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Descrição técnica

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Destaques técnicos

O HIFREQ calcula a distribuição da corrente em redes de condutores e placas, enterrados e aéreos, além dos potenciais escalares e dos campos elétricos e magnéticos gerados por essa corrente. Ele foi criado para resolver problemas com precisão, sem ignorar as características do solo. É possível modelar solos com qualquer número de camadas horizontais, cada uma com resistividade distinta, permissividade relativa e permeabilidade relativa. Além disso, ele pode fazer esses cálculos para condutores e placas em um meio infinito. Com HIFREQ, você pode:

• Estudar transitórios (descargas atmosféricas, surtos de correntes devido ao chaveamento ou qualquer outro surto) e perturbações em redes elétricas, estruturas e sistemas de aterramento em frequências que vão de zero a centenas de megahertz.
• Calcular a distribuição da corrente e do potencial em todos os condutores e placas, os valores dos campos eletromagnéticos no ar e no solo, e tensões ao longo de caminhos bem definidos em razão de sistemas de energia enterrados ou aéreos. Uma quantidade arbitrária de alimentação complexa por corrente, tensão e GPR pode ser especificada em locais arbitrários e diferentes do sistema. Além disso, é possível especificar a alimentação por onda plana e campo eletrostático.
• Calcular, em uma única etapa, a interferência eletromagnética de dutos, estradas de ferro, linhas de telecomunicações etc. Efeitos dos acoplamentos indutivos, capacitivos e condutivos são calculados simultaneamente.
• Analisar problemas de proteção catódica e otimizar as capacidades e localizações dos retificadores em estruturas protegidas que se estendam por centenas de quilômetros.
• Utilizar o FFTSES, uma ferramenta plenamente integrada e automatizada que aplica a Transformada de Fourier (FFT), para visualizar os campos eletromagnéticos no domínio do tempo.
• Estudar a interferência por espalhamento ou calcular distribuições de corrente em antenas tipo monopolo, quarto de onda e outras estruturas de antenas excitadas, em frequências que podem atingir um valor de centenas de megahertz.
• Calcular indução entre circuitos arbitrários em baixas e altas frequências e durante as condições de falta.
• Determinar impedâncias próprias e mútuas, assim como as capacitâncias desses circuitos independentemente de estarem localizados acima ou abaixo do solo.

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Recursos técnicos

O HIFREQ oferece a você os seguintes recursos poderosos e flexíveis:

• Escolha se o programa vai calcular a distribuição da corrente no sistema de condutores com base em um conjunto de correntes impressas ou em tensões de fonte, ou especifique as correntes nos condutores.
• Investigue separadamente os efeitos de fenômenos diferentes: escolha ignorar efeitos de indução ou a corrente de fuga no fim dos condutores, por exemplo.
• Modele estruturas de solo com camadas horizontais ou em um meio uniforme infinito.
• Selecione uma combinação de quatro métodos de alimentação de redes: injeções de corrente, tensões de fonte, energização por GPR (para a qual a tensão em um ponto é fixada a um valor especificado) e aplicação externa de campos eletromagnéticos e eletrostáticos.
• Modele transformadores monofásicos e diversos tipos de transformadores trifásicos.
• Defina cabos coaxiais ou tubulares na rede.
• Modele subestações ou linhas isoladas a gás (GIS, GIL) monofásicas ou trifásicas.
• Modele parâmetros discretos, como resistores, indutores e capacitores, dentro de um condutor.
• Suporte a condutores nus ou revestidos, maciços ou ocos.

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Informações adicionais

Alimentação por tensão:

Uma alimentação por tensão representa um modelo simples de um gerador de tensão CA. Quando especificada em um condutor, ela aumenta ao longo dele em um valor especificado pelo usuário.

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Impedâncias concentradas:

É possível definir a impedância de um condutor ao anexar a ele uma combinação em série de resistência, indutância e capacitância. O programa calcula, então, o resultado da impedância da carga na frequência da alimentação.

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Alimentação por potencial (GPR):

Uma alimentação por potencial pode ser usada para forçar o potencial escalar na superfície de um condutor (GPR) a ficar em um valor especificado pelo usuário. O fluxo da corrente no condutor é ajustado automaticamente para alcançar esse potencial.

As alimentações por tensão e potencial são usadas com as impedâncias concentradas para estabelecer níveis apropriados de corrente e tensão nas linhas de transmissão modeladas no HIFREQ. Entretanto, esse uso não está limitado a essa situação em particular. É possível usar esses recursos no HIFREQ para realizar cálculos de teoria de circuitos convencional.

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Revestimento:

No HIFREQ, todos os condutores podem ser isolados do meio por um revestimento físico (ou seja, fuga), uma camada de material dielétrico com espessura, resistividade, permissividade e permeabilidade definidas pelo usuário.

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Campo aplicado:

A resposta de uma rede de condutores à presença de um campo eletromagnético aplicado externamente pode ser bem interessante, em particular para simular os efeitos da incidência de descargas atmosféricas distantes ou perturbações geomagnéticas. O HIFREQ pode resolver esses cálculos para duas formas diferentes desses campos: um campo elétrico constante (eletrostático) ou uma onda plana eletromagnética geral. As características fornecidas pelo usuário sobre o campo elétrico aplicado no ar são usadas para calcular o campo elétrico em qualquer local e a distribuição da corrente na malha.  Os campos espalhados causados pela circulação dessa corrente podem ser obtidos.

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Transformadores:

O HIFREQ oferece modelos de transformadores monofásicos e trifásicos que facilitam o estudo dos sistemas com múltiplos níveis de tensão ou muitas outras aplicações para as quais eles são usados na indústria de energia. Dois tipos de transformadores, chamados de Ideal e Geral, podem ser definidos. O transformador Ideal é perfeito, sem perdas e infinito em termos de acoplamento mútuo; além disso, é caracterizado por uma Relação de Tensão. O transformador Geral é um modelo que considera as indutâncias própria e mútua, as resistências e o fluxo magnético da fuga. Outros transformadores, como os autotransformadores e os trifásicos, podem ser criados ao combinar vários monofásicos. Um banco de dados de transformadores pré-construídos oferece os tipos mais comuns de conexões disponíveis na indústria.

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Cabos:

Com HIFREQ, modelar cabos complexos e polifásicos é tão simples quanto modelar um único condutor maciço. O programa permite que você defina um ou mais tipos de cabo concêntrico (coaxial) ou cabo tubular (multipolar). Esses tipos de cabo podem ser atribuídos a condutores de uma rede, sendo, por sua vez, transformados em cabos. Cabos coaxiais podem consistir de até três componentes distintos (núcleo, blindagem e armação) com características elétricas arbitrárias. Cabos multipolares podem incluir qualquer quantidade de cabos coaxiais em um invólucro tipo duto, com características arbitrárias. As características do material de isolação entre os componentes do cabo e dentro desse invólucro também podem ser especificadas.

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GIS e GIL:

Subestações isoladas a gás (GIS) e linhas isoladas a gás (GIL) podem ser especificadas tão facilmente quanto os cabos, incluindo os cabos tubulares. GIS e GIL monofásicas são semelhantes a cabos, enquanto GIS e GIL trifásicas são similares aos tipos mais gerais de cabos tubulares. Modelar tais sistemas dessa forma garante uma distribuição apropriada das correntes de falta, porque o HIFREQ considera os efeitos indutivos entre os condutores internos e seus invólucros.

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Placas:

As placas metálicas podem ser usadas para formar vários tipos de objeto – tanques de transformadores, veículos, gabinetes eletrônicos, caixas metálicas etc. – sujeitos a interferência eletromagnética se estiverem nos arredores de subestações ou dentro delas.  É considerado o fluxo das correntes que passam por eles, incluindo a corrente de fuga emanada deles para o ambiente. A distribuição da corrente é determinada automaticamente ao se subdividir as placas em pequenos quadriláteros planos de metal e calcular as correntes desconhecidas aplicando a solução de onda completa com base em equações integrais. A impedância interna dessas placas é considerada nos cálculos. Junções entre fios e placas são suportadas para permitir a transferência de corrente entre eles na rede. Com esses recursos adicionados, o HIFREQ é capaz de oferecer uma modelagem precisa para uma ampla gama de problemas de combinação de placas e fios relacionada a malhas de aterramento e interferências eletromagnéticas.