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Tese de Livre Docencia
DOI
10.11606/T.3.2007.tde-07022007-144705
Documento
Autor
Nome completo
Viviane Cristine Silva
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2006
Banca examinadora
Cardoso, Jose Roberto (Presidente)
Bastos, João Pedro Assumpção
Bergmann, Jose Ricardo
Costa, João Crisóstomo Weyl Albuquerque
Jardini, Jose Antonio
Título em português
Método de elementos finitos aplicado à solução de problemas de aterramento elétrico
Palavras-chave em português
Aterramento
Elementos finitos
Resumo em português
Este trabalho apresenta uma contribuição ao estudo de sistemas de aterramento utilizando o Método de Elementos Finitos no regime estacionário e no regime harmônico. No primeiro caso, adequado à modelagem em baixas freqüências, adota-se uma representação dos eletrodos baseada em formulação especial de elementos unidimensionais com salto de potencial. A modelagem para o regime harmônico, adequada a condições de operação em altas freqüências, utiliza formulação híbrida, de aresta e nodal, em dois potenciais: potencial vetor magnético e potencial escalar elétrico, sem imposição de condição de Coulomb. Os eletrodos são modelados como condutores perfeitos e despreza-se a corrente de deslocamento no ar, limitando o domínio de estudo ao meio condutor. Nas duas situações o sistema é alimentado em corrente, sendo que a excitação é contemplada através de uma condição de Neumann não homogênea, e o semi espaço condutor, relativo ao solo, é truncado por absorvedores anisotrópicos fictícios, PML, de parâmetros reais e perfil polinomial, terminados por fronteiras perfeitamente condutoras. Os resultados de impedância e distribuição de potenciais na superfície em configurações típicas são comparados com valores de referência, experimentais, analíticos e numéricos, disponíveis na literatura.
Título em inglês
Finite element analysis applied to the modeling of earthing systems
Palavras-chave em inglês
Finite elements
Grounding
Resumo em inglês
A full 3D finite elements analysis is presented to compute the characteristics of grounding systems in steady state and time-harmonic domain. In the first case, an electrokinetic formulation is applied which includes the use of special 1D elements with potential jump to model grounding electrodes. In the second case the full set of Maxwell equations governing the phenomenon in the time-harmonic domain is solved by applying the edge finite element approach. The field variables are written in terms of potential functions, namely magnetic vector potential and electric scalar potential, yielding a hybrid edge-nodal ungauged A-V formulation. The grounding electrodes are modeled as perfect electric conductors and displacement currents in free space are neglected. In both cases the current-feeding of the grounding systems are implemented through a non homogeneous Neumann condition. The domain is truncated with the aid of PEC-backed perfectly matched layers with real parameter and polynomial profile. The methodology has been applied in several configurations of grounding systems presented in the literature. The results are compared with both analytical and experimental data reported by other authors, as well as with other numerical methods, with overall good agreement.
 
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LDVivi06071547.pdf (2.60 Mbytes)
Data de Publicação
2007-02-08
 
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