Trabalho de Conclusão de Curso

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Estudo do curto-circuito entre espiras em bobinas de geradores eólicos baseado na modelagem por equações de Euler- Lagrange e avaliado por Surge Test
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2022-02-21) Mittmann, Alexsandro L.; Bartsch, Arthur Garcia; Saldanha, John J. A.; Bartsch, Arthur Garcia; Saldanha, John Jefferson Antunes; http://lattes.cnpq.br/3017280351517704; http://lattes.cnpq.br/8517180061184862; http://lattes.cnpq.br/8517180061184862; http://lattes.cnpq.br/3017280351517704; Oliveira, José de; Silva, Denivaldo Pereira Da; http://lattes.cnpq.br/1209472050025719; Saldanha, John Jefferson Antunes; http://lattes.cnpq.br/3017280351517704
O objetivo deste documento é desenvolver a modelagem de um ensaio de surge test a partir das equações de Euler-Lagrange. Este modelo foi elaborado no intuito de analisar com os ensaios práticos, entre outros, de curto circuito executados em bobinas de aerogeradores, durante a fase inicial do processo de produção, quando ainda não estão inseridas em um estator. O método analítico proposto foi capaz de atender esse objetivo proposto, permitindo comparar aos ensaios de bobinas em boas condições, com leves e altos curtos-circuitos entre espiras. Há também a possibilidade de simular o curto-circuito em qualquer local da bobina, indicado como um curto entre espiras.
Estudo e desenvolvimento de um conversor CC-CC meia ponte utilizado em driver de led para iluminação baseado em topologia assimétrica e operação ZVS
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2022-06-28) Freitas, Cláudio Eduardo Justin de; Salvador, Marcos Antonio; Piontkewicz, Rodrigo José; Salvador, Marcos Antonio; Piontkewicz, Rodrigo José; http://lattes.cnpq.br/8582696181285265; http://lattes.cnpq.br/3327447289974267; http://lattes.cnpq.br/3327447289974267; http://lattes.cnpq.br/8582696181285265; Zanotti, Jefferson Willian; http://lattes.cnpq.br/7866864200301346; Nascimento, Rogério Luiz; http://lattes.cnpq.br/2500226024361234
O artigo apresenta um estudo do conversor meia ponte (HB – Half Bridge) isolado para aplicação em driver de LED de iluminação pública ou industrial. Este conversor opera com modulação por largura de pulso (PWM – Pulse Width Modulation) assimétrica e comutação sob tensão nula (ZVS - Zero Voltage Switching), onde o mesmo é alimentado pelo barramento CC de 400 V, com saída ajustável entre 12 V e 50 V, fornecidos diretamente para a carga, projetada para potência máxima de 200 W. O sistema conta com um circuito integrado específico para aplicação desta natureza, onde o mesmo é capaz de fornecer controle em malha fechada além de proteções contra sobretensão, sobrecorrente e sobreaquecimento. Buscou-se apresentar a análise matemática e o dimensionamento do half bridge, permitindo a realização de simulação em software, confecção da placa de circuito impresso e ajustes finais no protótipo construído. Os resultados obtidos com um valor fixo de razão cíclica, foram comparados com a simulação, afim de verificar a coerência entre o comportamento esperado do projeto teórico, e o desempenho do protótipo.
Contribuição para o desenvolvimento de um medidor de energia elétrica monofásico com supervisório via internet das coisas
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2024-06-25) Belle, Fellipe Laurindo; Silva, Pablo Dutra da; Salvador, Marcos Antonio; Salvador, Marcos Antonio; Silva, Pablo Dutra da; http://lattes.cnpq.br/6294432686710147; http://lattes.cnpq.br/3327447289974267; http://lattes.cnpq.br/6841809398368263; http://lattes.cnpq.br/6294432686710147; http://lattes.cnpq.br/3327447289974267; Viana, Carlos Eduardo; http://lattes.cnpq.br/2551235710608991; Preuss, Rodrigo Trentini; http://lattes.cnpq.br/2592342909962455
O desenvolvimento de medidores inteligentes de energia elétrica que possibilitam acompanhamento remoto do consumo tem relevante aplicabilidade no âmbito residencial, comercial e industrial, pois pode auxiliar na definição do tipo de contratação de energia, na formulação de preço de um produto ou do custo agregado a um processo produtivo. Neste sentido, este trabalho visa contribuir para a elaboração de um medidor de energia elétrica monofásico. Como contribuição para o protótipo, é realizada a calibração e a pesquisa e implementação da estratégia para contabilização da energia elétrica mensurada pelo medidor. Os resultados de medição das principais grandezas elétricas contabilizadas são apresentados em dashboards e as informações de calibração do medidor são exibidas a partir de curvas de erros aleatórios e sistemáticos de toda sua faixa de medição. A partir das curvas de erros verificou-se que o medidor em questão apresenta erros entre ±0,53% e ±5% nas medições dentro da faixa de 2 a 10 A.
Controle de potência com realimentação de estados e inteligência artificial em conversor boost, visando a estabilidade do sistema de potência em um simulador em tempo real
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2025-02-17) Arbigaus, Eduardo Rochinski; Preus, Rodrigo Trentini; Silva, Davi Bernardo; Piontkewicz, Rodrigo José; Preuss, Rodrigo Trentini; Piontkewicz, Rodrigo José; Silva, Davi Bernardo; http://lattes.cnpq.br/6719064503261866; http://lattes.cnpq.br/8582696181285265; http://lattes.cnpq.br/2592342909962455; http://lattes.cnpq.br/2592342909962455; http://lattes.cnpq.br/6719064503261866; http://lattes.cnpq.br/8582696181285265; Zanella Júnior, Aldo; http://lattes.cnpq.br/6642211931018442; Saldanha, John Jefferson Antunes; http://lattes.cnpq.br/3017280351517704
A integração de fontes de energia renovável, como sistemas fotovoltaicos (PV) e usinas eólicas, às redes elétricas apresenta desafios para a manutenção da estabilidade devido à ausência de inércia natural nesses sistemas. Este artigo aborda a necessidade crítica de controlar a injeção de potência dessas fontes renováveis para mitigar a instabilidade de frequência, exemplificada por um recente apagão no Brasil. Enquanto abordagens convencionais geralmente focam no controle da tensão do barramento CC, este estudo propõe uma nova estratégia de controle de potência utilizando um conversor boost em sistemas fotovoltaicos. A pesquisa combina métodos baseados em IA, especificamente Regressão Linear (Machine Learning) e Otimização por Enxame de Partículas (PSO), para projetar um controlador otimizado de retroalimentação em espaço de estados para conversores boost. Uma análise comparativa avalia o desempenho dessa abordagem em relação aos métodos convencionais de controle digital, considerando eficiência, níveis de corrente e tensão de entrada e saída, comportamento do sinal dos controladores, resposta dinâmica e tempo de estabilização. A implementação prática foi realizada em um simulador em tempo real, demonstrando a eficácia da estratégia proposta no gerenciamento da injeção de potência e na redução de oscilações. Este trabalho destaca o potencial das técnicas de controle baseadas em IA para melhorar o desempenho de conversores de potência, oferecendo insights valiosos sobre suas vantagens e limitações em sistemas de energia renovável.
Relé temporizador multifuncional, configurado com app via bluetooth
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2025-08-28) Ribeiro, Ariel Sam dos Santos; Nascimento, Rogério Luiz; Nascimento, Rogério Luiz; http://lattes.cnpq.br/2500226024361234; http://lattes.cnpq.br/2500226024361234; Zanella Júnior, Aldo; http://lattes.cnpq.br/6642211931018442; Silva, Edilson Hipólito da; http://lattes.cnpq.br/7718981501707401
Este artigo apresenta o desenvolvimento de um relé temporizador multifuncional configurável por meio de aplicativo móvel utilizando comunicação Bluetooth Low Energy (BLE). O sistema proposto é composto por uma placa de circuito baseada no microcontrolador ESP32, alimentada por um módulo HLK-PM03, associada a um sensor de tensão ZMPT101B e a um módulo relé de dois canais. Foram implementados cinco modos de temporização distintos, incluindo retardo na energização, retardo na desenergização, operação cíclica com início ligado, operação cíclica com início desligado e a função estrela-triângulo, permitindo flexibilidade de aplicação em diferentes cenários industriais e acadêmicos. O firmware foi desenvolvido em linguagem C na plataforma Arduino, enquanto o aplicativo móvel foi implementado em Flutter, possibilitando a configuração remota. Os testes realizados confirmaram a confiabilidade do protótipo, evidenciando sua aplicabilidade no ensino e em aplicações práticas de acionamentos elétricos e automação industrial.
Estudo de fontes chaveadas com elevadas tensões de entrada utilizando conversores Flyback associados em série operando no modo descontínuo
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2025-12-10) Santos, Andreus dos; Piontkewicz, Rodrigo José; Piontkewicz, Rodrigo Jose; http://lattes.cnpq.br/8582696181285265; http://lattes.cnpq.br/8582696181285265; Zanotti, Jefferson William; http://lattes.cnpq.br/7866864200301346; Nascimento, Rogério Luiz; http://lattes.cnpq.br/2500226024361234
Este trabalho apresenta o projeto e análise de uma fonte de alimentação CC-CC modular, desenvolvida para aplicações de alta tensão, que utiliza conversores Flyback com entradas e saídas conectadas em série, operando em Modo de Condução Descontínuo (MCD), para converter uma tensão de entrada de 1600 V em uma saída regulada de 48 V, focando na robustez, confiabilidade e, principalmente, tolerância a falhas. A metodologia emprega simulações computacionais no software LTSpice para analisar o desempenho da estrutura, a regulação de tensão, e principalmente o comportamento sob falha de módulos individuais. Os resultados mostram que a topologia modular é uma solução eficaz, pois reduz o estresse de tensão sobre os componentes, aumenta a robustez do sistema, e mostra-se uma solução promissora para aplicações de alta tensão.
Estudo de desequilíbrio e queda de tensão em uma microrrede isolada de média tensão
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2025-02-27) Moussa, Vinicius Sprea; Zanella Júnior, Aldo; Martins, Paulo Estevão Teixeira; Zanella Júnior, Aldo; Martins, Paulo Estevão Teixeira; http://lattes.cnpq.br/3006465834635609; http://lattes.cnpq.br/6642211931018442; http://lattes.cnpq.br/6642211931018442; http://lattes.cnpq.br/3006465834635609; Saldanha, John Jefferson Antunes; http://lattes.cnpq.br/3017280351517704; Bartsch, Arthur Garcia; http://lattes.cnpq.br/8517180061184862
Este artigo propõe o estudo do desequilíbrio e queda de tensão em uma microrrede de distribuição isolada, utilizando metodologias da literatura e simulações no software OpenDSS. A rede estudada consiste em um sistema de média tensão com 15 barras trifásicas. Foram simulados diversos cenários no Matlab, permitindo a identificação de desequilíbrios de tensão entre fases e quedas de tensão nas barras. Com base nos resultados, foram propostas soluções para mitigar esses problemas, incluindo a instalação de bancos de capacitores. O estudo demonstra a eficácia das metodologias aplicadas e oferece contribuições para a melhoria da estabilidade em sistemas de distribuição isolados.
Propriedades ópticas e elétricas de filmes semicondutores à base de titânio desenvolvidos por método de nitretação a plasma em diferentes configurações de gaiola catódica e fontes de alimentação
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2025-02-19) Alexandre, Vinícius; Stryhalski, Joel; Stryhalski, Joel; http://lattes.cnpq.br/5078982111966061; http://lattes.cnpq.br/5078982111966061; Piontkewicz, Rodrigo José; http://lattes.cnpq.br/8582696181285265; Zanotti, Jefferson William; http://lattes.cnpq.br/7866864200301346
Este trabalho investiga o desenvolvimento e caracterização de semicondutores à base de nitreto de titânio (TiN), depositados por plasma em gaiola catódica. O estudo investiga a influência da aplicação de uma fonte assimétrica bipolar pulsada (ABiPPS) na formação de filmes finos, analisando suas propriedades ópticas e elétricas. Os filmes produzidos foram caracterizados por espectrofotometria para determinar transmitância e refletância, e por medições elétricas utilizando a técnica de quatro pontas e efeito Hall na configuração de Van der Pauw. Os resultados demonstraram que a técnica ABiPPS permitiu a otimização dos parâmetros de deposição, resultando em filmes com elevada refletância na região ultravioleta e boa transmitância no infravermelho, características úteis para revestimentos reflexivos e janelas ópticas. Além disso, a resistividade elétrica das amostras variou significativamente, sugerindo influência da deposição sobre a densidade de portadores de carga. Os resultados indicam o potencial da técnica ABiPPS para aplicações em dispositivos avançados, destacando a necessidade de um maior controle das condições experimentais para melhorar a estabilidade do plasma e a reprodutibilidade dos filmes.
Análise comparativa entre ensaio de elevação de temperatura com carga nominal e com carga reduzida em motores de indução trifásico
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2025-12-10) Osovski, Jean Lucas; Zanella Jínior, Aldo; Zanella Júnior, Aldo; http://lattes.cnpq.br/6642211931018442; http://lattes.cnpq.br/6642211931018442; Nascimento, Rogério Luiz; http://lattes.cnpq.br/2500226024361234; Oliveira, Julio Cesar Lopes de; http://lattes.cnpq.br/4350001393976583
Os motores de indução trifásicos exigem avaliação adequada de seu comportamento térmico, uma vez que a elevação de temperatura afeta diretamente a vida útil do isolamento. Este trabalho compara o ensaio de elevação de temperatura em carga nominal (100%) com o método de carga reduzida com extrapolação aplicado a um motor de 30 kW. O objetivo é verificar se os valores estimados em 70%, 80% e 90% de carga reproduzem, dentro de ±3 °C, o valor obtido em ensaio nominal. A metodologia segue as normas IEC 60034-1, IEEE Std 112 e ABNT NBR 17094- 3, utilizando medições por resistência elétrica e por sensores PT100. Foram avaliados o método normativo de extrapolação (dois pontos) e um método experimental simplificado (um ponto), além de regressões entre ΔT, corrente Ir e a variável (In/ Ir)². O consumo energético da bancada foi monitorado por analisador de potência para comparar as condições de 70% e 100% de carga. Os resultados demonstram que o método de carga reduzida, especialmente pela resistência, estimou o ΔT nominal com erro inferior a ±3 °C e elevada linearidade (R²≈0,99). Observou-se ainda redução de aproximadamente 8,8% na potência ativa da bancada em 70% de carga. Conclui-se que o método reduzido é tecnicamente viável e energeticamente vantajoso em relação ao ensaio convencional
Rastreador de máxima potência para sistemas fotovoltaicos utilizando o método da impedância característica em um conversor BOOST
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2025-02-20) Antunes, Janilson Ruan Strelow; Zanotti, Jefferson William; Zanotti,Jefferson William; Piontkewicz, Rodrigo José; http://lattes.cnpq.br/8582696181285265; http://lattes.cnpq.br/7866864200301346; http://lattes.cnpq.br/7866864200301346; Gaedtke, Cristian Leonir; http://lattes.cnpq.br/4954329474461767; Zanella Júnior, Aldo; http://lattes.cnpq.br/6642211931018442
Este trabalho propõe a implementação da técnica de rastreamento do ponto de máxima potência (MPPT) em um conversor boost, fazendo uso da plataforma Arduíno Uno como hardware de controle do sistema. Para desenvolver o controle proposto, foram simuladas as variações de luminosidade ao longo de um dia ensolarado, ajustando a tensão de entrada do conversor. O objetivo principal e avaliar o desempenho do controle em resposta as mudanças de irradiação solar ao longo do dia. Nesse contexto, foi necessário investigar as caraterísticas do conversor boost, a fim de identificar a configuração mais adequada para uma implementação simples com um modulo fotovoltaico. Isso permite uma avaliação prática da eficiência do conversor boost, enquanto analisa-se sua viabilidade para aplicações em módulos fotovoltaicos, tanto para fins acadêmicos como para trabalhos práticos. Essa abordagem possibilitou não apenas aprimorar o entendimento sobre o controle do ponto de máxima potência, mas também medir a possibilidade de empregar o conversor boost em cenários práticos, contribuindo assim para pesquisas acadêmicas e experimentos relacionados a energia fotovoltaica.
Projeto e simulação de uma fonte de alimentação chaveada com tensão regulada de 100-250v e corrente de 0,2-0,8a: topologia forward duas chaves
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2024-09-04) Pereira, Gabriel Fernando; Piontkewicz, Rodrigo Jose; Piontkewicz, Rodrigo Jose; http://lattes.cnpq.br/8582696181285265; http://lattes.cnpq.br/8582696181285265; Nascimento, Luiz Rogério; http://lattes.cnpq.br/2500226024361234; Bartsch, Arthur Garcia; http://lattes.cnpq.br/8517180061184862
Este estudo tem como objetivo o projeto e análise via simulação de um conversor Forward a duas chaves em modo de condução contínua, operando como uma fonte de alimentação com tensão de saída variável. Os esforços de tensão e corrente nos componentes semicondutores obtidos através da simulação se aproximam do valor teórico calculado. O conversor projetado demonstrou resposta linear à variação da razão cíclica, seguimento de referência e ondulações dentro dos requisitos de projetos.
Desenvolvimento de um interruptor inteligente sem neutro para instalações elétricas já existentes
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2025-02-19) Zanella, Vitor Nathan; Salvador, Marcos Antonio; http://lattes.cnpq.br/3327447289974267; Piontkewicz, Rodrigo José; http://lattes.cnpq.br/8582696181285265; Nascimento, Rogério Luiz; http://lattes.cnpq.br/2500226024361234
Este trabalho consiste na concepção e desenvolvimento de um interruptor sem neutro, visando solucionar o desafio da automação residencial em instalações já existentes, onde ocorre a dificuldade de passar cabos adicionais nos eletrodutos, atendendo às necessidades de automação residencial de forma eficiente e prática. A proposta do interruptor inteligente sem neutro é viabilizar o comando local e remoto da iluminação sem a necessidade da utilização direta do fio neutro para energização do interruptor, oferecendo maior facilidade na instalação. O desenvolvimento consiste na utilização de um conjunto de diodos em dois arranjos série ligados em antiparalelo para que a queda de tensão resultante possa ser utilizada aplicada em um retificador e assim energizar o circuito do interruptor e efetuar o carregamento da bateria do protótipo. Os resultados obtidos demonstram a capacidade de carregamento da bateria, do interruptor desenvolvido, a partir do circuito implementado e também apresenta a solução de baixo consumo com a utilização do microcontrolador no modo “light sleep”, uma forma de standby, enquanto aguarda a chegada de algum comando.
Estudo das correntes de Foucault com aplicação na frenagem de máquinas elétricas
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2024-08-30) Waltrick, Alex Souza; Silva, Denivaldo Pereira da; Silva, Denivaldo Pereira da; http://lattes.cnpq.br/1209472050025719; http://lattes.cnpq.br/1209472050025719; Stryhalski, Joel; http://lattes.cnpq.br/5078982111966061; Santos, Jaderson Rosa dos; http://lattes.cnpq.br/7981835179587824
Este artigo apresenta um estudo do eletromagnetismo voltado para as correntes de Foucault e sua aplicação na frenagem de máquinas elétricas, sendo demonstradas soluções analíticas para um amplo entendimento teórico sobre este tipo de frenagem. Além disso, são descritas suas vantagens, principais aplicações, bem como uma contextualização com os demais sistemas de frenagem existentes na atualidade. Por fim, visando validar as soluções analíticas propostas, são apresentados gráficos e resultados de simulações computacionais envolvendo os principais parâmetros deste tipo de freio. Palavras-Chave – Densidade de corrente, Equação de difusão, correntes de Foucault, Sistemas de frenagem.

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