Cinética de degradação do sistema resina epóxi/fibra de carbono

With the increasing demand for electricity, the retraining of transmission lines is necessary despite environmental restrictions and crossings in densely populated areas to build new transmission and distribution lines. Solution is reuse the existent cables, replacing the old conductor cables for new cables with higher capacity power transmission, and control of sag installed. The increasing demand for electrical power has increased the electric current on the wires and therefore, it must bear out temperatures of 150°C or more, without the risk of the increasing sag beyond the established limits. In the case of long crossings or densely populated areas, sag is due to high weight of the cable on clearance. The cable type determines the weight, sag, height and the towers dimensions, which are the items that most influence the investment of the transmission line. Hence, to reduce both cost of investment and maintenance of the line, the use of a lighter cable can reduce both number and the height of the towers, with financial return on short and long term. Therefore, in order to increase the amount of transmitted energy and reduce the number of built towers and sag, is recommended in the current work substitute the current core material (steel or aluminium) for alternatives alloys or new materials, in this case a composite, which has low density, elevated stiffness (elasticity module), thus apply the pultruded carbon fiber with epoxy resin as matrix systems and perform the study of the kinetics of degradation by thermogravimetric analysis (TGA), dynamic mechanical analysis (DMA) and differential scanning calorimetry (DSC), according to their respective standards

Ajuste e ensaio de sistemas de proteção de geradores síncronos.

Os sistemas de proteção dos elementos da rede elétrica desempenham um papel de fundamental importância na segurança e confiabilidade dos sistemas de potência. A não atuação ou a atuação incorreta dos relés de proteção durante uma falta localizada em um componente da rede pode transformar-se em um evento sistêmico de grandes proporções (blecaute). Esses eventos trazem riscos e elevados prejuízos econômicos à sociedade. A proteção dos geradores síncronos, apesar do alto custo e complexidade deste tipo de equipamento, não recebe a mesma atenção na literatura que a dedicada à proteção de outros elementos da rede, como, por exemplo, a das linhas de transmissão. Isso decorre do menor número de geradores existentes na rede e também da ideia que as faltas neste tipo de equipamento são menos frequentes. Este trabalho aborda os principais aspectos envolvidos com o projeto de um sistema de proteção para geradores síncronos de grande porte. Incialmente, discutese os principais conceitos associados com os geradores, de interesse para a tarefa de proteção. Particular atenção é dedicada às formas de aterramento e aos critérios adotados para projeto do resistor de aterramento utilizado nesse equipamento. Em seguida, apresentam-se as principais funções de proteção aplicáveis aos geradores, particularmente aquelas voltadas para a detecção de faltas nos enrolamentos do estator. Discute-se também os critérios de ajustes dos parâmetros dessas funções. Descreve-se o uso de uma plataforma laboratorial, baseada em simulador de tempo real (RTDS), para ensaio e análise do sistema de proteção visando validar seu correto desempenho frente às possíveis condições operativas que podem ser encontradas em campo. Finalmente, utilizando os conceitos desenvolvidos ao longo do trabalho, desenvolve-se um estudo de caso, onde é realizado o projeto e implementação do sistema de proteção dos geradores de uma usina hidrelétrica hipotética. Para avaliar e analisar o desempenho do sistema de proteção dessa rede exemplo, parametrizou-se o IED G60 (GE) e realizou-se inúmeras simulações na plataforma de testes proposta.

Reutilização de baterias automotivas como fonte alternativa de energia.

Atualmente um dos principais objetivos na área de pesquisa tecnológica é o desenvolvimento de soluções em favor do Meio Ambiente. Este trabalho tem por objetivo demonstrar a reutilização e consequentemente o aumento da vida útil de uma bateria Chumbo-Ácido, comumente instaladas em veículos automóveis, bem como beneficiar locais e usuários remotos onde o investimento na instalação de linhas de transmissão se torna inviável geográfica e economicamente, utilizando a luz solar como fonte de energia. No entanto a parte mais suscetível a falhas são as próprias baterias, justamente pela vida útil delas serem pequenas (em torno de 3 anos para a bateria automotiva) em comparação com o restante do sistema. Considerando uma unidade que já foi usada anteriormente, a possibilidade de falhas é ainda maior. A fim de diagnosticar e evitar que uma simples bateria possa prejudicar o funcionamento do sistema como um todo, o projeto considera a geração de energia elétrica por células fotovoltaicas e também contempla um sistema microcontrolado para leitura de dados utilizando o microcontrolador ATmega/Arduino, leitura de corrente por sensores de efeito hall da Allegro Systems, relés nas baterias para abertura e fechamento delas no circuito e um sistema de alerta para o usuário final de qual bateria está em falha e que precisa ser reparada e/ou trocada. Esse projeto foi montado na Ilha dos Arvoredos SP, distante da costa continental em aproximadamente 2,0km. Foram instaladas células solares e um banco de baterias, a fim de estudar o comportamento das baterias. O programa pôde diagnosticar e isolar uma das baterias que estava apresentando defeito, a fim de se evitar que a mesma viesse a prejudicar o sistema como um todo. Por conta da dificuldade de locomoção imposta pela geografia, foi escolhido o cartão SD para o armazenamento dos dados obtidos pelo Arduino. Posteriormente os dados foram compilados e analisados. A partir dos resultados apresentados podemos concluir que é possível usar baterias novas e baterias usadas em um mesmo sistema, de tal forma que se alguma das baterias apresentar uma falha o sistema por si só isolará a unidade.

Localização de usinas termoelétricas utilizando Sistema de Informação Geográfica e métodos de decisão multicritério

No setor de energia elétrica, a área que se dedica ao estudo da inserção de novos parques geradores de energia no sistema é denominada planejamento da expansão da geração. Nesta área, as decisões de localização e instalação de novas usinas devem ser amplamente analisadas, a fim de se obter os diversos cenários proporcionados pelas alternativas geradas. Por uma série de fatores, o sistema de geração elétrico brasileiro, com predominância hidroelétrica, tende a ser gradualmente alterada pela inserção de usinas termoelétricas (UTEs). O problema de localização de UTEs envolve um grande número de variáveis através do qual deve ser possível analisar a importância e contribuição de cada uma. O objetivo geral deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo de localização de usinas termoelétricas, aqui denominado SIGTE (Sistema de Informação Geográfica para Geração Termoelétrica), o qual integra as funcionalidades das ferramentas SIGs (Sistemas de Informação Geográfica) e dos métodos de decisão multicritério. A partir de uma visão global da área estudada, as componentes espaciais do problema (localização dos municípios, tipos de transporte, linhas de transmissão de diferentes tensões, áreas de preservação ambiental, etc.) podem ter uma representação mais próxima da realidade e critérios ambientais podem ser incluídos na análise. Além disso, o SIGTE permite a inserção de novas variáveis de decisão sem prejuízo da abordagem. O modelo desenvolvido foi aplicado para a realidade do Estado de São Paulo, mas deixando claro a viabilidade de uso do modelo para outro sistema ou região, com a devida atualização dos bancos de dados correspondentes. Este modelo é designado para auxiliar empreendedores que venham a ter interesse em construir uma usina ou órgãos governamentais que possuem a função de avaliar e deferir ou não a licença de instalação e operação de usinas.

Identificação das políticas de incentivo ao desenvolvimento da energia eólica no Rio Grande do Norte (RN)

Energy is a vital resource for social and economic development. In the present scenario, the search for alternative energy sources has become fundamental, especially after the oil crises between 1973 and 1979, the Chernobyl nuclear accident in 1986 and the Kyoto Protocol in 1997. The demand for the development of new alternative energy sources aims to complement existing forms allows to meet the demand for energy consumption with greater security. Brazil, with the guideline of not dirtying the energy matrix by the fossil fuels exploitation and the recent energy crisis caused by the lack of rains, directs energy policies for the development of other renewable energy sources, complementing the hydric. This country is one of the countries that stand out for power generation capacity from the winds in several areas, especially Rio Grande do Norte (RN), which is one of the states with highest installed power and great potential to be explored. In this context arises the purpose of this work to identify the incentive to develop policies of wind energy in Rio Grande do Norte. The study was conducted by a qualitative methodology of data analysis called content analysis, oriented for towards message characteristics, its informational value, the words, arguments and ideas expressed in it, constituting a thematic analysis. To collect the data interviews were conducted with managers of major organizations related to wind energy in Brazil and in the state of Rio Grande do Norte. The identification of incentive policies was achieved in three stages: the first seeking incentives policies in national terms, which are applied to all states, the second with the questionnaire application and the third to research and data collection for the development of the installed power of the RN as compared to other states. At the end, the results demonstrated hat in Rio Grande do Norte state there is no incentive policy for the development of wind power set and consolidated, specific actions in order to optimize the bureaucratic issues related to wind farms, especially on environmental issues. The absence of this policy hinders the development of wind energy RN, considering result in reduced competitiveness and performance in recent energy auctions. Among the perceived obstacles include the lack of hand labor sufficient to achieve the reporting and analysis of environmental licenses, the lack of updating the wind Atlas of the state, a shortfall of tax incentives. Added to these difficulties excel barriers in infrastructure and logistics, with the lack of a suitable port for large loads and the need for reform, maintenance and duplication of roads and highways that are still loss-making. It is suggested as future work the relationship of the technology park of energy and the development of wind power in the state, the influence of the technology park to attract businesses and industries in the wind sector to settle in RN and a comparison of incentive policies to development of wind energy in the Brazilian states observing wind development in the same states under study.

Contribuições para estratégia de controle aplicada à geração fotovoltaica interconectada à rede elétrica

Generation systems, using renewable sources, are becoming increasingly popular due to the need for increased use of electricity. Currently, renewables sources have a role to cooperate with conventional generation, due to the system limitation in delivering the required power, the need for reduction of unwanted effects from sources that use fossil fuels (pollution) and the difficulty of building new transmission and/or distribution lines. This cooperation takes place through distributed generation. Therefore, this work proposes a control strategy for the interconnection of a PV (Photovoltaic) system generation distributed with a three-phase power grid through a connection filter the type LCL. The compensation of power quality at point of common coupling (PCC) is performed ensuring that the mains supply or consume only active power and that his currents have low distorcion. Unlike traditional techniques which require schemes for harmonic detection, the technique performs the harmonic compensation without the use of this schemes, controlling the output currents of the system in an indirect way. So that there is effective control of the DC (Direct Current) bus voltage is used the robust controller mode dual DSMPI (Dual-Sliding Mode-Proportional Integral), that behaves as a sliding mode controller SM-PI (Sliding Mode-Proportional Integral) during the transition and like a conventional PI (Proportional Integral) in the steady-state. For control of current is used to repetitive control strategy, which are used double sequence controllers (DSC) tuned to the fundamental component, the fifth and seventh harmonic. The output phase current are aligned with the phase angle of the utility voltage vector obtained from the use of a SRF-PLL (Synchronous Reference Frame Phase-Locked-Loop). In order to obtain the maximum power from the PV array is used a MPPT (Maximum Power Point Tracking) algorithm without the need for adding sensors. Experimental results are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed control system.

Minimizar o sobrecusto da redução da capacidade de interligação com recurso ao counter-trading

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de energia

Desenvolvimento de uma bancada para a realização de ensaios de auto-amortecimento em cabos condutores de energia elétrica

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2015.

Políticas de geração distribuída e sustentabilidade do sistema elétrico

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Centro de Desenvolvimento Sustentável, 2015.

Influências de famílias wavelets e suas ordens no desempenho de um localizador de faltas em linhas aéreas de transmissão de energia elétrica

Essa dissertação tem por objetivo analisar a influência de famílias wavelets e suas ordens no desempenho de um algoritmo de localização de faltas a partir das ondas viajantes de dois terminais de uma linha de transmissão aérea. Tornou-se objetivo secundário a modelagem de um sistema elétrico de potência (SEP) para obtenção de um universo de faltas que validassem o localizador. Para isso, parte de um SEP da Eletrobrás-Eletronorte em 500/230 kV foi modelado no Alternative Transient Program (ATP) utilizando-se parâmetros reais. A Transformada Wavelet, via análise multiresolução (AMR), é empregada valendo-se de sua característica de localização temporal, permitindo caracterizações precisas de instantes de transitórios eletromagnéticos ocasionados por faltas, as quais geram ondas que ao se propagarem em direção aos terminais da linha contêm os tempos de propagação destas do local do defeito a tais terminais e podem ser convenientemente extraídos por tal transformada. Pela metodologia adotada no algoritmo, a diferença entre esses tempos determina com boa exatidão o local de ocorrência da falta sobre a linha. Entretanto, um dos agentes variantes do erro nessa estimação é a escolha da Wavelet usada na AMR dos sinais, sendo, portanto, a avaliação dessa escolha sobre o erro, objetivo principal do trabalho, justificada pela ainda inexistente fundamentação científica que garanta a escolha de uma wavelet ótima a uma certa aplicação. Dentre um leque de Wavelets discretas, obtiveram-se resultados adequados para 16 delas, havendo erros máximos inferiores aos 250 metros estipulados para a precisão. Duas Wavelets, a Db15 e a Sym17, sobressaíram-se ao errarem, respectivamente, 3,5 e 1,1 vezes menos que as demais. A metodologia empregada consta da: exportação dos dados das faltas do ATP para o MATLAB®; aplicação da transformação modal de Clarke; decomposição dos modos alfa e síntese dos níveis 1 de detalhes via AMR; cálculo de suas máximas magnitudes e determinação dos índices temporais; e por fim, a teoria das ondas viajantes equaciona e estima o local do defeito sobre a LT, sendo tudo isso programado no MATLAB e os erros de localização analisados estatisticamente no Microsoft Excell®. Ao final elaborou-se ainda uma GUI (Guide User Interface) para a Interface Homem-Máquina (IHM) do localizador, servindo também para análises gráficas de qualquer das contingências aplicadas ao SEP. Os resultados alcançados demonstram uma otimização de performance em razão da escolha da wavelet mais adequada ao algoritmo e norteiam para uma aplicação prática do localizador.

Análise dos Modos Ressonantes em Antenas de Microfita sobre Substratos Iso/Anisotrópicos por Técnicas da Ressonância Transversa

Neste trabalho, são utilizadas a Técnica da Ressonância Transversa (TRT) e a Técnica da Ressonância Transversa Modificada (MTRT), para a determinação das freqüências dos modos ressonantes de antenas de microfita com patch quadrado, retangular e circular e com substratos isotrópicos e anisotrópicos. Para isso, é proposto um modelo da cavidade equivalente, onde a antena tipo patch retangular é representada como sendo a superposição de duas linhas infinitas em microfita, uma de largura W, representando a dimensão que expressa a largura do patch, e a outra com largura L, representando a dimensão que expressa o comprimento do patch. A avaliação da eficiência e aplicabilidade dos métodos citados é realizada comparando-se com resultados experimentais e obtidos através de outras técnicas. Três situações serão verificadas: estruturas com substrato infinito, estrutura com substrato tipo pedestal e estruturas com substrato truncado além dos limites da fita metálica. Os resultados obtidos demonstram que as técnicas de análise de onda completa utilizadas neste trabalho, por um formalismo matemático mais rigoroso, são eficientes e precisas tanto na aplicação em estruturas com substrato isotrópico como nas que possuem substrato anisotrópico. Inicialmente são consideradas apenas as estruturas com substratos isotrópicos, com diferentes constantes dielétricas, e é avaliada a influência da largura do substrato sobre as freqüências dos modos ressonantes das antenas. Posteriormente, a análise do truncamento do dielétrico é realizada para estruturas com substrato anisotrópico. Em todos os casos, os resultados experimentais, obtidos a partir da construção de protótipos, são confrontados com os obtidos a partir de simulação, utilizando as técnicas TRT e MTRT. No final, as técnicas descritas são utilizadas para antenas tipo patch circular, sendo utilizada uma técnica de equivalência para transformar a antena circular em outra quadrada ou retangular equivalente, dependendo do modo que se queira encontrar. Os resultados obtidos são então analisados, observando-se uma boa concordância e indicando a viabilidade do método. Após isso, são apresentadas as conclusões e sugeridos alguns temas para a continuidade deste trabalho

Antenas de microfita com patch quase-fractal para aplicações em Redes WPAN/WLAN

The microstrip antennas are in constant evidence in current researches due to several advantages that it presents. Fractal geometry coupled with good performance and convenience of the planar structures are an excellent combination for design and analysis of structures with ever smaller features and multi-resonant and broadband. This geometry has been applied in such patch microstrip antennas to reduce its size and highlight its multi-band behavior. Compared with the conventional microstrip antennas, the quasifractal patch antennas have lower frequencies of resonance, enabling the manufacture of more compact antennas. The aim of this work is the design of quasi-fractal patch antennas through the use of Koch and Minkowski fractal curves applied to radiating and nonradiating antenna s edges of conventional rectangular patch fed by microstrip inset-fed line, initially designed for the frequency of 2.45 GHz. The inset-fed technique is investigated for the impedance matching of fractal antennas, which are fed through lines of microstrip. The efficiency of this technique is investigated experimentally and compared with simulations carried out by commercial software Ansoft Designer used for precise analysis of the electromagnetic behavior of antennas by the method of moments and the neural model proposed. In this dissertation a study of literature on theory of microstrip antennas is done, the same study is performed on the fractal geometry, giving more emphasis to its various forms, techniques for generation of fractals and its applicability. This work also presents a study on artificial neural networks, showing the types/architecture of networks used and their characteristics as well as the training algorithms that were used for their implementation. The equations of settings of the parameters for networks used in this study were derived from the gradient method. It will also be carried out research with emphasis on miniaturization of the proposed new structures, showing how an antenna designed with contours fractals is capable of a miniaturized antenna conventional rectangular patch. The study also consists of a modeling through artificial neural networks of the various parameters of the electromagnetic near-fractal antennas. The presented results demonstrate the excellent capacity of modeling techniques for neural microstrip antennas and all algorithms used in this work in achieving the proposed models were implemented in commercial software simulation of Matlab 7. In order to validate the results, several prototypes of antennas were built, measured on a vector network analyzer and simulated in software for comparison

Antena de microfita com substrato metamaterial

This paper presents a theoretical and numerical analysis of the parameters of a rectangular microstrip antenna with metamaterial substrate. The metamaterial (MTM) theory was applied along with Transverse Transmission Line (LTT) method to characterize substrate quantities and obtain the general equations of the electromagnetic fields. A study on metamaterial theory was conducted to obtain the constructive parameters, which were characterized through permittivity and permeability tensors to arrive at a set of electromagnetic equations. Electromagnetic principes are used to obtained parameters such as complex resonance frequency, bandwidth and radiation pattern were then obtained. Different metamaterial and antenna configurations were simulated to miniaturize them physically and increase their bandwidth, the results of which are shown through graphics. The theoretical computational analysis of this work proved to be accurate when compared to other studies, and may be used for other metamaterial devices. Conclusions and suggestions for future work are also proposed

Arranjo de antenas de microfita com substrato anisotrópico com patch supercondutor e aplicações em nanotecnologia

The main objective in this work is the analysis of resonance frequency microstrip structures with glass fiber and electromagnetic band gap (EBG/PBG) substrate and analysis of microstrip antennas with rectangular patch of superconductor of high critical temperature (HTS). In this work was used the superconductors YBCO (critical temperature of 90K), SnBaCaCuOy (critical temperature of 160K), and Sn5InCa2Ba4Cu10Oy (critical temperature of 212K) with results in Gigahertz and Terahertz. Was used microstrip antennas arrays planar and linear phase and linear phase planar with patch with superconductor. It presents a study of the major theories that explain superconductivity. In phase arrays were obtained the factors arrays for such configurations, and the criteria of phase and spacing between the elements compound in the array, which were examined in order to get a main lobe with high directivity and high gain. In the analysis we used the method of Transverse Transmission Line (TTL) used in domain of the Fourier Transform (FTD). The LTT is a full wave method, which obtains the electromagnetic field in terms of the components transverse of the structure. The addition of superconductive patch is made using the boundary condition resistive complex. Results are obtained resonance frequency as a function of the parameters of the antenna, radiation patterns of the E and H Planes, for the phase antenna arrays in linear and planar configurations, for different values of the phase and the spacing between elements

Um estudo de metamaterial em antenas de microfita

Metamaterials have attracted a great attention in recent years mostly due to their electromagnetic properties not found in nature. Since metamaterials began to be synthesized by the insertion of artificially manufactured inclusions in a medium specified host , it provides the researcher a broad collection of independent parameters such as the electromagnetic properties of the material host. In this work was presents an investigation of the unique properties of Split Ring Resonators and compounds metamaterials was performed. We presents a theoretical and numerical analysis , using the full-wave formalism by applying the Transverse Transmission Line - LTT method for the radiation characteristics of a rectangular microstrip antenna using metamaterial substrate, as is successfully demonstrated the practical use of these structures in antennas. We experimentally confirmed that composite metamaterial can improved the performance of the structures considered in this thesis