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Em 2021, a potência instalada de energia solar fotovoltaica no Brasil cresceu 70% em relação a 2020. Ademais, por ser um País tropical, a difusão de sistemas de condicionamento de ar e a busca por conforto térmico contribuem com o aumento do consumo de energia. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo geral avaliar como um sistema de refrigeração do tipo Volume Variável de Refrigerante e um sistema de energia solar fotovoltaica afetam alguns parâmetros elétricos que envolvem a qualidade da energia elétrica de um centro de aulas da Universidade Federal de Goiás. Para tanto, analisou-se dois momentos distintos de funcionamento do centro de aulas através do monitoramento de corrente, tensão, potência e fator de potência de um sistema fotovoltaico e do sistema de refrigeração, ambos instalados no prédio. Além disso, analisou-se o dimensionamento do sistema de refrigeração. A capacidade de refrigeração do sistema de condicionamento de ar mostrou-se adequada, indicando o correto dimensionamento do sistema, através do cálculo da carga térmica de uma das salas do objeto de estudo. Observou-se uma redução no fator de potência, que atingiu valores inferiores a 0,92 capacitivo, nos momentos em que apenas parte do sistema de ar-condicionado foi acionado, indicando, nestes momentos, superdimensionamento do banco de capacitores instalado para compensar a energia indutiva dos motores das unidades condensadoras. Assim, sugere-se a instalação de dois capacitores para cada fase e, por meio de automação e monitoramento, seriam conectados através de estágios, de acordo com a quantidade de aparelhos de refrigeração colocados em funcionamento pelo usuário. In 2021, the installed power of photovoltaic solar energy in Brazil grew 70% compared to 2020. Furthermore, as it is a tropical country, the diffusion of air conditioning systems and the search for thermal comfort contribute to the increase in energy consumption. In this context, this work has the general objective of evaluating how an electrical conduction system of the Variable Refrigerant Volume type and a photovoltaic solar energy system generated some parameters that involve the quality of electrical energy in a classroom at the Federal University of Goiás. For this aim, the sizing of the AC system was evaluated. To do so, two different moments were analyzed considering data collected by an energy analyzer, the parameters are current, voltage, power and power factor of the building as a hole, the PV and AC systems. It is shown that the cooling capacity of the AC is proper, indicating the correct dimensioning of the thermal load. It was noted a reduction in the power factor, which has values below 0.92 capacitive, at times when only part of the air conditioning system was activated, indicating, at these moments, oversizing of the capacitor bank installed to compensate the energy of the condensing unit motors. Thus, it is suggested the installation of two capacitors for each phase and, through automation, they could be activated accordingly to the phase and the amount of cooling devices in operation. Outro

A ênfase dada neste trabalho é na elaboração de um projeto de sustentabilidade realizado em 11 (onze) Câmpus do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás (IFG), combinando ações de eficiência energética e geração distribuída para otimizar o consumo de energia por meio do retrofit do sistema de iluminação, instalação de sistema de geração fotovoltaica, monitoramento energético, e capacitação e treinamento de professores, alunos e funcionários, observadas as diretrizes estabelecidas pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) no âmbito da Chamada de Projeto Prioritário de Eficiência Energética e Estratégico de Pesquisa & Desenvolvimento nº 01/2016 – “Eficiência Energética e Minigeração em Instituições Públicas de Educação Superior”. No sistema de iluminação, 18.377 lâmpadas ineficientes foram substituídas por lâmpadas com tecnologia mais eficiente, com economia de energia de 867,9 MWh/ano e redução de demanda na ponta de 309,6 kW. O sistema de geração proposto teve como objetivo a instalação de 3.076 módulos fotovoltaicos nos telhados dos prédios selecionados dos Câmpus, totalizando 1 MWp de potência instalada com média anual de geração de energia de 1.736,9 MWh/ano. O investimento total do projeto foi de R$ 7.335.682,11 e a relação custo-benefício global do projeto foi de 0,68, resultando em uma economia anual de aproximadamente R$ 1.073.194,08, o que representa 58% de redução nas contas de energia da instituição. O projeto proposto neste trabalho foi considerado técnica e economicamente viável no âmbito do Programa de Eficiência Energética da ANEEL. Também foi realizada a estimativa da emissão evitada de carbono, considerando as metodologias utilizadas pela United Nations Framework Climate Change Convention (UNFCCC) para projetos do Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL) que contemplem atividades de eficiência energética e geração de energia renovável conectada à rede, resultando em uma emissão evitada de 983,36 tCO2 eq. This study focused on developing a sustainability project carried out in 11 Federal Institute of Education, Science, and Technology of Goiás (IFG) campuses, combining energy efficiency and distributed generation actions to optimize energy consumption by through the retrofit of the lighting system, installation of a photovoltaic generation system, energy monitoring, and qualification and training of teachers, students and employees, in compliance with the guidelines established by the National Electric Energy Agency (ANEEL) within the scope of the Public Call for Priority Projects for EE and Strategic R&D nº 01/2016 – “Energy Efficiency and Mini Generation in Public Institutions of Higher Education”. In the lighting system, 18,377 inefficient lamps were replaced by lamps with more efficient technology, with an energy saving of 867.9 MWh/year and a peak demand reduction of 309.6 kW. The proposed generation system aimed to install 3076 PV modules on the rooftops of selected campus buildings, totaling 1 MWp of installed power with an average annual power generation of 1736.9 MWh/year. The total project investment was USD 1,348,768.50 and the global cost–benefit ratio of the project was 0.68, which will result in annual savings of approximately USD 197,321.85. This corresponded to a 58% reduction in energy bills. The project proposed in this work was considered technically and economically viable within the scope of the Brazilian Energy. The estimate of avoided carbon emissions is also carried out, considering the methodologies used by the United Nations Framework Climate Change Convention (UNFCCC) for Clean Development Mechanism (CDM) projects that include energy efficiency activities and grid-connected renewable energy generation, resulting in an avoided emission of 983.36 tCO2 eq.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior FAPEG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais IFG - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás Este trabalho apresenta os estudos realizados para a construção, acionamento, controle, operação e análise de desempenho dinâmico de um motor síncrono a relutância. Dentro desta análise está a modelagem matemática, comparativo entre algumas geometrias para construção do rotor, análise por software de elementos finitos e testes experimentais em bancada. Na sequência, construiu-se um protótipo de motor síncrono a relutância de primeira geração (com rotor modificado de um motor de indução trifásico) e outro de segunda geração (com rotor transversalmente laminado sem gaiola). Para acionamento e controle destes motores, um protótipo de drive dotado de técnicas de controle vetorial é desenvolvido, com um modelo de controle vetorial proposto chamado Fluxo de Referência de Rápida Resposta, onde seus resultados práticos são apresentados. Apresenta-se também um comparativo entre os motores síncronos a relutância e os motores de indução trifásicos convencionais de mesmo porte, acionados em malha aberta. This work presents the studies carried out for the construction, drive, control, operation and analysis of the dynamic performance of a synchronous reluctance motor. Within this analysis is the mathematical modeling, comparative among some geometries for rotor construction design, software analysis of finite elements and experimental tests in bench are shown. A first-generation synchronous reluctance motor prototype (with modified rotor of a three-phase induction motor) and a second-generation (with transversely laminated rotor cageless) were built. To drive and control these motors, a drive prototype with vector control techniques is developed, with emphasis on the proposed vector control model called the Fast Response Reference Flow, where its practical results are presented. A comparison between synchronous reluctance motors and conventional three-phase induction motors of the same power, open-loop driven, is also presented. Tese (Doutorado)

Este estudo apresenta o tratamento de dados da estação meteorológica e análise de desempenho do sistema fotovoltaico, instalados na Escola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação da Universidade Federal de Goiás (EMC/UFG). A estação meteorológica possui sensores que registram irradiância solar no plano horizontal, temperatura do ar, precipitação pluviométrica, umidade relativa do ar, pressão atmosférica, velocidade e direção do vento. Os dados meteorológicos são adquiridos em intervalos de um minuto e salvos em um registrador. O sistema fotovoltaico possui 133 módulos com potência nominal de 235W cada, totalizando 31,255 kWp de potência instalada. O tratamento de dados meteorológicos contou com 3 anos de coleta de dados (2016 a 2018) e a análise de desempenho do sistema foi realizada para os anos de 2017 e 2018. Através de dados de irradiância global no plano horizontal, estimou-se a irradiância e irradiação global no plano inclinado com latitude local, comparando-se os modelos propostos por Iqbal (1983), Liu e Jordan (1960), Koronakis (1986), Jimenez e Castro (1982), Revfeim (1978) e Duffie e Beckman (1991), sendo este último adotado neste estudo. As irradiações globais nos planos horizontal e inclinado com latitude local foram confrontadas com resultados apresentados no Atlas Brasileiro de Energia Solar e com resultados do Programa Radiasol2. A verificação do desempenho da instalação se dá principalmente por alguns indicadores, conhecidos como figuras de mérito, que são: produção de energia (kWh), produtividade fotovoltaica específica (YF em kWh/kWp), fator de capacidade e rendimento global (performance ratio, PR na sigla em inglês). Os resultados do desempenho do sistema foram obtidos através dos dados de produção de energia medidos pelo sistema de monitoramento dos inversores, fornecidos pelo fabricante, e confrontados com os resultados estimados através dos dados meteorológicos medidos e tratados. Além disso, o estudo apresenta as influências externas as quais os módulos estão sujeitos, como sujidade e sombreamento. A produtividade fotovoltaica específica (YF ) foi 1209 kWh/kWp em 2017 e 1283 kWh/kWp em 2018; o fator de capacidade foi 13,8 % em 2017 e 14,64% em 2018; e o rendimento global foi 63,93% em 2017 e 69,09% em 2018. Em 2018 o sistema passou por limpezas mensais a partir de 23 de junho, e verificou-se aumento da produtividade específica, do fator de capacidade e do desempenho global para o ano de 2018 quando comparado ao ano de 2017, evidenciando a importância da limpeza dos módulos em sistemas de geração fotovoltaica. This work presents results from analyses of meteorological data acquired from the meteorological station and performance data acquired from the photovoltaic system, both installed at The School of Electrical, Mechanical and Computer Engineering (EMC) of The Federal University of Goias (UFG). The Meteorological station is composed of sensors that register solar irradiance on the horizontal plane, air temperature, pluviometric precipitation, relative air humidity, atmosphere pressure, speed an direction of the air. The meteorological data are acquire at one minute intervals and saved in a logger. The photovoltaic (PV) system comprises 133 PV modules rated at 235 W each, resulting in a system rated at 31,255 kW of total power. The analyses of meteorological data were based on a three-year sample base frotm 2016 to 2018 and PV system performance analyses were carried out based on data collected during the years 2017 and 2018. Irradiance and irradiation on tilted surface with inclination at the local latitude angle were estimated from irradiance on horizontal surface and then compared using to the following models: Iqbal (1983); Liu and Jordan (1960); Koronakis (1986); Jimenez and Castro (1982); Revfeim (1978) and Duffie and Beckman (1991). As a result, Duffie and Beckman model was adopted as the model to be used in this study. Both global irradiances and irradiations on horizontal as well as tilted surface with inclination at the local latitude angle were estimated by Duffie and Beckman model and compared to results from the Brazilian Atlas for Solar Energy and results from Radiasol2 Software. The PV system performance was assessed by some figures of merit, namely PV energy production (kWh); specific PV-productivity (YF in kWh/kWp); capacity factor and production ratio (PR). The PV energy production was obtained from inverter monitoring software provided by manufacturer. Energy production combined with meteorological data allows for computing the other figures of merit. Measured data were compared to theoretically figures of merit estimated from meteorological data and PV system technical characteristics. Furthermore, this study addressed some external influences on the modules such as soiling and shading. Yearly specific PV-productivity was 1209 kWh/kWp in 2017 and 1283 kWh/kWp in 2018; capacity factor was 13.8% in 2017 and 14.37% in 2018; and performance ratio was 63,93% in 2017 and 69,09% in 2018. In 2018 the PV modules were pressure washed monthly from June 23 rd , yielding an increase in all figures of merit in 2018 as opposed to those in 2017, highlighting the relevance of regular cleaning of modules for suitable PV system performance.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Este trabalho apresenta uma contribuição ao estudo da Máquina a Relutância Variável, apresentando a construção de uma plataforma experimental capaz de realizar o acionamento da Máquina a Relutância Variável como gerador, disponibilizando todos os circuitos, componentes e elementos necessários ao acionamento da máquina. Foi desenvolvido um algoritmo para o acionamento utilizando DSP/FPGA, ambos conectados a um sistema supervisório desenvolvido especificamente para este trabalho. É apresentado uma análise das curvas de indutância da MRV e desenvolvida uma modelagem matemática que permite reproduzir as curvas através de polinômios para utilização em ferramentas de simulação e no acionamento para estimação da indutância instantânea e conjugado. Também é apresentado um estudo do comportamento dinâmico da MRV operando como gerador em relação a modificação de alguns parâmetros operacionais como carga, velocidade, tensão de excitação, ângulos de chaveamento e falta de fase. This work presents a contribution to the study of the Variable Reluctance Machine, presenting the construction of an experimental platform capable of carrying out the reluctance of the machine as a generator, making available all the circuits, components and elements necessary to drive the machine. An algorithm was developed for the drive using DSP / FPGA, both connected to a supervisory system developed specifically for this work. An analysis of MRV inductance curves is presented and a mathematical modeling is developed that allows to reproduce the curves through polynomials for use in simulation tools and in the drive for estimation of the instantaneous and torque inductance. It is also presented a study of the dynamic behavior of the Switched Reluctance Machine operating as a generator in relation to the modification of some operational parameters such as load, speed, excitation voltage, switching angles and lack of phase. Dissertação (Mestrado)

Apresenta-se inicialmente neste trabalho o desenvolvimento e a implementação de uma nova metodologia para controlar a forma de onda da indução magnética, a qual foi inserida no sistema de medição automatizado para a caracterização de materiais magnéticos moles, denominado SCaMMa. Na sequência, apresentam-se estudos relativos à histerese magné- tica e às perdas magnéticas que ocorrem nesses materiais, especialmente os aços para fins elétricos. A histerese magnética em aços para fins elétricos foi abordada através da versão inversa do modelo clássico de Jiles–Atherton e através de uma versão modificada, encontrada na literatura, desse mesmo modelo. Em relação à determinação dos parâmetros desse modelo, são abordadas a teoria e a implementação computacional do método heurístico conhecido como “Algoritmo do Embaralhamento dos Sapos Saltitantes” (tradução livre de Shuffled Frog Leaping Algorithm (SFLA)). Nesse contexto, pôde-se investigar duas deficiências do modelo de Jiles–Atherton: modelagem dos laços de histerese ditos internos e modelagem dos laços de histerese menores. No estudo das perdas magnéticas em aços elétricos, empregou–se o modelo de Bertotti, o qual estabelece a divisão das perdas magnéticas totais em três componentes independentes: perdas por histerese, perdas clássicas e perdas em excesso. Foram investigadas duas versões desse modelo, os modelos denominados B1 e B2, nos quais as perdas por histerese são modeladas respectivamente através do modelo de Steinmetz e da teoria de subdivisão destas perdas em duas outras: perdas por histerese em altas e em baixas induções. Diante de alguns insucessos, optou-se por uma nova abordagem desse assunto, fazendo uma revisão do cálculo dos coeficientes relacionados à perda clássica e à perda em excesso desses modelos. Essa revisão se mostrou bastante efetiva, no sentido de que a partir de então, os modelos de previsão de perdas possibilitaram a obtenção de resultados mais exatos. Initially in this work, are presented the development and implementation of a new methodology to control the magnetic induction waveform, which was inserted into the automated measurement system for the characterization of soft magnetic materials, called SCaMMa. In the sequence, studies related to the magnetic hysteresis and to the magnetic losses, especially in silicon steels, are presented. The magnetic hysteresis in silicon steels has been analysed through the inverse version of the Jiles–Atherton classical model and through a modified one found in the literature. Concerning the determination of its parameters, the theory and the computational implementation of the heuristic method known as “Shuffled Frog Leaping Algorithm (SFLA)” have been addressed. Within this context, it was possible to investigate two drawbacks of the Jiles–Atherton model: i) the modeling of the so–called inner loops; and ii) the modeling of the minor loops. In the study of the magnetic losses in silicon steels, it was employed in this work the Bertotti´s model, which establishes the total magnetic losses division in three independent components: hysteresis losses, classical losses, and excess losses. It was investigated two versions of this model, so–called B1 and B2, in which the magnetic hysteresis losses are modeled respectively through the Steinmetz´s model and through the theory of two–portion hysteresis losses subdivision: the one so-called high induction hysteresis losses, and the other, low induction hysteresis losses. Due to some failures, a new approach was chosen reviewing two of the model coefficients calculation: the one related to the classic loss, and the other related to the excess loss. After this reviewing, the magnetic loss models could present predictions that are more exact. Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq