tempo. Na presente dissertação, aplica-se uma metodologia proposta recentemente para coordenação de isolamento, fazendo uso da teoria da densidade espectral de energia. Esta nova abordagem quantifica a energia das sobretensões transitórias no domínio da frequência, associando amplitude, espectro de frequências e a participação (duração) destas no sinal, e pode ser aplicada a qualquer equipamento de uma subestação. Esta nova metodologia define uma grandeza adimensional, denominada fator de severidade no domínio da frequência (FSDF), que permite avaliar os resultados dos estudos frente aos ensaios de suportabilidade realizados em fábrica. Simulações de descargas atmosféricas em um sistema real são utilizadas para avaliar os resultados dessa nova metodologia, sob o ponto de vista de transitórios de frente rápida oriundos destes surtos. Nas simulações, visando avaliar a contribuição dos modelos computacionais, faz-se uso de dois tipos de modelagem, uma mais simplificada, que não considera todas as informações necessárias para reproduzir os efeitos físicos do fenômeno, e uma modelagem mais detalhada, com uma reprodução mais fidedigna dos parâmetros físicos, no caso de transformadores baseada em medições de resposta em frequência. Os resultados das simulações para cada tipo de modelagem, considerando a abordagem clássica de coordenação de isolamento e a recente metodologia, são comparados em termos de suas margens de segurança em relação ao nível de isolamento especificado para o transformador. Do ponto de vista da nova metodologia, os resultados de algumas simulações demonstram que os ensaios padronizados realizados em fábrica não garantem a suportabilidade do transformador para alguns eventos transitórios, em determinadas faixas de frequência, que podem ocorrer quando da sua conexão ao sistema elétrico. A importância do uso dessa nova metodologia se confirma ao final desse trabalho com as avaliações dos resultados obtidos.<br> / Abstract : Traditionally, studies for insulation coordination apply probabilistic and deterministic methods considering only the amplitude of overvoltages in the time domain. In this work, a recently proposed methodology for insulation coordination, based on the theory of energy spectral density, is applied. This new approach quantifies the energy of transient overvoltages in the frequency domain taking into account their magnitude, frequency spectrum and participation (duration) of those in signal, and can be applied to any substation apparatus. This new methodology defines a dimensionless quantity, called frequency domain severity factor (FDSF), which allows evaluating the results of studies against withstand capability tests carried out in factory. Lightning surges simulations, for a real system, are used to evaluate the results of this new methodology, from the point of view of fast front transients. In order to evaluate how the models affect the simulation results, two types of modeling are tested: simplified modeling, which does not include all information necessary to reproduce the physical phenomenon, and a more detailed modeling, with more accurate reproduction of the physical parameters, in the case of transformers based on measurements of frequency response. The simulation results for each type of modeling, considering the classic approach of insulation coordination and the new methodology, are compared considering the safety margin that they provide in relation to the insulation specified for the transformer. From the viewpoint of the new methodology, the results of some simulated cases show that standardized tests executed at the transformer factory do not guarantee its supportability, in specific frequency bands, when it faces some events after installation in a real electric system. The importance of the use of this new methodology is confirmed at the end of this work, with the evaluation of the results obtained.

BARBOSA, F. R. Monitoramento on-line e diagnóstico inteligente da qualidade dielétrica do isolamento líquido de transformadores de potência. 2008. 139 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-10-18T18:30:02Z No. of bitstreams: 1 2008_dis_frbarbosa.pdf: 10425280 bytes, checksum: 104fd35dd6a548f442ba6333f17c2839 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-10-18T18:41:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_dis_frbarbosa.pdf: 10425280 bytes, checksum: 104fd35dd6a548f442ba6333f17c2839 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-10-18T18:41:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_dis_frbarbosa.pdf: 10425280 bytes, checksum: 104fd35dd6a548f442ba6333f17c2839 (MD5) Previous issue date: 2008-03-13 / The monitoring and diagnosis of incipient fault in power transformers immerses in oil are directly related to the assessment of the isolation system conditions. In this research, it is established the concept of monitoring and diagnosis, after that, on-line monitoring techniques are discussed. A pre-diagnosis system is elaborated based on use of a monitoring on-line device, Hydran® GE, to classify the situation gravity of the detected fault. Once detected a fault situation, intelligent modules of incipient fault diagnosis, by neural networks, can be used to identification of internal fault of the equipment. To complete the checking of the dielectric quality of the isolate liquid, it is also described an intelligent algorithm, based on neural networks, to diagnosis of the oil estate through physical-chemical attribute. The relation between physical-chemical attributes and chromatographic ones regarding to mineral oil were also verified. It was developed, then, the dissolved gases esteem through physicalchemical characteristics. The on-line monitoring modules, diagnosis of oil estate and incipient fault, besides dissolved gases esteem, constitute a computation aid system to operation and maintenance. The implemented system presents satisfied results in a thermoelectric power plant. / O monitoramento e o diagnóstico de falhas incipientes em transformadores de potência imersos em óleo estão diretamente relacionados à avaliação das condições do sistema de isolamento. Neste estudo, estabelece-se o conceito de monitoramento e diagnóstico, e em seguida técnicas de monitoramento on-line são discutidas. Um sistema de pré-diagnóstico é elaborado baseado na utilização de um dispositivo on-line de monitoramento, Hydran® da GE, para classificar a gravidade da situação de falha detectada. Uma vez detectada uma situação de falha, módulos inteligentes de diagnóstico de falhas incipientes, via redes neurais, podem ser utilizados para identificação da falha interna do equipamento. Para completar a verificação da qualidade dielétrica do líquido isolante, também é descrito um algoritmo inteligente, baseado em redes neurais, para diagnóstico do estado do óleo através das grandezas físico-químicas. A relação entre os atributos físico-químicos e as grandezas cromatográficas referente ao óleo mineral também foram averiguadas. Foi desenvolvida, então, a estimação dos gases dissolvidos através das características físico-químicas. Os módulos de monitoramento on-line, diagnósticos do estado do óleo e de falhas incipientes, além da estimação dos gases dissolvidos, perfazem um sistema computacional de auxílio à operação e manutenção. O sistema implementado apresenta resultados satisfatórios na implantação em uma planta de usina termelétrica.

BARBOSA, F. R. Diagnóstico de falhas incipientes a partir das propriedades físico-químicas do óleo isolante em transformadores de potência como método alternativo à análise de gases dissolvidos. 2013. 131 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-03-07T17:44:55Z No. of bitstreams: 1 2013_tese_frbarbosa.pdf: 13013873 bytes, checksum: 3f9ca2b6b60cc46a405bce6c6ce290b6 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-03-12T18:45:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_tese_frbarbosa.pdf: 13013873 bytes, checksum: 3f9ca2b6b60cc46a405bce6c6ce290b6 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-03-12T18:45:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_tese_frbarbosa.pdf: 13013873 bytes, checksum: 3f9ca2b6b60cc46a405bce6c6ce290b6 (MD5) Previous issue date: 2013-01-15 / The diagnosis of incipient fault in power transformers immerses in oil are directly related to the assessment of the isolation system conditions. This search is about the relationship between dissolved gases and the quality of the insulating mineral oil used in power transformers. Artificial Neural Networks are used to approach operational conditions assessment issue of the insulating oil in power transformers, which is characterized by a nonlinear dynamic behavior. The operation conditions and integrity of a power transformer can be inferred by analysis of physicochemical and chromatographic (DGA – Dissolved Gas Analysis) profiles of the isolating oil. This tests allow establishing procedures for operating and maintaining the equipment and usually are performed simultaneously. This work proposes a method that can be used to extract chromatographic information using physicochemical analysis through Artificial Neural Networks. The present analysis of physicochemical properties only provide a diagnostic tool for the oil quality, which does not allow the diagnosis of incipient faults. It´s believed that, the power utilities could improve reliability in the prediction of incipient failures at a lower cost with this method, since only one test is required. The results show this strategy might be promising with an average accuracy for diagnosis of faults greater than 72%. The purpose of this work is the direct implementation of the diagnosis of incipient faults through the use of physicochemical properties without the need to make an oil chromatography. / O diagnóstico de falhas incipientes em transformadores de potência imersos em óleo está diretamente relacionado à avaliação das condições do sistema de isolamento. Este estudo aborda a relação entre os gases dissolvidos no óleo e a qualidade do óleo mineral isolante utilizado em transformadores de potência. As redes neurais artificiais são utilizadas na abordagem da avaliação das condições operacionais do óleo isolante em transformadores de potência, que é caracterizada por um comportamento dinâmico não-linear. As condições de operação e a integridade do sistema de isolamento de um transformador de potência podem ser inferidas através das análises físico-químicas e cromatográficas (Análise de Gás Dissolvido). Estes ensaios permitem estabelecer procedimentos de operação e manutenção do equipamento e normalmente são realizados simultaneamente. Esta tese de doutorado propõe um método que pode ser usado para extrair informações cromatográficas usando as análises físico-químicas através de redes neurais artificiais. As análises atuais das propriedades físico-químicas fornecem apenas diagnóstico do estado do óleo, o que não permite o diagnóstico de falhas incipientes. Acredita-se que, as concessionárias de energia podem melhorar a confiabilidade na previsão de falhas incipientes a um custo menor com este método, uma vez que apenas um ensaio é necessário. Os resultados mostraram que esta estratégia é promissora com média de acertos em diagnósticos de falhas maiores que 72%. O objetivo deste trabalho é a aplicação direta do diagnóstico de falhas incipientes através da utilização de propriedades físico-químicas, sem a necessidade de fazer uma cromatografia do óleo.