Harmónicos em Instalações Eléctricas. Causas, efeitos e normalização

Jean Baptiste Joseph, barão de Fourier, publicou em Paris no ano de 1822 a sua ópera magna “Théorie Analytique de la Chaleur”. Nesta obra Fourier demonstrava que a condução do calor nos corpos sólidos podia ser descrita através de uma série infinita de senos e co‐senos. O trabalho estimulou investigações nos mais variados campos da ciência e da técnica, tendo ressaltado que o tipo de formulação matemática empregada por Fourier era um pré‐requisito para a solução de fenómenos que exibiam natureza periódica. O método de exprimir funções periódicas em termos de somas de senos e co‐senos recebe o nome de Análise Harmónica. O princípio de Fourier é basicamente o seguinte: sendo dado um sinal (função) periódico representá‐lo como série de senos e co‐senos. Obviamente que se o sinal já for um seno ou co‐seno nada mais haverá para dizer (eventualmente, um termo médio não‐nulo); mas o nosso intuito é o de extrair informação de onde a haja, i.e., de funções não‐sinusoidais. Aos vários termos da série de Fourier, cada um deles de argumento múltiplo inteiro do período da função original, dá‐se‐lhes o nome de harmónicos, sendo a ordem destes precisamente o valor desse múltiplo.

Dimensionamento de Sistemas de Compensação do Fator de Potência com Filtragem Passiva de Harmónicos

A eficiência energética tem um papel de importância crescente devido a questões ambientais e ao aumento dos custos energéticos. Recentemente foram tomadas medidas para regular o consumo e o fornecimento de energia reativa em Portugal, que tornaram mais rigorosas as condições de faturação. O custo crescente da energia e a implementação das smart grids apontam para um futuro de maior rigor sobre a utilização da energia reativa. Não será de estranhar que as regras de faturação sejam mais severas daqui a uns anos. O desenvolvimento tecnológico nas áreas da análise da energia e nas formas de controlo da compensação de energia reativa permitem resultados muito mais eficazes que aqueles apresentados pelos vulgares sistemas a contactores que constituem a maioria dos cenários. Apesar de terem um custo inicial superior, os sistemas de compensação do fator de potência com filtragem passiva de harmónicos, desde que projetados corretamente, trazem vantagens evidentes na sua exploração a longo prazo. Com este trabalho pretende-se promover a sensibilização para o uso de sistemas mais eficientes na compensação de energia reativa e para que estes sejam projetados mais à medida das necessidades de cada local. Também se demonstra a extrema importância da adequação destes sistemas à qualidade de energia do local, principalmente em termos de conteúdo harmónico. Desta forma, os sistemas serão mais flexíveis em termos de utilização e possibilitam a sua adaptação às necessidades mesmo que as regras de faturação de energia reativa se tornem mais rigorosas.

Faces em zona e índices harmônicos

Em uma zona cristalográfica podem ocorrer símbolos de faces, cujos índices de Miller, colocados em determinada ordem, formam aquilo que, em algebra, se conhece sob a designação de "série harmônica". Este trabalho mostra como tal possibilidade pode ser pesquisada.

Estratégia de controle robusto para filtro ativo paralelo sem detecção de harmônicos de correntes

Conventional control strategies used in shunt active power filters (SAPF) employs real-time instantaneous harmonic detection schemes which is usually implements with digital filters. This increase the number of current sensors on the filter structure which results in high costs. Furthermore, these detection schemes introduce time delays which can deteriorate the harmonic compensation performance. Differently from the conventional control schemes, this paper proposes a non-standard control strategy which indirectly regulates the phase currents of the power mains. The reference currents of system are generated by the dc-link voltage controller and is based on the active power balance of SAPF system. The reference currents are aligned to the phase angle of the power mains voltage vector which is obtained by using a dq phase locked loop (PLL) system. The current control strategy is implemented by an adaptive pole placement control strategy integrated to a variable structure control scheme (VS¡APPC). In the VS¡APPC, the internal model principle (IMP) of reference currents is used for achieving the zero steady state tracking error of the power system currents. This forces the phase current of the system mains to be sinusoidal with low harmonics content. Moreover, the current controllers are implemented on the stationary reference frame to avoid transformations to the mains voltage vector reference coordinates. This proposed current control strategy enhance the performance of SAPF with fast transient response and robustness to parametric uncertainties. Experimental results are showing for determining the effectiveness of SAPF proposed control system

Redução de harmônicos de corrente em retificadores de múltiplos pulsos: generalização das conexões diferenciais

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Sistemas híbridos para mitigação de harmônicos: modelagem e estudos experimentais

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Contribuições aos estudo da compensação de harmônicos em sistemas de energia elétrica

Esta tese enfoca o estudo de métodos para compensação de harmônicos em sistemas de energia elétrica e aborda diversos aspectos relacionados à presença de harmônicos nos mesmos, como a apresentação de conceitos e definições em sistemas não-senoidais e estratégias de compensação de potência. Enfatiza-se neste estudo, exemplificado por meio de medições e simulações realizadas, a influência da forma de onda de alimentação sobre cargas não-lineares; a interação harmônica entre a tensão de suprimento e a corrente das cargas, devido à impedância série do sistema; e a influência mútua entre cargas não-lineares em paralelo, como possível forma de atenuação de harmônicos. Para simular e predizer o impacto causado por cargas não-lineares em um sistema, assim como a implementação de ações para mitigar esses impactos, visando à melhoria da qualidade da energia, é necessário o conhecimento das respostas das mesmas. Como produto do presente trabalho, destacam-se as técnicas desenvolvidas para a modelagem de cargas nãolineares sob diferentes condições de alimentação, em especial o uso de técnicas de inteligência computacional, como o sistema neuro-fuzzy e as redes neurais artificiais; assim como o emprego da série de Volterra para predição do comportamento das cargas.

Questões acerca da percepção sonora de harmônicos: a função das variáveis sexo e aprendizagem

Este trabalho objetivou verificar o desempenho de homens e mulheres em uma tarefa de discriminação perceptiva de sons e o efeito de aprendizagem anterior sobre esta discriminação. O experimento foi realizado com 17 homens e 17 mulheres, submetidos individualmente a uma sessão de coleta de dados composta de questionário padronizado e de teste de discriminação com vinte tentativas gravadas em um CD-ROM. A análise estatística dos dados indicou diferenças de desempenho entre pessoas com e sem experiência musical prévia [F(1,33)=14,69, p<0,001]. Embora não significativo, as mulheres apresentaram melhor desempenho no grupo sem experiência prévia, e no grupo com experiência, os homens apresentaram melhor desempenho. Os dados indicam que, embora haja diferenças sexuais na percepção sonora, a experiência parece ser o fator mais importante neste tipo de discriminação.

Projeto multicritério de filtros harmônicos passivos para instalações industriais utilizando técnicas de inteligência computacional

Devido ao auge do crescimento industrial na Região Norte e, em especial, o Pólo Industrial de Manaus (PIM), são necessários obter ferramentas matemáticas que facilitem ao especialista tomar decisões sobre a seleção e dimensionamento dos filtros harmônicos que proporcionam neutralizar os efeitos prejudiciais dos harmônicos gerados pelas cargas não lineares da indústria e alcançar conformidade com os padrões das normas de qualidade de energia correspondentes. Além disso, como os filtros harmônicos passivos têm a capacidade de gerar potência reativa à rede, estes meios são eficazes compensadores de potência reativa e, portanto, podem conseguir uma economia significativa no faturamento de energia elétrica consumida por essas instalações industriais. Esta tese tem como objetivo geral desenvolver um método matemático e uma ferramenta computacional para a seleção da configuração e parâmetros do projeto de um conjunto de filtros harmônicos passivos para sistemas elétricos industriais. Nesta ótica, o problema de otimização da compensação de harmônicos por meio de filtros passivos foi formulado como um problema multiobjetivo que considera tanto os objetivos da redução da distorção harmônica como da efetividade econômica do projeto considerando as características das tarifas brasileiras. Todavia, a formulação apresentada considera as restrições relevantes impostas pelas normas brasileiras e estrangeiras. A solução computacional para este problema foi conseguida, usando o algoritmo genético NSGA-II que determina um conjunto de soluções ótimas de Pareto (Fronteira) que permitem ao projetista escolher as soluções mais adequadas para o problema. Por conseguinte, a ferramenta computacional desenvolvida tem várias novidades como: não só calcula os parâmetros que caracterizam os filtros, como também seleciona o tipo de configuração e o número de ramos do filtro em cada barra candidata de acordo com um conjunto de configurações pré-estabelecidas; têm implementada duas normas para a avaliação das restrições de qualidade de energia (Prodist-Módulo 8 e IEEE 519-92) que podem ser selecionadas pelo usuário; determina soluções com bons indicadores de desempenho para vários cenários característicos e não característicos do sistema que permitem a representação das as variações diárias da carga; das variações dos parâmetros do sistema e dos filtros; avalia o custo das contas de energia numa rede elétrica industrial que tem diferentes condições de operação (cenários característicos); e avalia o efeito econômico de filtros de harmônicos como compensadores de potência reativa. Para desenvolver a ferramenta computacional adequada desta tese, foi empregado um modelo trifásico em coordenadas de fase para redes de energia elétrica industriais e de serviços onde foram feitos vários programas utilizando várias ferramentas computacionais adicionais. Estas ferramentas compreendem um programa de varredura de freqüência, um programa do fluxo de harmônicos por injeção de correntes e um programa de fluxo de potência à freqüência fundamental. Os resultados positivos desta tese, a partir da análise de vários exemplos práticos, mostram as vantagens do método desenvolvido.

Contribuições à estratégia de controle sem detecção de harmônicos aplicada a um filtro ativo de potência paralelo

The conventional control schemes applied to Shunt Active Power Filters (SAPF) are Harmonic extractor-based strategies (HEBSs) because their effectiveness depends on how quickly and accurately the harmonic components of the nonlinear loads are identified. The SAPF can be also implemented without the use of the load harmonic extractors. In this case, the harmonic compensating term is obtained from the system active power balance. These systems can be considered as balanced-energy-based schemes (BEBSs) and their performance depends on how fast the system reaches the equilibrium state. In this case, the phase currents of the power grid are indirectly regulated by double sequence controllers with two degrees of freedom, where the internal model principle is employed to avoid reference frame transformation. Additionally the DSC controller presents robustness when the SAPF is operating under unbalanced conditions. Furthermore, SAPF implemented without harmonic detection schemes compensate simultaneously harmonic distortion and reactive power of the load. Their compensation capabilities, however, are limited by the SAPF power converter rating. Such a restriction can be minimized if the level of the reactive power correction is managed. In this work an estimation scheme for determining the filter currents is introduced to manage the compensation of reactive power. Experimental results are shown for demonstrating the performance of the proposed SAPF system.

Estudo dos harmônicos entre diferentes sistemas de excitação de máquinas síncronas

Dissertação (Mestrado)

Time evolution of the South Atlantic Magnetic Anomaly

The South Atlantic Magnetic Anomaly (SAMA) is one of the most outstanding anomalies of the geomagnetic field. The SAMA secular variation was obtained and compared to the evolution of other anomalies using spherical harmonic field models for the 1590-2005 period. An analysis of data from four South American observatories shows how this large scale anomaly affected their measurements. Since SAMA is a low total field anomaly, the field was separated into its nondipolar, quadrupolar and octupolar parts. The time evolution of the non-dipole/total, quadrupolar/total and octupolar/total field ratios yielded increasingly high values for the South Atlantic since 1750. The SAMA evolution is compared to the evolution of other large scale surface geomagnetic features like the North and the South Pole and the Siberia High, and this comparison shows the intensity equilibrium between these anomalies in both hemispheres. The analysis of non-dipole fields in historical period suggests that SAMA is governed by (i) quadrupolar field for drift, and (ii) quadrupolar and octupolar fields for intensity and area of influence. Furthermore, our study reinforces the possibility that SAMA may be related to reverse fluxes in the outer core under the South Atlantic region.

Cartografando movimentos curriculares produzidos nas redes de conversações nos encontrosformações do PROEJA/IFES/ES

Problematiza a constituição do currículo (e da “formação docente” no campo curricular), no cotidiano escolar, na dimensão das conversações. Objetiva acompanhar os movimentos curriculares concernentes ao Proeja entre formas e forças complexas no cotidiano do Ifes – campus Venda Nova do Imigrante (VNI). Compõe com as linhas de pensamentos principalmente de Alves (2008, 2010, 2012); Carvalho (2004, 2008a, 2008b, 2009, 2012); Deleuze (1988, 2002, 2010); Deleuze e Guattari (1995); Ferraço (2007, 2008a, 2008b); Garcia (2011); Guattari (1987, 2004, 2012); Kastrup (2009, 2013); Lopes e Macedo (2011); Lopes (2010, 2011); Oliveira (2005, 2009, 2012); Paiva (2004, 2009); Rolnik (1989); e Spinoza (2013), entremeando os conceitos de movimentos e afetos no campo do currículo em redes na relação híbrida com os encontros-formações docente do/no Proeja. Adota a (não) metodologia cartográfica ao acompanhar movimentos curriculares (des)(re)territorializantes nas redes de conversações, especialmente nos encontrosformações: “Rodas de conversas com professores e demais servidores do Proeja”. Utiliza como principais instrumentos metodológicos a observação participante, a gravação das vozes e o registro em diário de campo. Contribui para outros movimentos de pesquisa ao capturar produzir e analisar dados em que se percebe que: ainda que tenha ocorrido um planejamento coletivo, outras temáticas surgiram nos encontros formações (que não se pretendiam engessados e não objetivavam a paralisação dos fluxos que pedem passagem), e tais assuntos puderam ser usados como disparadores para criação de outros movimentos curriculares; as concepções dos professores sobre a “dificuldade/facilidade” em ministrar aulas para o Proeja e os lugares estabelecidos entre estudantes e docentes no processo ensino-aprendizagem não estão relacionados diretamente, em relação de causa e efeito, à disciplina/área de conhecimento específica que ministram, mas aos agenciamentos, aos ligamentos e às rupturas produzidas nas relações com essas redes de saberes fazeres poderes que envolvem múltiplos agentes: docentes, outros servidores, alunos, experiências e encontros múltiplos dentro fora no espaço tempo do Ifes; uma tríade-refrão coopera para a criação de uma fôrma triangular que enfatiza a noção de um padrão em um processo molar enraizado nas árvores do conhecimento: perfil, seleção e nivelamento, contudo, algumas linhas de fuga dissonantes são criadas por entre as fissuras dos pretensos tons harmônicos; as frases “os professores do IF não estão preparados para ministrar aulas para o Proeja” ou “não há formação/qualificação para os docentes se relacionarem com o Proeja” são utilizadas, em alguns discursos, como escudos-argumentos para a opção-política de não oferta de vagas para a modalidade EJA em composição com fios que afirmam tal especificidade da educação básica, dentro da rede federal, como um “favor social”; processos que envolvem a (des)organização da matriz curricular são considerados por alguns participantes como início, “produto” e objetivo das conversas curriculares e provocam tensões que (i)mobilizam, (não) movimentam entre os afetos dos corpos, podendo levar à (não) ação coletiva; a noção de “mercado de trabalho” ainda impera nos discursos, ciclicamente, enquanto início fim das problematizações do currículo do Ensino Médio e da EJA; a expressão “integração curricular” é constantemente usada nos discursos que circulam o campus, no entanto, os sentidos produzidos, as concepções e as teorias curriculares que embasam a noção de “integração” no currículo são bem diversos; não há totalidades nos discursos, não há homogeneização, não foi efetivada nenhuma coesão/única voz representante (e esse também não era o objetivo desta pesquisa); ainda que o tema da roda se propusesse às conversas curriculares do/no Proeja, nesses encontros, os participantes manifestaram a necessidade de intensificar os movimentos produzidos nas rodas visando à discussão dos currículos textos de todos os cursos e modalidades ofertados pelos campus VNI e na intensificação de espaços para trocas de experiências curriculares cotidianas; na potencialização das diferenças como possibilidades de inventividade nos encontros-formações docente e nas danças curriculares que envolvem diversas relações de aprendizagem no Ifes, algumas experimentações foram produzidas, entre afetos, criando composições(des)(re)territorializantes e ressonando com movimentos que não se restringiram às rodas de conversas, contudo, enredaram-se em fios de outros espaços tempos do campus em tentativas de propagações de currículos multidão.

Estudo do comportamento vocal no ciclo menstrual: avaliação perceptivo-auditiva, acústica e auto-perceptiva

Durante o período pré-menstrual é comum a ocorrência de disfonia, e são poucas as mulheres que se dão conta dessa variação da voz dentro do ciclo menstrual (Quinteiro, 1989). OBJETIVO: Verificar se há diferença no padrão vocal de mulheres no período de ovulação em relação ao primeiro dia do ciclo menstrual, utilizando-se da análise perceptivo-auditiva, da espectrografia, dos parâmetros acústicos e quando esta diferença está presente, se é percebida pelas mulheres. FORMA DE ESTUDO: Caso-controle. MATERIAL E MÉTODO: A amostra coletada foi de 30 estudantes de Fonoaudiologia, na faixa etária de 18 a 25 anos, não-fumantes, com ciclo menstrual regular e sem o uso de contraceptivo oral. As vozes foram gravadas no primeiro dia de menstruação e no décimo-terceiro dia pós-menstruação (ovulação), para posterior comparação. RESULTADOS: Observou-se durante o período menstrual que as vozes estão rouco-soprosa de grau leve a moderado, instáveis, sem a presença de quebra de sonoridade, com pitch e loudness adequados e ressonância equilibrada. Há pior qualidade de definição dos harmônicos, maior quantidade de ruído entre eles e menor extensão dos harmônicos superiores. Encontramos uma f0 mais aguda, jitter e shimmer aumentados e PHR diminuída. CONCLUSÃO: No período menstrual há mudanças na qualidade vocal, no comportamento dos harmônicos e nos parâmetros vocais (f0,jitter, shimmer e PHR). Além disso, a maioria das estudantes de Fonoaudiologia não percebeu a variação da voz durante o ciclo menstrual.

Distribuição dos achados otoneurológicos em pacientes com disfunção vestíbulo-coclear

O equilíbrio corporal é fundamental no relacionamento espacial do organismo com o ambiente. Três sistemas são responsáveis pela manutenção do equilíbrio: a visão, o sistema proprioceptivo e o aparelho labiríntico ou vestibular. FORMA DE ESTUDO: retrospectivo clínico. Foi realizado um estudo retrospectivo de 3701 pacientes submetidos a exame clínico e exame cócleo-vestibular com registro vecto-eletronistagmográfico, em clínica particular de Otorrinolaringologia de Jundiaí, Estado de São Paulo, no período de 1979 a 2004. OBJETIVO: com a finalidade de se determinar a distribuição sindrômica dessa população e correlacioná-la com outros dados como sexo, faixa etária, sintomatologia, achados de exame clínico, audiológico, bem como quais são as especialidades médicas que solicitam essa avaliação com maior freqüência. RESULTADO: Na população estudada, foi encontrada uma maior prevalência do sexo feminino, numa proporção de 1,75:1. A faixa etária de indivíduos de 20 a 59 anos respondeu por 79% dos pacientes estudados, incluindo portanto pessoas em idade laborativa, que apresentaram maior prevalência de síndromes periféricas, contudo não houve predominância de sexo feminino ou idade entre as diferentes síndromes. O estudo também demonstrou a presença de sintomas otoneurológicos comuns aos diferentes tipos de síndromes otoneurológicas, por exemplo, sem o predomínio clássico apontado na literatura das tonturas rotatórias predominarem nos casos de acometimento periférico e as não-rotatórias nos centrais. Alterações da acuidade auditiva, presença de zumbidos e sintomas neurovegetativos ocorreram com maior prevalência nos casos periféricos. Os desvios harmônicos às provas segmentares foram mais prevalentes nos pacientes portadores de síndromes periféricas e os desarmônicos, nas centrais, em consonância com a literatura pesquisada. CONCLUSÃO: As conclusões desta análise retrospectiva apontam para as especialidades de Otorrinolaringologia e Neurologia como as que mais freqüentemente solicitam este tipo de avaliação e o diagnóstico de síndrome periférica foi encontrado em 36% dos pacientes, contudo ¼ da população estudada não apresentou qualquer alteração na avaliação clínica e armada.