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Título: Aplicação da teoria de propagação de ondas em cabos de transmissão de energia
Autor(es): Nascimento, Gabriella Chateaubriand Diniz
Orientador(es): Fabro, Adriano Todorovic
Assunto: Energia elétrica - transmissão
Ondas - propagação
Linhas de transmissão
Cabos elétricos
Data de apresentação: 29-Jun-2018
Data de publicação: 18-Jun-2020
Referência: NASCIMENTO, Gabriella Chateaubriand Diniz. Aplicação da teoria de propagação de ondas em cabos de transmissão de energia. 2018. ix, 67 f., il. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica)—Universidade de Brasília, Brasília, 2018.
Resumo: Linhas de transmissão transportam energia elétrica em alta voltagem através de cabos suspensos entre torres ao longo do país. Estes cabos estão sujeitos a vibrações induzidas por vento em frequências que podem significativamente afetar sua vida de serviço devido a falhas geradas por fadiga. Estratégias de controle passivo de vibração são geralmente utilizadas para mitigar seus efeitos, e prolongar a vida útil destes cabos. Geralmente, tais estratégias de controle são baseadas no ponto de vista puramente modal, que tem grandes limitações do ponto de vista de projeto. Estratégias de controle de vibrações vem utilizando propagação de ondas na indústria automotiva e aeroespacial por décadas, e algumas dessas estratégias podem ser também utilizadas em linhas de transmissão, sendo uma alternativa de análise do comportamento dessas estruturas. Cabe ressaltar que grande parte teórica desse trabalho está relacionada a análise de propagação da ondas mecânicas, com o objetivo de se obter a resposta da estrutura devido à forçamento harmônico. Logo, este projeto de graduação propõe uma metodologia de modelagem de linhas de transmissão, incluindo absorvedores dinâmicos de vibração (ADV), utilizando métodos de propagação de ondas. Inicialmente, será utilizado um modelo analítico simplificado, analisando passo-a-passo da descrição matemática, a qual explora Transformadas de Fourier, como também Solução D’Alembert. Em seguida, é feita uma validação experimental de modo que modelo tenha boa concordância com dados experimentais, dentro da banda de frequência típica de excitação por vento. Ao final, uma estratégia de modelagem de um ADV através de coeficientes de reflexão e transmissão é proposta. Dessa maneira, propõem-se uma metodologia de análise e projeto de cabos de transmissão de um ponto de vista alternativo ao modal.
Abstract: Transmission lines convey high voltage electrical power through cables suspended between towers throughout the country. These cables are subject to wind-induced vibrations at frequencies which can significantly affect their service life due to failure generated by fatigue. Passive vibration control strategies are typically used to mitigate their effects, and extend the lifespan of these cables. Generally, such control strategies are based on the purely modal point of view, which has major limitations from the design point of view. Vibration control strategies have been used wave propagation in the automotive and aerospace industry for decades, and some of these strategies can also be used in transmission lines, thus being another alternative for analysing the behaviour of such structures during operation. It should be noted that a large theoretical part for this work is related to mechanical wave propagation analysis aiming the structural response due to a harmonic forcing. Therefore, this graduation project proposes a methodology for modelling transmission lines, including dynamic vibration absorbers (DVA), using wave propagation methods. Initially, a simplified analytical model will be used, analysing step-by-step of the mathematical description, which explores Fourier Transform, as well as the D'Alembert Solution. Then, an experimental validation is done such that the model has good agreement with experimental data, within the typical wind excitation frequency band. Therefore, a methodology for analysis and design of transmission lines is proposed under a point of view other than the modal approach.
Informações adicionais: Trabalho de Conclusão de Curso (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018.
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