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Modelo matemático e computacional para avaliação do aquecimento interno de barramentos em painéis elétricos
(2025-02-20) Alves, Alesandre
Esta pesquisa apresenta o desenvolvimento de um protótipo de arranjo de barramentos para painéis elétricos, em uma parceria entre a Universidade e a Indústria local. O objetivo principal é modelar matematicamente a elevação de temperatura em barramentos de cobre, utilizando uma abordagem de modelagem do tipo caixa cinza. A pesquisa considera variáveis como geometria, material, condições ambientais e o efeito da pintura dos barramentos. A metodologia envolveu ensaios experimentais e simulações com diferentes configurações de ventilação e disposição dos barramentos. Os resultados demonstraram que os modelos propostos, utilizando técnicas de Machine Learning e Redes Neurais Artificiais, alcançaram alta precisão, com erros inferiores a 4% na estimativa de temperatura em barramentos e conexões. Embora os métodos tradicionais de ensaio físico ofereçam boa precisão, o modelo desenvolvido proporciona essa precisão com um investimento significativamente menor. Em comparação com métodos generalistas, o modelo supera de forma significativa, oferecendo um mapeamento real das regiões internas de aquecimento dos painéis, o que é fundamental para evitar problemas futuros devido à falta de uma análise precisa. Além disso, a análise revelou que a pintura dos barramentos pode reduzir a elevação de temperatura em até 36%. A contribuição científica desta pesquisa reside na simplificação e precisão das validações térmicas em painéis elétricos, oferecendo uma ferramenta eficaz para o design e manutenção de sistemas de distribuição elétrica. A parceria com a indústria local foi fundamental para validar o modelo em condições reais, reforçando a aplicabilidade prática dos resultados. As conclusões ressaltam a importância da pintura e ventilação adequada para otimizar o desempenho térmico dos painéis, garantindo conformidade com as normas técnicas e eficiência operacional.
Modelo térmico para barramento de cobre e conexões elétricas para o design interno de painel elétrico
(2021-02-23) Alves, Alesandre
A infraestrutura de distribuição de eletricidade segue rígidos e complexos arranjos para garantir a disponibilidade no fornecimento de energia elétrica para os consumidores. Tais arranjossãocompostosporumavariedadedeequipamentosresponsáveispeladistribuição, proteçãoecontroledascargaselétricasemseusdiversosníveisdepotênciaelétricaeclasse de tensão. Cada equipamento fabricado segue padrões de engenharia fundamentados em normas técnicas de origem nacional e internacional. Um dos equipamentos responsáveis pela distribuição, proteção e controle das cargas elétricas e circuitos elétricos são os painéis elétricos. Nos painéis elétricos, os principais problemas que podem provocar uma interrupção no fornecimento de energia elétrica têm origem térmica, ou seja, aquecimento interno excessivo. Neste contexto, neste trabalho é apresentada a modelagem matemática do comportamento da elevação de temperatura em painéis elétricos. Essa modelagem está baseadanosarranjosdosbarramentosdecobreeconexõeselétricasexistentesemumpainel. Para permitir a validação do modelo proposto, foi construído um protótipo de um painel elétrico. Esse protótipo foi testado e monitorado, sob condições variadas de refrigeração e disposição dos seus arranjos internos. Foi aplicado ainda, ao barramento principal do painel uma corrente de 800A. Foi desenvolvido um algoritmo para realizar a simulação de arranjos de barramentos em painéis elétricos. Porﬁm,o modelo proposto é validado,e seu desempenho analisado. Com erros relativos inferiores a 5%, o modelo proposto permite ao projetista avaliar as condições de operação do painel projetado. Assim, é possível ajustar possíveis falhas, garantindo que depois de montado o mesmo seja aprovado nos ensaios deﬁnidos pelas normas vigentes.