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http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9HZGTP
Type: | Dissertação de Mestrado |
Title: | Modelagem do canal de descargas atmosféricas utilizando a teoria de linhas de transmissão |
Authors: | Thiago Candido Moratti Cardoso |
First Advisor: | Alberto Resende de Conti |
First Referee: | Silverio Visacro Filho |
Second Referee: | Fernando Henrique Silveira |
Third Referee: | Rafael Silva Alípio |
Abstract: | Neste trabalho estuda-se a representação do canal de descargas atmosféricas utilizando-se a teoria de linhas de transmissão, tendo como foco modelos que tratam a corrente de retorno como o resultado da descarga para a terra de uma linha de transmissão previamente carregada. Modelos disponíveis na literatura que utilizam esta representação foram apresentados, implementados e analisados, sendo verificada a consistência das considerações e simplificações feitas pelos autores em seus trabalhos originais. Estudos adicionais foram realizados para investigar as principais potencialidades e limitações deste tipo de representação para o canal de descarga. A fim de buscar uma alternativa para algumas das limitações encontradas nos modelos investigados, um modelo de corrente de retorno baseado na teoria de linhas de transmissão foi elaborado. Este modelo utilizou o Método de Simulação de Cargas para o cálculo das capacitâncias por unidade de comprimento da linha, sendo a indutância calculada a partir da velocidade de propagação da onda de corrente e das capacitâncias previamente calculadas. A resistência por unidade de comprimento da linha foi considerada não-linear e variável no tempo, sendo utilizado para isto um equacionamento baseado na expansão radial do canal de descargas elétricas de pequena extensão. O efeito corona foi levado em consideração por meio de uma abordagem simplificada baseada em uma geometria coaxial e na hipótese de que o acúmulo de cargas na vizinhança do canal de descarga possa ser representado como um aumento em sua capacitância. O modelo proposto se mostrou capaz de reproduzir satisfatoriamente as principais características associadas a descargas atmosféricas subsequentes, tanto no que diz respeito à corrente de retorno quanto no que se refere aos campos eletromagnéticos associados ao fenômeno. |
Abstract: | In this work an investigation is presented on the representation of the lightning return-stroke channel using transmission line theory, with focus on models that treat the return-stroke current as the result of the discharge to ground of an initially charged line. Models available in the literature that use this representation were presented, implemented and analyzed. The consistency of the evaluated models was tested by checking the assumptions made by the authors in their original works. Additional studies were made to identify the main potentialities and limitations of this type of representation for the lightning channel. To overcome some of the limitations identified in the investigated models, a return-stroke model based on transmission line theory was formulated. This model used the Charge Simulation Method for calculating the per-unit-length capacitance of the line, with the inductance being calculated from the assumed propagation speed and the previously calculated capacitance values. The per-unit-length resistance of the line was assumed to be nonlinear and time variant. For such, an equation based on the radial expansion of spark channels was used. Corona was taken into account by means of a simplified approach based on a coaxial geometry, assuming that the accumulation of charges in the vicinity of the lightning channel can be represented as an increase in the line capacitance. The proposed model was shown to be able to reproduce with reasonable accuracy currents and electromagnetic fields associated with subsequent strokes of lightning. |
Subject: | Raio Engenharia elétrica |
language: | Português |
Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Publisher Initials: | UFMG |
Rights: | Acesso Aberto |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9HZGTP |
Issue Date: | 27-Feb-2014 |
Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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