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http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8CJGSL| Type: | Tese de Doutorado |
| Title: | Campos Eletromagnéticos produzidos por descargas atmosféricas: uma abordagem analítica no domínio do tempo. |
| Authors: | Celio Fonseca Barbosa |
| First Advisor: | Jose Osvaldo Saldanha Paulino |
| First Referee: | Renato Cardoso Mesquita |
| Second Referee: | Antonio Emilio Angueth de Araujo |
| Third Referee: | Wallace do Couto Boaventura |
| metadata.dc.contributor.referee4: | José Pissolato Filho |
| metadata.dc.contributor.referee5: | Alexandre Piantini |
| Abstract: | Este trabalho desenvolve um conjunto de equações analíticas no domínio do tempo que permite o cálculo dos campos eletromagnéticos produzidos por uma descarga atmosférica. Inicialmente é apresentada uma revisão do tratamento deste assunto na literatura técnica, desde os trabalhos pioneiros realizados no início do século passado até as publicações mais recentes. Em seguida, são descritas as diversas características de uma descarga atmosférica, com ênfase nos parâmetros que serão utilizados nos chamados "modelos de engenharia" desenvolvidos para o cálculo de campos e tensões induzidas. São também descritas as premissas e as técnicas de cálculo adotadas no trabalho, onde são discutidas as suas implicações no cálculo dos campos eletromagnéticos. O cálculo é realizado inicialmente considerando o solo como um condutor perfeito, originando equações que serão fundamentais para o cálculo dos campos para um solo de condutividade finita. Considerando o solo como um condutor perfeito, são desenvolvidas expressões para o campo elétrico vertical, o campo elétrico radial e o campo magnético azimutal. Passa-se então à análise do efeito da condutividade finita do solo, sendo obtidas expressões analíticas para o campo elétrico radial na superfície do solo, o qual é gerado pelo campo magnético azimutal e pelo fluxo de corrente através do solo. As expressões são desenvolvidas para estímulos na forma de degrau, sendo posteriormente expandidas analiticamente para estímulos na forma de trapézio. A aplicação das expressões para estímulos de forma arbitrária é feita numericamente através da Integral de Duhamel. Ao longo de todo o trabalho, as principais expressões são verificadas através da comparação de seus resultados com os obtidos por outras técnicas, como integração numérica, Integrais de Sommerfeld ou diferença finita no domínio do tempo (FDTD). O último capítulo é dedicado à apresentação da medição do campo elétrico radial na superfície do solo, obtida através de descargas atmosféricas induzidas por foguetes, e os resultados experimentais são comparados com os resultados obtidos das expressões desenvolvidas neste trabalho. |
| Abstract: | This work develops a set of time-domain analytical equations which allows the calculation of the electromagnetic fields produced by lightning discharges. A revision of the treatment of this subject in the technical literature is presented, from the pioneering studies carried out in the beginning of the last century up to the most recent publications. In the following, the characteristics of a lightning discharge are described, highlighting the parameters used in the "engineering models" developed for the calculation of the fields and induced voltages. This description includes the basic assumptions and techniques used along the text, including a discussion on its implications in the calculation of the electromagnetic fields. The calculation is carried out initially considering perfectly conducting earth, leading to equations that are very important for the calculation of the fields for finitely conducting earth. Considering perfectly conducting earth, expressions for the vertical electric field, radial electric field and azimuthal magnetic field are developed. After that, the work addresses the effect of finitely conducting earth, leading to analytical expressions for the radial electric field at the earth surface, which is generated by the azimuthal magnetic field and by the flow of current through the earth. The equations are developed for stimuli in the shape of step, being lately expanded analytically for stimuli in the shape of trapezium. The application of the expressions for arbitrary stimuli is carried out numerically through the Duhamel Integral. Along the text, the main expressions are verified by comparing their results with results obtained from other techniques, like numeric integration, Sommerfeld Integrals or finite-difference in time-domain (FDTD). The last chapter is dedicated to present the measurement of the radial electric field at the earth surface, using rocket-triggered lightning (RTL), and the experimental results are compared with the results obtained from the expressions developed in this work. |
| Subject: | Engenharia elétrica |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8CJGSL |
| Issue Date: | 7-May-2009 |
| Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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