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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2007.tde-09012008-112327
Documento
Autor
Nome completo
Bruno Sanches Masiero
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2007
Orientador
Banca examinadora
Nascimento, Vítor Heloiz (Presidente)
Biscainho, Luiz Wagner Pereira
Bistafa, Sylvio Reynaldo
Título em português
Controle ativo de ruído para transformadores de potência em campo.
Palavras-chave em português
Acústica (simulação)
Controle adaptativo de ruído
Otimização combinatória
Sensores virtuais
Resumo em português
É cada vez maior a preocupação com a poluição sonora gerada pelos transformadores de potência de subestações elétricas. Atualmente, o controle desse tipo de ruído é feito utilizando-se métodos passivos, que são caros e dificultam a manutenção dos transformadores. Uma alternativa para os métodos passivos é o controle ativo de ruído (ANC). Apesar de extensas pesquisas realizadas nas últimas três décadas, ainda não existem soluções comercialmente viáveis para o ANC de transformadores. As dificuldades para a aplicação bem sucedida do ANC para transformadores foram investigadas por meio de simulações e de testes com protótipo. Os três maiores obstáculos identificados foram: o posicionamento dos transdutores eletroacústicos; a obtenção de atenuação em uma região longe do transformador, usando um número reduzido de fontes de controle e de sensores de erro, os últimos colocados ainda na região de campo acústico próximo; e a identificação robusta do caminho secundário com baixa razão sinal/ruído. Os dois primeiros problemas foram abordados, analisando-se algumas alternativas de soluções. Algoritmos genéticos (GA) foram utilizados para a otimização da posição dos transdutores do sistema ANC. O desempenho desses algoritmos depende fortemente da modelagem acústica realizada e verificou-se que o método de Usry, escolhido para modelar o campo primário do transformador, não forneceu estimativa adequada. Usando um modelo mais simples de fonte primária, constatou-se a importância da função de mérito para o desempenho do GA. Também foi verificado que a otimização conjunta das posições dos transdutores fornece o mesmo resultado, e em menor tempo, que a otimização das posições das fontes de controle e dos sensores de erro separadamente. Simulações realizadas com uma nova estratégia de sensores virtuais (baseada no janelamento das fontes de controle) mostra que é possível aumentar o nível de atenuação longe do transformador, mesmo com um número pequeno de fontes de controle e sensores de erro. Testes com um protótipo de sistema ANC foram feitos em laboratório e em campo e os resultados desses testes são discutidos detalhadamente.
Título em inglês
Active noise control of power transformers in field.
Palavras-chave em inglês
Acoustic simulation
Active noise control
Optimization algorithms
Power transformer noise
Virtual sensors
Resumo em inglês
Concern regarding noise pollution caused by power transformers in electrical substations is increasing. Nowadays, this kind of noise is controlled using passive methods, which are expensive and make transformer maintenance more difficult. An alternative to passive methods is active noise control (ANC). However, despite extensive research undertaken in the last three decades, there is still no viable commercial solution for the active control of transformer noise. The difficulties for a successful implementation of an ANC solution in the case of power transformer noise are investigated through simulations and tests with a prototype. The three main obstacles found were: the positioning of the electro-acoustic transducers; the achievement of sufficient attenuation in a region far from the transformer, using a small number of control sources and error sensors (when the latter are positioned on the region of acoustic near-field); and the robust identification of the secondary path in a low signal/noise situation. The two former problems were dealt with, and some alternative solutions were analyzed. Genetic algorithms (GA) were used for the optimization of the transducers' position. The performance of these algorithms is strongly related to the acoustical model used and it was verified that the Usry method, used for modelling the transformers primary field, did not result in an adequate estimate. Using a simplified model for the primary source, the importance of the cost function in the GA's performance was made evident. It was also verified that the joint optimization of transducers' position provides the same result, and in shorter time, as the independent optimization of control source and error sensor positions. Simulations with a new virtual sensor strategy (based on windowing the control sources) show that it is possible to increase attenuation levels in a region far from the transformer, even with a small number of control sources and error sensors. Laboratory and field tests with an ANC system prototype were undertaken and the results of these tests are thoroughly discussed.
 
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Masiero2007.pdf (4.55 Mbytes)
Data de Publicação
2008-02-27
 
AVISO: O material descrito abaixo refere-se a trabalhos decorrentes desta tese ou dissertação. O conteúdo desses trabalhos é de inteira responsabilidade do autor da tese ou dissertação.
  • Masiero, B. S., e NASCIMENTO, V. H. Sistemas de áudio no controle ativo de ruído. In Congresso de Engenharia de Áudio, São Paulo, 2007. Anais 5. Congresso de Engenharia de Áudio., 2007.
  • Masiero, B. S., RIBEIRO, F. P., and NASCIMENTO, V. H. Transducer Placement Strategy for Active Noise Control of Power Transformers. In 34. Deutschen Jahrestagung für Akustik DAGA 2008, Dresden, 2008. Fortschritte der Akustik: Plenarvorträge und Fachbeiträge der 34. Deutschen Jahrestagung für Akustik DAGA 2008.Dresden : Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V., 2008.
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