Engenharia Elétrica (UACSA)
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TCC - Trabalho de Conclusão de Curso
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Item Modelagem e simulação de sistema elétrico de potência e parametrização da proteção na linha de transmissão(2025-07-21) Rocha, Bruno Julião da; Silva, Mauren Pomalis Coelho da; http://lattes.cnpq.br/0240476673310276; http://lattes.cnpq.br/9988158557110054O presente trabalho de conclusão de curso tem como objetivo produzir um estudo sobre faltas em linhas de transmissão, modelando e simulando um sistema elétrico de potência (SEP), além de realizar a parametrização de relés de proteção para garantir a segurança e a confiabilidade do circuito. O estudo contempla uma contextualização histórica sobre o desenvolvimento da energia elétrica e a construção das linhas de transmissão, seguida de uma revisão bibliográfica a respeito das faltas no sistema, características das linhas de transmissão, o funcionamento do software utilizado para análise de curtos-circuitos, e a proteção por relés. A metodologia adotada baseou-se na modelagem de um sistema, onde foram realizados cálculos manuais, aplicando as condições de contorno adequadas, para determinação das correntes de curto-circuito trifásico em diferentes pontos da linha, sendo posteriormente comparados aos resultados obtidos por meio de simulação computacional. A comparação entre os valores teóricos e simulados evidenciou a eficiência do software empregado, demonstrando não apenas sua precisão nos resultados, mas também sua praticidade. Essa característica contribui diretamente para a redução do tempo necessário ao projetar um sistema de proteção adequado, tornando-o mais ágil e aplicável a situações reais. Na etapa seguinte, realizou-se a parametrização de relés de sobrecorrente (ANSI 50/51) e de distância (ANSI 21) frente aos diferentes cenários de falta. Os ajustes aplicados nos relés tiveram como objetivo assegurar a coordenação e a seletividade do sistema de proteção, de modo a garantir sua atuação correta e eficiente diante de diferentes condições de operação.Item Aplicação de aprendizado de máquinas na detecção de anomalias em componentes de linhas de transmissão(2025-03-21) Melo, Isadora Rodrigues de; Ferreira, Felipe Alberti Barbosa Simão; http://lattes.cnpq.br/9939255113143786; https://lattes.cnpq.br/3445765194031185O avanço da tecnologia ao longo dos anos mudou bastante o Sistema Elétrico de Potência (SEP) e a indústria, melhorando a segurança na entrega de energia para todos. A inspeção de linhas de transmissão é um processo essencial que garante o funcionamento do sistema elétrico, mas apresenta desafios. Tradicionalmente, as inspeções são realizadas por equipes que se deslocam até locais de difícil acesso, que envolve altos riscos e custos financeiros. Com os novos recursos de inteligência artificial, usar aprendizado de máquina tem se mostrado uma solução viável para otimizar o processo na identificação de problemas estruturais nas linhas de transmissão. Neste projeto, foi desenvolvido um sistema baseado em aprendizado de máquina para detectar e analisar equipamentos nas linhas de transmissão. O sistema usa o modelo YOLOv5 para encontrar as peças e identificar onde elas estão na imagem. Em seguida, a rede neural convolucional ResNet, que permite uma análise eficiente das imagens, classifica cada peça identificada, determinando se existe avaria ou não. Os componentes da linha de transmissão sem avaria possuem uma caixa delimitadora da cor verde, e as com avarias da cor vermelha. Nos testes feitos, o sistema acertou 90,6% das vezes ao encontrar as peças e 81% ao dizer se tinham defeito. No entanto foi constado alguns desafios, como a falta de certas amostras do próprio banco de dados, o que pode impactar o desempenho do modelo para determinados componentes. Assim, obter um conjunto de dados com mais imagens e robusto é fundamental para melhorar a eficácia do sistema. Este trabalho ajuda na modernização da manutenção das linhas de transmissão usando técnicas avançadas de aprendizado de máquina. Quando usado junto com sistemas de monitoramento remoto, pode diminuir gastos e riscos das inspeções feitas por pessoas. Além disso, permite a identificação de problemas previamente, tornando o sistema elétrico mais confiável e eficiente.Item Controle de um pêndulo invertido(2025-06-12) Melo, Renan Velozo Herculino de; Aguedo, Reinel Beltrán; http://lattes.cnpq.br/2770313428458626; https://lattes.cnpq.br/9586024684527477Este estudo examina a investigação e a aplicação de métodos de controle voltados para alcançar a estabilização de um sistema de pêndulo invertido em uma base móvel. O texto explora a modelagem matemática do sistema por meio de uma abordagem que se vale da formulação advinda das Leis de Newton, além de abordar sua representação tanto em variáveis de estado quanto em função de transferência. Esta pesquisa explora duas estratégias de controle: o clássico controlador PID (proporcional - integral - derivativo) e suas duas variantes, PI-D e I-PD, e o controlador realimentado por estado observado. As simulações são executadas no Matlab/Simulink, o que permite a validação da modelagem e das estratégias de controle. A eficácia das estratégias de controle é avaliada por meio de duas abordagens complementares: índices integrais de erro (ISE, IAE, ITSE e ITAE) e parâmetros da resposta temporal, como tempo de subida, tempo de acomodação, sobressinal e erro em regime permanente.Item Elevador de carga comercial: automatização e estudo de casos(2025-07-28) Oliveira, Edlane Cavalcante; Aguedo, Reinel Beltrán; http://lattes.cnpq.br/2770313428458626; http://lattes.cnpq.br/0525812536975134Este trabalho apresenta a implementação de um sistema automatizado para um elevador de carga comercial em dois galpões de armazenamento. A pesquisa incluiu revisão bibliográfica sobre sistemas similares, análise de componentes elétricos e dimensionamento do sistema de controle e potência, considerando tecnologias modernas elementares de automação. A metodologia adotada priorizou simplicidade e eficiência, utilizando comandos elétricos convencionais em vez de controladores lógicos programáveis ou inversores de frequência. O sistema foi projetado com componentes básicos, como motor monofásico, disjuntores, contatores e sensores de fim de curso, garantindo segurança e conformidade com normas técnicas brasileiras e internacionais. O projeto foi desenvolvido e validado por meio de simulações no software CADe_SIMU, seguidas de ajustes iterativos, desde a versão piloto até a final, com otimização de temporização e inclusão de componentes adicionais. O dimensionamento dos eletrodutos e cabos considerou a corrente nominal máxima, incluindo a corrente de partida do motor monofásico, bem como a especificação do disjuntor motor. Testes práticos confirmaram a eficácia do sistema, demonstrando adequação às condições reais de operação e atendimento às exigências do cliente. Conclui-se que o projeto alcançou seus objetivos, oferecendo uma solução automatizada, segura e economicamente viável para elevadores de carga comerciais, dentro das especificações técnicas e restrições estabelecidas.Item Alternativas de controle aplicadas ao sistema de propulsão de veículos elétricos(2025-03-13) Macêdo Neto, João Pedro de; Cervantes, Ania Lussón; https://lattes.cnpq.br/5793691069517813; http://lattes.cnpq.br/5816830365314607Há décadas os veículos elétricos vêm chamando a atenção dos produtores e condutores de automóveis. As suas vantagens, principalmente em relação a emissão de gases poluentes, fizeram destes uma alternativa sempre a ser considerada para a substituição dos carros que fazem uso do motor a combustão. Assim como esses, os veículos elétricos são compostos por diversos sistemas, um deles, de extrema importância, é o sistema de propulsão que é composto basicamente pelo motor, conversor de potência e o controlador, de modo que os estudos a respeito dos automóveis se concentram na maioria das vezes na modelagem e simulação desse sistema. Nesse contexto, o presente trabalho tem por objetivo realizar a modelagem e controle do sistema de propulsão de um veículo elétrico, apresentando diferentes estratégias de controle e uma comparação entre elas. Para isso, foram elaborados os modelos dinâmicos do veículo para um movimento longitudinal e do motor de indução trifásico, bem como o modelo do conversor usado para fazer o acionamento do motor junto ao seu sistema de controle. O motor de indução usado no veículo é acionado por meio de um inversor de frequência, que sintetiza a tensão alternada para a máquina através da Modulação por Largura de Pulso. Para o controle de velocidade do motor, como alternativas são apresentadas o controle escalar, Fuzzy e preditivo. Para o emprego do controle escalar, é utilizado um controlador Proporcional-Integral na velocidade de referência. Junto a esse sistema de controle é acrescentado ainda um controlador Fuzzy com intuito de otimizar a resposta do sistema. Além disso, utilizando os conceitos do controle vetorial orientado por campo, se desenvolve um controlador preditivo para a velocidade do motor, mediante a técnica de controle preditivo de Torque e Fluxo. Os resultados das simulações demonstram a eficácia dos controladores, destacando-se com um desempenho satisfatório o controle Fuzzy e o preditivo no controle de velocidade do motor. As simulações foram realizadas por meio do software Matlab.Item Avaliação energética e tarifária de uma unidade administrativa no estado de Pernambuco(2025-03-28) Silva, Helton Felipe da; Alves, Denis Keuton; http://lattes.cnpq.br/7109075850257262; https://lattes.cnpq.br/3532394367557969A crescente demanda por energia elétrica e os custos inerentes à sua utilização impõem a implementação de estratégias para a otimização do uso da energia e a redução de despesas operacionais. Neste contexto, o presente trabalho objetiva-se realizar um diagnóstico energético e análise tarifária de uma unidade administrativa localizada no estado de Pernambuco. A pesquisa foi desenvolvida por meio de coleta de dados a partir de faturas de energia e medições nos principais quadros elétricos do empreendimento. Com base nesses dados foram simulados diferentes cenários tarifários nos Ambientes de Contratação Regulado e Livre, além da adequação da demanda contratada ao perfil identificado. Os resultados indicaram que a migração para a tarifa A4 Livre Azul no Ambiente de Contratação Livre, associada ao ajuste adequado da demanda contratada para 450kW, demonstrou-se a alternativa mais vantajosa. Além disso, a análise revela um consumo excedente de energia reativa, evidenciando a necessidade de medidas corretivas para adequação do fator de potência. Portanto, o estudo comprova a importância do planejamento energético e da gestão tarifária adequada para promover economias, contribuindo para práticas eficientes no controle e gerenciamento da energia elétrica.Item Controle vetorial de velocidade em motor de indução trifásico para aplicações em mobilidade elétrica(2024-03-08) Souza, Guilherme Henrique de Carvalho; Méllo, João Paulo Ramos Agra; http://lattes.cnpq.br/2430890141645755; https://lattes.cnpq.br/6351499728705848A substituição dos motores a combustão por motores elétricos, já é uma realidade no Brasil. Os veículos híbridos e elétricos, estão ganhando, a cada dia, mais espaço no mercado. Isso é resultado da sua alta eficiência, baixo custo e principalmente por não emitir gases poluentes ao ambiente. O estudo de motores de indução para tração veicular, se torna um desafio para os pesquisadores, buscando métodos e estratégias para maximizar sua entrada no mercado. O controle de velocidade dos motores elétricos pode ser realizado de diversas maneiras, por exemplo, a mudança do número de polos, controle vetorial, alteração da frequência e tensão de alimentação. O controle vetorial é baseado na transformada de variáveis odq, que é uma boa representação da máquina de indução trifásica no domínio vetorial. Através deste controle, é possível desacoplar o conjugado e fluxo magnético da máquina, podendo explorar de maneira isolada cada um deles. Logo, o objetivo deste trabalho é desenvolver um sistema de controle vetorial em quadratura em malha fechada no motor elétrico utilizado no projeto de extensão Evolt Racing. Este estudo é iniciado pela validação do modelo da máquina e dos controles em malha aberta, e posteriormente fechando a malha de controle. Por fim, é realizado o acionamento do motor via inversor PWM e comparado os perfis e métodos de frenagem. As simulações foram realizadas pelos softwares PSIM e MATLAB, e a sintonia dos controladores foi realiza pelo método lugar geométrico das raízes. Foi possível validar o modelo da máquina, sintonizar os controladores para uma melhora na resposta dinâmica e controlar a velocidade do motor para regime permanente.Item Estudos de perdas nos semicondutores e da distorção harmônica em topologias de conversores multiníveis(2024-10-03) Silva, João Gonçalves Antunes da; Silva Júnior, Guilherme Penha da; Méllo, João Paulo Ramos Agra; http://lattes.cnpq.br/0439625337029616; http://lattes.cnpq.br/4952843275256497Este artigo apresenta um estudo de perdas nos semicondutores e da distorção harmônica em topologias de conversores multiníveis. Serão analisadas as perdas por chaveamento, condução e totais das topologias de dois níveis, além de três e quatro níveis com ponto neutro grampeado (NPC, do inglês, Neutral-Point Clamped), em frequências variadas. Além disso, será avaliada a distorção harmônica total (THD, do inglês, Total Harmonic Distortion) das ondas de tensão e corrente de fase do sistema. Os resultados incluem os valores das perdas e THD para seis casos distintos, com variação nos valores das potências ativas e reativas padrões, bem como nos valores de tensão, resistência e indutância obtidos por meio de simulação. O estudo também destaca qual topologia apresenta melhor desempenho em cada caso, analisando cenários com diferentes tensões e frequência. Os resultados mostram que os sistemas multiníveis apresentam melhores desempenhos em altas tensões e frequências elevadas, enquanto os conversores de dois níveis apresentam desempenho superior em frequências mais baixas.Item Estudo de proteção de transformador em uma subestação de 69 kV: parametrização e simulação de aferição do relé de proteção.(2024-03-08) Teixeira, Gustavo Sousa; Silva, Mauren Pomalis Coelho da; http://lattes.cnpq.br/0240476673310276; https://lattes.cnpq.br/8564388656017375O presente trabalho de conclusão de curso (TCC) tem como objetivo realizar um estudo abrangente sobre a proteção de transformadores em uma subestação de 69 kV, com foco na parametrização e aferição do relé de proteção. Na fase inicial, é realizada uma revisão bibliográfica detalhada sobre os elementos de uma subestação e as funções de proteção ANSI mais relevantes, incluindo as funções de sobrecorrente (50/51), subtensão (27), sobretensão (59) e diferencial (87). Essa fundamentação teórica proporciona uma compreensão profunda dos princípios e critérios de proteção empregados em sistemas elétricos de potência. Em seguida, são conduzidos os cálculos necessários para o dimensionamento das funções de proteção mencionadas, levando em consideração as características específicas do transformador e das condições de operação da subestação. Os cálculos incluem a determinação dos ajustes de corrente e tempo para as funções de sobrecorrente, bem como os valores de disparo para as funções de subtensão e sobretensão. Após a definição dos ajustes dimensionados, procede-se à parametrização do relé de proteção, configurando-o de acordo com os valores calculados para cada função de proteção. Esse processo envolve a programação dos parâmetros do relé, garantindo sua capacidade de detectar e responder adequadamente a condições anormais de operação. Por fim, realiza-se a simulação de aferição do relé de proteção utilizando uma mala de testes hexafásica. Essa etapa permite verificar a eficácia e a precisão dos ajustes parametrizados, garantindo que o relé seja capaz de operar de forma confiável e seletiva diante de situações de falha ou sobrecarga. Em resumo, este trabalho proporciona uma abordagem abrangente para o estudo e a implementação da proteção de transformadores em uma subestação de 69 kV, demonstrando a importância da parametrização adequada dos relés de proteção para garantir a segurança e a confiabilidade do sistema elétrico.Item Estudo de métodos para o dimensionamento do sistema de armazenamento de energia de um veículo elétrico tipo fórmula(2024-03-05) Alves, Adriany Fabrícia Silva; Araújo, Marcel Ayres de; http://lattes.cnpq.br/0669410110930611; http://lattes.cnpq.br/3796261196279460Diante da necessidade de redução de emissões de dióxido de carbono e visando a diminuição cada vez mais da frota de veículos a gasolina, entre outros derivados do petróleo, na tentativa de amortecer os danos da poluição causados ao meio ambiente, tem-se a implementação de Veículos Elétricos (VEs). Eles são um conceito geral de meio de transporte que aproveita o motor elétrico como o atuador de tração, e um dos principais tipos de VEs são os que utilizam bateria como um sistema de armazenamento de energia, também conhecidos como BEVs (Battery Electric Vehicles). Os BEVs são considerados uma solução que tem o potencial de atenuar as emissões de gases de efeito estufa e reduzir a utilização do petróleo no setor de transporte, evitando crises energéticas. Os VEs, apresentam uma evolução tecnológica de transformação da energia elétrica em movimento, que por consequência, tem aumentado o interesse pela propulsão elétrica para os automóveis nos últimos anos. Os mesmos, são projetados para serem competitivos em relação ao custo-benefício com veículos convencionais nos próximos anos. Diante de sua importância, este trabalho aborda um contexto significativo de crescimento da frota dos veículos elétricos a bateria no Brasil, desde suas características tecnológicas, seus desafios, potenciais problemas e benefícios, passando por seu sistema de transmissão de energia, e sua dinâmica de funcionamento. Posterior aos embasamentos teóricos e toda referência bibliográfica pesquisada, tem-se como principal objetivo, o estudo de dimensionamento desse sistema de armazenamento voltado aos BEVs aplicado a um VE do tipo fórmula. Como resultado, este estudo desenvolveu uma metodologia detalhada para dimensionar a potência, a força e a energia do veículo do tipo fórmula, baseada em uma análise aprofundada sobre o problema de roteamento de veículos elétricos, explorando suas diferentes variantes e possíveis abordagens de solução. Em seguida, procedeu-se ao dimensionamento do pack de baterias utilizando uma configuração série-paralelo empregada para suprir a potência exigida. Por último, a seleção da bateria foi conduzida por meio da análise estatística MCDA utilizando o método AHP-Gaussiano e AHP-Gaussiano com Correlação de Pearson, resultando na escolha da célula SLPBA096235 como tecnologia implementada, que demonstrou valores nominais em concordância e compatíveis com as principais especificidades relacionadas aos VEs do tipo fórmula para o sistema dimensionado.