DedicatóriaA meus pais, Jorge e Vera. AgradecimentosPrimeiramente a Deus, pela misericórdia e graça que me alcançou e alcança a todo o que nele crê.Aos meus pais e a minha irmã, por estarem sempre comigo em qualquer situação.Aos grandes amigos, que não desistiram de serem meus grandes amigos.Ao professor Ruy Alberto Corrêa Altafim, pelo incentivo na realização deste projeto; ao professor Ruy Alberto Pisani Altafim pelo apoio. À professora Cacilda de Jesus Ribeiro, por conceder os sensores padrão na medição das descargas parciais.Ao professor Paulo Roberto Veronese, pela ajuda no desenvolvimento dos circuitos eletrônicos. Ao professor Marcelo Basílio Joaquim, pela ajuda no processamento de todas as medidas.À FAPESP, pela concessão da bolsa de mestrado e o auxílio de reserva técnica. À companhia ELEKTRO e a ANEEL, pelo financiamento do projeto.Por fim, a todos que contribuíram direta e indiretamente para a realização deste trabalho. A detecção de descargas parciais em transformadores consiste em importante metodologia de manutenção preventiva e preditiva. Neste contexto, a proposta desta pesquisa com o uso de sensores acústicos de piezoeletreto apresenta-se como um tema original e altamente relevante no desenvolvimento da tecnologia brasileira. A multidisciplinaridade do tema exigiu a realização de uma extensa pesquisa bibliográfica envolvendo os temas descargas parciais, métodos de detecção das descargas, piezeletricidade, eletretos, piezoeletretos, técnicas de manufatura do piezoeletreto proposto para a detecção de descargas e ferramentas de processamento de sinais, sendo a principal a deconvolução homomórfica. O Trabalho evoluiu para a elaboração de um primeiro protótipo laboratorial, constituído basicamente de um sensor piezoeletreto e um circuito amplificador, ambos abrigados em um invólucro metálico para assegurar uma blindagem eletromagnética. Os primeiros ensaios, em face da característica "sui generis" do protótipo, apontaram para a necessidade de novos circuitos e aprimoramento das metodologias desses ensaios laboratoriais, as quais também fazem parte do escopo deste trabalho. O desenvolvimento de um sistema de alta tensão autônomo, eletromagneticamente blindado e gerador de descargas elétricas impulsivas é um exemplo dos circuitos mencionados. A nova metodologia de testes buscou apresentar a evolução do comportamento acústico de uma descarga em diferentes ambientes, isto é, desde sinais sem ecos até sinais carregados com ecos e distorcidos pelo meio. Finalizando o trabalho, outra contribuição importante foi a decisão de analisar os sinais acústicos das descargas parciais pela deconvolução homomórfica, que mostrou ser essencial na remoção de ecos e na reconstrução do sinal acústico original. EpígrafePalavras Chave: Descargas parciais. Detecção acústica de descargas parciais. Partial discharges acoustic detection is a very important preventive and predictive maintenance tool for transformers. In this research, a new acoustic piezoelectric sensor, based in Brazilian technology, was presented. However, be...
Piezoelectrets from thin electrically charged cellular polypropylene-foam films have been suggested for numerous transducer applications, such as force sensors for keyboards, flat microphones for conference environments, or devices for ultrasound generation and detection. In addition to polypropylene piezoelectrets, other materials systems -such as thermo-fused polymer-film stacks -were developed in order to generate piezoelectrets that are thermally more stable and contain geometrically well-controlled air cavities. Here, we demonstrate the viability of the recently developed piezoelectret systems that had been prepared by thermo-lamination with templates for the acoustical detection of electric discharges in air. Furthermore, we show that the resonance behavior of the air cavity in which the electric discharge occurs can also be assessed from the acoustic signal. For the experiments, a transducer prototype with a preamplifier directly connected to the laminated piezoelectret sensor inside an electrically shielded package was developed. Reproducible sound measurements according to the ASTM E976-10 standard were performed with the transducer prototype. The prototype was later employed in acoustical measurements of electric discharges in an air gap inside an acoustical chamber -in order to reduce external noise -and in a metallic chamber for reducing electrical interference. The recorded signals were compared by means of Fast-Fourier-Transform (FFT) analysis.
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