Metodologia para simulações de arcos elétricos aplicada ao estudo de energia incidente em sistemas elétricos de potência
Fecha
2022-01-27Primeiro membro da banca
Silva, Marcelo Freitas da
Segundo membro da banca
Kessler, Martin Poulsen
Metadatos
Mostrar el registro completo del ítemResumen
Arcos elétricos são fenômenos que ocorrem quando a ionização do ar é suficiente para permitir
que haja passagem de corrente elétrica, a qual pode ocorrer devido à separação de
contatos energizados como durante a abertura de dispositivos de manobra, ou decorrente
de um curto-circuito entre dois ou mais condutores separados por uma determinada distância,
que pode ser provocado por mal contato, falha de isolamento ou falha humana
durante manutenção de equipamentos energizados. Logo, o arco elétrico é um dos riscos
mais perigosos envolvendo atividades relacionadas à eletricidade, pois é capaz de liberar
enormes quantidades de energia, praticamente de forma instantânea, sem que haja qualquer
tempo de reação para quem estiver próximo. A partir disso, esforços são dedicados
ao estudo da energia incidente (EI) gerada pelo arco elétrico, a qual, além de prejudicar os
equipamentos severamente, é responsável por ocasionar queimaduras, colocando em risco
a vida dos trabalhadores. No entanto, a maioria dos estudos presentes na literatura são realizados
através de experimentos práticos, os quais possuem elevados custos e demandam
longos períodos de preparação. Nesse sentido, esta dissertação apresenta uma metodologia
de simulações numéricas de arcos elétricos, empregando métodos de elementos/volumes
finitos, visando o estudo da EI produzida pelos mesmos. Para isso, é realizada uma revisão
acerca das principais características dos arcos elétricos, a modelagem matemática
empregando a Teoria Magnetohidrodinâmica e a metodologia de cálculo de EI do guia
IEEE Std 1584/2018, a qual é amplamente difundida e aplicada para esse tipo de estudo.
A partir disso, são descritas, em detalhes, as etapas da simulação empregando os softwares
ANSYS Fluent® e ANSYS Electronics Desktop®, a preparação das geometrias e o método
de cálculo de EI a partir dos dados de simulação. Por fim, são simulados diferentes casos
cujos resultados obtidos são comparados com os resultados do guia IEEE Std 1584/2018
que, embora não apresentem resultados finais iguais, permitiram ratificar as simulações
e corroborar as principais características de EI. Logo, a metodologia proposta mostrouse
satisfatória e abre possibilidades para vários estudos através da variação de diversos
parâmetros, contribuindo com agilidade e redução de custos na realização desse tipo de
estudo.
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