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CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Não obstante o reconhecimento de uma extensa gama de dispositivos reguladores de tensão hoje disponíveis, a busca por concepções estruturais constituídas por arranjos fisicamente mais simples, custos competitivos, menores requisitos de manutenção, dentre outros aspectos, ainda se apresenta como foco de pesquisas. Neste sentido, encontra-se uma solução desenvolvida inicialmente por pesquisadores da UFU intitulada por regulador eletromagnético de tensão, no qual se apresenta constituído por um autotransformador que supre, através de tapes discretos, uma unidade série responsável pela regulação da tensão do alimentador em pauta. O presente trabalho tem como foco o equipamento em questão, e se apresenta centrado na otimização da potência das unidades eletromagnéticas do regulador. Para tanto é feita a proposição de uma alteração no arranjo físico concebido para o dispositivo inicial visando, sobretudo, uma redução da potência do dispositivo eletromagnético de acoplamento com o alimentador. Uma vez apresentado o arranjo modificado, é estabelecido o modelo elétrico equivalente do compensador no domínio da frequência e desenvolvidas as equações que representam sua operacionalidade e grandezas, as quais servem como embasamentos para o projeto e construção de unidades físicas deste dispositivo. Quanto a avaliação de desempenho, visando a esclarecer sobre a eficácia do regulador, esta é realizada através de uma modelagem implementada no software MATLAB/Simulink. Através deste recurso computacional, estudos são desenvolvidos com vistas a validar a eficácia na nova concepção diante da manifestação de distintas variações de tensões impostas à rede de suprimento. Também, para um pronto correlacionamento das características elétricas requeridas pelo novo compensador com aquele originalmente proposto, são conduzidas investigações complementares que culminam por esclarecer as vantagens do novo produto. Por fim, uma vez reconhecido que uma das unidades eletromagnéticas se apresenta num modo operativo distinto dos transformadores convencionais, análises envolvendo a técnica de representação por elementos finitos, são realizadas para o transformador de acoplamento ou série. Tais investigações visam à identificação das condições magnéticas impostas ao seu núcleo magnético e servem como balizadores para projetos de futuras unidades de regulação, nos termos aqui desenvolvidos.

Despite the recognition of an extensive range of voltage regulating devices available nowadays, the search for structural concepts composed of arrangements with simple features, competitive costs, lower maintenance requirements, among other aspects, still presents itself as a relevant topic. In this sense, there is a solution initially developed by researchers from the Federal University of Uberlandia that is called electromagnetic voltage regulator. This is composed of an autotransformer that supplies, via discrete tapes, a series unit responsible for regulating the voltage of the feeder where it is connected. In this way, the present work is focused on optimizing the power of the electromagnetic units of the regulator herein described. For this purpose, a change in the design of the original physical arrangement is proposed, which is mainly to reduce the power of the series electromagnetic unit. Once the modified arrangement is presented, the equivalent electrical model of the compensator is established in the frequency domain. In addition, the equations that represent its operation and electrical variables are developed. These equations are the basis for the design and construction of the device units. In order to clarify the effectiveness of the regulator, performance evaluation tests are carried out through modeling implemented in the MATLAB/Simulink software. By using this computational approach, in order to validate the effectiveness of the new design of the regulator, studies are performed by imposing different voltage variations on the supply network. Moreover, further investigations are performed in order to establish a prompt comparison between the electrical characteristics of the new compensator and the original device. The comparison highlights the advantages of the new design. Since one of the electromagnetic units has an operating mode different from conventional transformers, analyses involving finite element modeling for the series transformer are performed. Such investigations aim to identify the magnetic conditions imposed on its core and are the basis for designing future regulating units under the terms herein proposed.

Dissertação (Mestrado)