Engenharia Elétrica
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- Controle digital de posição com redução de ordem da planta aplicado a uma cúpula de observatório astronômico(2019) Bampi, Suélen; Baratieri, Cássio LucianoEste trabalho propõe a aplicação de um método de controle digital de posição em um Motor de Corrente Contínua de Ímãs Permanentes com escovas (MCCIP), aplicado a uma cúpula de observatório astronômico, utilizando controlador clássico de tempo discreto. Uma revisão de literatura sobre servomecanismos, desde os seus componentes básicos até o sistema de controle é apresentada, visando contextualizar o tema proposto. Em seguida são descritos os procedimentos metodológicos que incluem a modelagem matemática do MCCIP, processo de redução de ordem do sistema, projeto de controle para este sistema e acionamento elétrico do motor. O controlador foi projetado por meio do método de sintonização por Lugar Geométrico das Raízes (LGR), utilizando como ferramenta de projeto o sisotool do software MATLAB®. A validação do modelo matemático e a simulação computacional do controlador foi realizada no software PSIM®. Enquanto que o acionamento preliminar do MCCIP, foi efetuado no software PROTEUS®. Por fim, são apresentados os valores paramétricos obtidos em ensaios, os resultados de simulação das malhas de controle para rastreabilidade de posição e o comportamento do controlador no protótipo desenvolvido. Como resultado final, o controlador se mostrou adequadamente projetado, mesmo com o atuador apresentando problemas de limitação mínima no esforço do controlador devido à queda de tensão nas escovas.
- Estudo de um sistema de processamento de energia baseado em conversores estáticos CC/CC(2019) Kistemacher, Ricardo André; Baratieri, Cássio Luciano; Stankiewicz, Adilson LuísEste trabalho apresenta o projeto de um sistema de processamento de energia aplicado a um processo ininterrupto de energia. O sistema é constituído por dois conversores atuando de forma independente. O primeiro, sendo composto por um conversor CC-CC Buck, que processa a energia de entrada do sistema. Osegundo é composto por um conversor Buck-Boost bidirecional, responsável pela transferência e continuidade da energia, proporcionando a bidirecionalidade entre o barramento CC e os bancos de baterias. Para contextualizar a proposta, foi realizada uma revisão bibliográfica de sistemas com funcionamento similar, buscando conhecimentos nos processos de conversão de energia. Na metodologia, projetou-se um conversor CC-CC Buck, sendo avaliadas as suas formas de ondas, equacionamentos e o projeto dos elementos magnéticos. Além disso, projetou-se um conversor Buck-Boost bidirecional com os mesmos critérios estabelecidos anteriormente. Ademais, foi realizada a proposta de um arranjo para a proteção de entrada, protegendo de sobrecargas e curto circuito, bem como a análise de viabilidade econômica. As validações dos projetos foram conduzidas no software PSIM. Por fim, foram apresentados e discutidos os resultados dos modos de funcionamento e da coordenação seletiva do fluxo de energia na ocorrência de falhas e perturbações no sistema, demonstrando a sua efetividade e qualidade de cada estágio de energia.
- Estudo de eficiência energética no setor de injetados em uma empresa de materiais para escritório(2019) Zaparoli Junior, Osmar Francismo; Peres, Fernando Luís TartariCom o crescimento da demanda e o investimento em energia elétrica, a busca por sistemas com maior eficiência energética torna-se cada vez mais necessário. Com base nisso, o presente estudo, tem como objetivo, a redução de consumo de energia em um setor de injeção de plásticos. Por meio de revisão bibliográfica, foi elaborado o embasamento necessário para realizar uma auditoria de eficiência energética neste setor. Além disso, foi feito também uma análise sobre componentes de automação e acionamentos aplicados com eletrônica de potência, para tornar possível os projetos de melhoria visando a eficiência do sistema. Para a realização do estudo foi utilizado o analisador de energia RE6000. A coleta dos valores no ponto de maior consumo do setor mostra um desperdício de energia. Ensaios por meio de protótipos com acionamento automatizado e controle de malha aberta alcançaram uma redução de 35% no consumo de energia elétrica.
- Desenvolvimento de um sistema de controle de tração para veículo elétrico four-wheel(2019) Schultz, Martin Daniel; Baratieri, Cássio LucianoEste trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de controle de tração para veículos elétricos four-wheel utilizando motores BLDC. Para contextualizar o tema, uma revisão de literatura foi realizada, visando encontrar possíveis soluções existentes para o problema proposto. Inicialmente, as modelagens matemáticas do motor e da geometria da direção foram determinadas para permitir o projeto do sistema de controle da velocidade do motor. Em seguida, ensaios experimentais foram conduzidos em laboratório, de modo a determinar os parâmetros do motor Brushless DC, utilizado no protótipo. A plataforma experimental foi projetada e implementada, a fim de que a proposta seja aplicada em ambiente prático. Para a validação do modelo matemático foi utilizado o software PSIM®, enquanto que o projeto do controlador foi conduzido no software MATLAB®. De modo geral, os resultados de simulação validam a modelagem matemática do sistema proposto e demonstram o adequado rastreamento de velocidade em malha fechada. Além disso, os resultados experimentais evidenciaram a adequada rastreabilidade de velocidade, da coordenação dos sistemas de controle e a possibilidade de integração do sistema projetado em um protótipo real, validando os procedimentos metodológicos.
- Projeto e análise de um conversor CC-CC Buck-Boost com aplicação de método de rastreamento de máxima potência(2019) Engel, Lucas; Stankiewicz, Adilson LuísEsta monografia se dedica ao estudo e projeto de um conversor estático CC-CC Buck Boost para a aplicação de método de rastreamento de ponto de máxima potência (MPPT) em sistemas de geração fotovoltaica. Estes sistemas utilizam conversores CC-CC para adequar os níveis de tensão e corrente ao solicitado pela carga, sendo necessário para tanto a integração de um dispositivo para aumentar a eficiência do fornecimento de energia pelo painel fotovoltaico. Este recurso é denominado MPPT, que consiste no controle de variação de razão cíclica da chave do conversor, de modo que se atinja o ponto ótimo de operação. Com esse sistema, é possível extrair o máximo de energia do painel, reduzindo os efeitos como variações de irradiação e aumento de temperatura. Para alcançar os objetivos propostos, realizou-se os métodos de rastreamento selecionados para este estudo, o Perturba e Observa, Condutância Incremental e o Temperatura. Na sequência abordou-se os princípios de funcionamento do conversor Buck-Boost, demonstrando suas características elétricas, o equacionamento para dimensionar os componentes do circuito, formas de onda e a simulaçãodo sistema de geração aplicando os métodos selecionados utilizando o software PSIM. Por fim, elaborou-se os protótipos e conectou-se com o módulo KD 140SX para a validação do sistema em bancada, visando encontrar qual dentre eles possui um maior fator de rastreamento do ponto de máxima potência, para que, por fim, haja um aumento na eficiência de geração do sistema fotovoltaico.
- Análise do impacto da geração distribuída fotovoltaica em redes de distribuição de energia elétrica de baixa tensão sob a óptica do controle de nível de tensão(2019) Andrade, Eliana Roratto de; Bordignon, SérgioA partir da Resolução Normativa nº 482/2012 da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), publicada em abril de 2012, a Geração Distribuída (GD) passou a ter uma importância significativa no mercado de energia elétrica. Os incentivos dados pelo governo e pelo órgão regulador do sistema elétrico brasileiro aos consumidores para gerar sua própria energia, contribuiu para a queda nos custos destas tecnologias, tornando-as assim mais acessíveis. No entanto, a geração distribuída pode apresentar alguns impactos na rede de distribuição de energia elétrica, uma vez que, pode influenciar significativamente no nível de tensão, entre outros quesitos referindo-se à qualidade da energia. Com isso, torna-se essencial a análise dos impactos que a geração distribuída pode vir a ocasionar na rede de distribuição de energia elétrica. A partir desse cenário, o presente trabalho propôs uma análise dos impactos na qualidade do nível de tensão na rede de distribuição de energia elétrica de baixa tensão (BT) levando em consideração um sistema composto por residências, as quais possuem Geração Distribuída Fotovoltaica (GDF) conectadas à rede. Para a realização das análises, simulou-se o fluxo de potência de uma rede típica de BT sem e com a inserção gradativa de GDF, utilizando o software Open Distribution System Simulator (OpenDSS). Os resultados obtidos através das simulações auxiliam para observar os impactos no sistema de distribuição e na qualidade de energia referente ao nível de tensão.
- Estudo e análise da coordenação e seletividade em proteções de redes de distribuição de média tensão rural(2019) Bolzan, Diogo Antonio; Souza, Ricardo ArpiniO presente trabalho teve como objetivo analisar a coordenação e a seletividade em redes de distribuição de energia elétrica de média tensão rural. O método utilizado foi o analítico descritivo, através da técnica de pesquisa bibliográfica e de estudo de caso. Para isso, foram apresentados, inicialmente, conceitos e modalidades de redes de distribuição. Após, foi realizado o estudo da problemática, ou seja, a falta de coordenação e seletividade do sistema. E, por fim, foram apresentadas as conclusões e os resultados obtidos por meio da análise de casos reais. O trabalho teve como alicerce, especialmente, a ANEEL e a Permissionária “X”. Diante da grande quantidade de falhas que acometem os sistemas de redes rurais, verificou-se a importância da análise de casos práticos, a fim de manter a confiabilidade da distribuição de energia nesses locais. Portanto, foram realizadas simulações da coordenação dos equipamentos de proteção da rede atual e, posteriormente, com as propostas de melhorias. Foi analisada, ainda, a viabilidade técnica e econômica dessas propostas, visando um tempo estimado para o retorno do investimento. Diante dos casos práticos estudados, percebeu-se que é de grande importância realizar a coordenação e seletividade nos equipamentos de proteção das redes de distribuição de média tensão rural.
- Estudo e desenvolvimento da automação de uma linha de montagem industrial(2019) França, Cristiano Rafael; Peres, Fernando Luís TartariEste trabalho apresenta o estudo e desenvolvimento da automação de uma linha de montagem industrial. Para contextualizar o tema proposto foi realizado uma revisão bibliográfica sobre o histórico industrial, automação, bem como os dispositivos utilizados. O projeto tem como objetivo comunicar todos os dispositivos de linha de montagem, para diminuir o número de inconformidades dos produtos, assim como o monitoramento e registro das variáveis atribuídas ao sistema. Para tanto, realizou-se um estudo do funcionamento do sistema atual e dos principais problemas apresentados no processo de montagem dos produtos. A partir desse ponto, propõe-se um projeto de automação do sistema estudado, baseado em um fluxograma criado. O projeto de automação tem como principal dispositivo, o controlador lógico programável WEG TPW-04, onde é realizada a programação da lógica da automação em linguagem Ladder. As variáveis de operação são controladas e monitoradas via interface gráfica. Por fim foram apresentados os resultados das simulações em ambiente computacional e dos testes realizados em bancada experimental.
- Estudo da continuidade do fornecimento de energia para uma indústria suprida pela concessionária e por um processo de cogeração(2019) Borges, Alencar Sérgio; Peres, Fernando Luís TartariAs perturbações que ocorrem nas instalações elétricas são capazes de promover diversos transtornos operacionais, ocasionando inclusive perdas de produção. Essas perdas são devidas ao fato de que, pela complexidade de alguns processos, a retomada do funcionamento pode exigir horas. Diante dessa afirmação, explorar a literatura com o intuito de encontrar alternativas viáveis para evitar as paradas indesejadas consiste em uma solução estratégica. Nesse sentido, esse trabalho apresenta um estudo referente à continuidade do fornecimento de energia por um processo de cogeração a biomassa, o qual é capaz de suprir parte da demanda energética de uma indústria pertencente ao segmento de soja. Assim, levando em consideração a necessidade de expor as características essenciais do presente processo, a primeira etapa desse trabalho revelou o funcionamento global dos estágios de armazenamento e combustão de biomassa, de geração de vapor superaquecido, bem como de geração de energia elétrica. A segunda etapa, por sua vez, foi responsável pela análise das demandas de energia elétrica do processo de cogeração e das plantas que compõem o complexo fabril. Na terceira etapa, no que lhe diz respeito, foram avaliados alguns instantes em que ocorreram determinadas perturbações oriundas do gerador e da concessionária de energia elétrica. Assim, a partir dos resultados obtidos e do conhecimento desenvolvido mediante a exploração da literatura, foi constatada a viabilidade da utilização de um sistema de rejeição de cargas capaz de promover a continuidade do fornecimento de energia. Por fim, a última etapa desse trabalho foi dedicada ao desenvolvido de um sistema de automação elementar, com o objetivo de executar as alternativas operacionais propostas e, dessa forma, validar os procedimentos metodológicos aplicados.
- Análise e implementação de um conversor Boost Bridgeless PFC(2019) Hinkel Júnior, Afonso Carlos; Stankiewicz, Adilson Luís; Baratieri, Cássio LucianoO presente trabalho tem como objetivo analisar e projetar um conversor Boost Bridgeless PFC. Nesse sentido, inicialmente expõem-se conceitos importantes para o entendimento do trabalho, tais como fator de potência, distorções harmônicas e formas de se realizar a correção do fator de potência. Além disso, aborda-se o conversor Boost convencional e o conversor Boost Bridgeless, exaltando-se suas principais características. A fim de cumprir com os objetivos específicos do trabalho, a metodologia empregada analisa os modos de operação do conversor Boost Bridgeless e propõe seu funcionamento no Modo de Condução Contínua (MCC). Sendo assim, inicia-se o projeto do circuito de potência e controle, os quais são simulados a partir dos softwares PSIM e Matlab. Após isso, parte-se para a implementação prática do protótipo por intermédio da fabricação das Placas de Circuito Impresso (PCIs) dos circuitos de potência, controle e retificação. Os resultados de simulação satisfazem as metas propostas, realizando de forma adequada a correção de fator de potência, obtendo-se o valor de 0,998 para FP e 5,14% para Total Harmonic Distortion (THD). A implementação prática foi iniciada, obtendo-se resultados parciais.