Simulação computacional de descargas atmosfericas em estruturas de proteção visando analises de compatibilidade eletromagnetica
Geraldo Peres Caixeta
TESE
Português
(Broch.)
T/UNICAMP C124s
Campinas, SP : [s.n.], 2000.
91f. : il.
Orientador: Jose Pissolato Filho
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação
Resumo: Este trabalho apresenta o estudo da proteção contra descargas atmosféricas através da simulação computacional do transitório de corrente e do campo eletromagnético resultante. Foi necessário o desenvolvimento de uma nova expressão analítica de cálculo do campo eletromagnético (em coordenadas...
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Resumo: Este trabalho apresenta o estudo da proteção contra descargas atmosféricas através da simulação computacional do transitório de corrente e do campo eletromagnético resultante. Foi necessário o desenvolvimento de uma nova expressão analítica de cálculo do campo eletromagnético (em coordenadas Cartesianas) devido à generalidade das possíveis configurações de uma estrutura. O processo de simulação é composto de quatro fases seqüenciais, as quais foram incluídas em um mesmo programa de computador, escrito em linguagem Fortran. Na primeira fase, a corrente de retomo de uma descarga atmosférica foi modelada como uma linha de transmissão disposta na vertical, ligando a fonte (nuvem) à terra (ou à uma estrutura de proteção). Na segunda fase, a estrutura de proteção foi modelada como sendo constituída de cabos interconectados em geometrias quaisquer, conectada ao canal do raio e á malha de aterramento. Na terceira fase, a malha de aterramento foi modelada também como sendo constituída de cabos interconectados. Na última fase, foi aplicada a expressão de cálculo do campo eletromagnético resultante do transitório de corrente de todo o processo mencionado. Na simulação da expressão de cálculo do campo, cada segmento dos cabos (ou linhas) foi considerado como um pequeno dipolo e o método das imagens foi adotado. A técnica TLM (Transmission Line Modelling) mostrou ser a melhor opção na simulação do transitório de corrente, uma vez que para cada cabo (considerado como urna linha de transmissão), foi possível adotar essa técnica em apenas uma dimensão. Este artificio não é possível em outras técnicas numéricas, como em diferenças finitas, em elementos finitos ou no método dos momentos, sendo nestes casos, necessária a discretização de todo o espaço, além de incorrer em problemas de condições de contorno.
Na simulação do campo eletromagnético, foi adotada a técnica de diferenças finitas na nova expressão desenvolvida. Uma grande vantagem de se poder trabalhar com a expressão analítica, é o fato de não se ter que discretizar todo o espaço em volta do sistema simulado, podendo obter resultados de campos em pontos específicos do sistema de coordenadas Cartesianas Ver menos
Na simulação do campo eletromagnético, foi adotada a técnica de diferenças finitas na nova expressão desenvolvida. Uma grande vantagem de se poder trabalhar com a expressão analítica, é o fato de não se ter que discretizar todo o espaço em volta do sistema simulado, podendo obter resultados de campos em pontos específicos do sistema de coordenadas Cartesianas Ver menos
Abstract: This work presents the study of protection against lightning through current transitory coniputational simulation and electromagnetic field results. The development of a new ana1ytical expression of calculation for the electromagnetic field was necessary (in Cartesian coordinates) due to...
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Abstract: This work presents the study of protection against lightning through current transitory coniputational simulation and electromagnetic field results. The development of a new ana1ytical expression of calculation for the electromagnetic field was necessary (in Cartesian coordinates) due to the generality of the possible configurations of a structure. The process of simulation is composed of four phases, which were included in the same computer program, written in the Fortran language. In the first phase, the lightning return current Was modeled as a transmission line arranged in the vertical axis, connecting the source (cloud) to the earth (or to a protection structure). In the second phase, the protection structure was modeled as cables interconnected in any geometry, connected to the lightning channel and then to the ground mesh. In the third phase, the ground mesh Was also modeled as interconnected cables. In the last phase, the electromagnetic field calcuIation expression of the transitory of current of the whole process mentioned Was applied. In the simulation of the expression of the field calculation each segment ofthe cables (or lines) was considered as small dipoles and the image method was adopted.
Transmission Line Modeling TLM showed to be the best option in the current transitory simulation, once for each cable (considered as a transmission tine), which pennitted the adoption of that technique in one dimension. This artífice canoot be used in other numeric techniques, for example in the tinite differences method. In tinite elements, or the Moment method, the discretization of alI the space is necessary, although problems of contour conditions occur.
In the simulation of the electromagnetic field, the tinite differences were adopted with a new developed expression. The advantage of this solution is to work with the analytical expressions and the fact oí not having to completely discretize the space around the simulated system Ver menos
Transmission Line Modeling TLM showed to be the best option in the current transitory simulation, once for each cable (considered as a transmission tine), which pennitted the adoption of that technique in one dimension. This artífice canoot be used in other numeric techniques, for example in the tinite differences method. In tinite elements, or the Moment method, the discretization of alI the space is necessary, although problems of contour conditions occur.
In the simulation of the electromagnetic field, the tinite differences were adopted with a new developed expression. The advantage of this solution is to work with the analytical expressions and the fact oí not having to completely discretize the space around the simulated system Ver menos
Pissolato Filho, José, 1951-
Orientador
Souza, Carlos Rodrigues de, 1944-2006
Avaliador
Cardoso, José Roberto
Avaliador
Paulino, Jose Osvaldo Saldanha
Avaliador
Simulação computacional de descargas atmosfericas em estruturas de proteção visando analises de compatibilidade eletromagnetica
Geraldo Peres Caixeta
Simulação computacional de descargas atmosfericas em estruturas de proteção visando analises de compatibilidade eletromagnetica
Geraldo Peres Caixeta
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