Análise de desempenho de sistemas de aterramento em alta frequência pelo Método dos Elementos Finitos.

• Main Author: Passaro, Ângelo
• Publication Date: 1998
• Format: Doctoral thesis
• Language: por
• Source: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Download full: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-27112024-111536/
• topic: Finite Element Method; Grounding system; Harmonic regime; Método dos Elementos Finitos; Object-oriented design; Projeto orientado a objetos; Regime harmônico; Sistema de aterramento

Um sistema de aterramento é um dispositivo composto por um conjunto de condutores interligados, imersos num meio não homogêneo (solo) e submetido a correntes elétricas geradas por fontes externas. O objetivo deste trabalho é apresentar uma abordagem para a análise de desempenho de sistema de aterramento submetidos a excitações harmônicas de alta freqüência. O sistema de aterramento é suposto bipolar, passivo e linear e sua impedância é calculada a partir dos campos elétrico e magnético pela aplicação do teorema de Poynting complexo. Os campos eletromagnéticos são calculados utilizando o Método dos Elementos Finitos, aplicado a uma formulação que envolve o potencial vetor magnético e o potencial escalar quase estático (formulação AV). O cálculo é efetuado em duas etapas. Na primeira, a distribuição da corrente elétrica, imposta pela fonte, é calculada no solo, utilizando um modelo eletrocinético. Na segunda etapa, as equações da formulação AV são resolvidas, assumindo conhecido o efeito da fonte externa. A formulação utilizada contempla correntes de deslocamento no solo. Os condutores são modelados explorando o conceito de impedância superficial, o que permite reduzir o número de elementos finitos tridimensionais necessários. Um sistema de software, orientado a objetos, foi desenvolvido para a montagem e resolução do sistema de equações oriundo do MEF. As classes construídas são totalmente reutilizáveis, noâmbito de elementos finitos, e sua estrutura é apresentada. A validação dos modelos eletrocinético e magnetodinâmico, implementados neste trabalho, é baseada em resoluções analíticas e dados encontrados na literatura.