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dc.creatorPacheco, Ábner Cézar Peres-
dc.date.accessioned2026-09-21T14:20:58Z-
dc.date.available2026-09-21T14:20:58Z-
dc.date.issued2026-08-17-
dc.identifier.citationPACHECO, Ábner Cézar Peres. Técnicas de Inteligência Artificial Aplicadas à otimização multiobjetivo de equipamentos eletromagnéticos saturáveis: um estudo de caso em reatores a núcleo saturado. 2026. 94 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) – Faculdade de Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2026.636.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50351-
dc.description.abstractThis thesis proposes and validates a multi-objective optimization methodology for the design of large-scale Saturated Core Reactors (SCRs), based on replacing three-dimensional Finite Element simulations with Artificial Neural Networks (ANNs) trained as surrogate models. The work begins by contextualizing the design problem of electromagnetic equipment and identifying the research gap concerning the application of ANN-based surrogate models to three-dimensional saturated magnetic structures. A reference reactor, rated at 500 kVAr in a Twin-Trippler topology, was designed, modeled in ANSYS Maxwell software, and experimentally validated through the fabrication of a physical prototype and factory acceptance electrical tests, confirming the accuracy of the adopted computational model. From a simplified model, shown to be equivalent to the detailed manufacturing model, a parametric sweep using Finite Element simulations was conducted to generate a training dataset. A comparative study among machine learning techniques demonstrated the superiority of ANNs in capturing the strongly nonlinear behavior of the equipment under deep saturation, achieving coefficients of determination (R²) above 0.96 for the reactive power and core loss objective functions. The trained ANNs were then employed to exhaustively explore a design space of more than 247 million combinations, enabling the construction of the Pareto frontier between core losses and volume within minutes of processing. The selected optimal design, validated through detailed Finite Element simulation, achieved reductions of 12.86% in magnetic core losses and 14.37% in core volume relative to the reference equipment, while preserving the rated reactive power absorption capacity within acceptable design margins. The results confirm the effectiveness of the proposed methodology as a computationally efficient and experimentally validated design tool for electromagnetic equipment operating under deep magnetic saturation.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.language.isopt_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Embargadopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/*
dc.subjectOtimizaçãopt_BR
dc.subjectOptimizationpt_BR
dc.subjectReator a Núcleo Saturadopt_BR
dc.subjectSaturated Core Reactorpt_BR
dc.subjectMétodo de Elementos Finitospt_BR
dc.subjectFinite Element Methodpt_BR
dc.subjectRede Neural Artificialpt_BR
dc.subjectArtificial Neural Networkpt_BR
dc.subjectModelo Substitutivopt_BR
dc.subjectSurrogate Modelpt_BR
dc.subjectFronteira de Paretopt_BR
dc.subjectPareto Frontierpt_BR
dc.titleTécnicas de Inteligência Artificial aplicadas à otimização multiobjetivo de equipamentos eletromagnéticos saturáveis: um estudo de caso em reatores a núcleo saturadopt_BR
dc.title.alternativeArtificial Intelligence techniques applied to multi-objective optimization of saturable electromagnetic equipment: a case study on saturable-core reactorspt_BR
dc.typeTesept_BR
dc.contributor.advisor1Santos, Ivan Nunes-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0590030130547029pt_BR
dc.contributor.referee1Rosentino Junior, Arnaldo José Pereira-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5190070034823798pt_BR
dc.contributor.referee2Saraiva, Elise-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7164916874517239pt_BR
dc.contributor.referee3Belchior, Fernando Nunes-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/5823317463324641pt_BR
dc.contributor.referee4Rezende, Paulo Henrique Oliveira-
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/2338311941319569pt_BR
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/0796804390089634pt_BR
dc.description.degreenameTese (Doutorado)pt_BR
dc.description.resumoEsta tese propõe e valida uma metodologia de otimização multiobjetivo para o projeto de Reatores a Núcleo Saturado (RNS) de grande porte, baseada na substituição de simulações tridimensionais em Elementos Finitos por Redes Neurais Artificiais (RNAs) treinadas como modelos substitutivos. Inicialmente, é apresentada uma contextualização do problema de dimensionamento de equipamentos eletromagnéticos e da lacuna de pesquisa referente à aplicação de metamodelos baseados em RNA a estruturas magnéticas saturadas tridimensionais. Um reator de referência, com potência nominal de 500 kVAr e topologia Twin-Trippler, foi projetado, modelado no software ANSYS Maxwell e validado experimentalmente por meio da fabricação de um protótipo físico e da realização de ensaios elétricos de aceitação em fábrica, confirmando a fidelidade do modelo computacional adotado. A partir de um modelo simplificado, equivalente ao modelo detalhado de fabricação, foi conduzida uma varredura paramétrica em Elementos Finitos para a geração de uma base de dados de treinamento. Um estudo comparativo entre técnicas de aprendizado de máquina demonstrou a superioridade das RNAs na representação do comportamento não linear do equipamento em saturação profunda, com coeficientes de determinação (R²) superiores a 0,96 para as funções objetivo de potência reativa e perdas no núcleo. As RNAs treinadas foram empregadas na exploração exaustiva de um espaço de busca de mais de 247 milhões de combinações, permitindo a construção da Fronteira de Pareto entre perdas e volume em poucos minutos de processamento. O projeto ótimo selecionado, validado por simulação detalhada em Elementos Finitos, apresentou reduções de 12,86% nas perdas magnéticas e de 14,37% no volume do núcleo em relação ao equipamento de referência, com preservação da capacidade nominal de absorção de potência reativa dentro de margens aceitáveis de projeto. Os resultados confirmam a eficácia da metodologia proposta como ferramenta de projeto computacionalmente eficiente e experimentalmente validada para equipamentos eletromagnéticos operando em regime de saturação profunda.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Elétricapt_BR
dc.sizeorduration109pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIApt_BR
dc.embargo.termsPatente em registro, publicação em periódico.pt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.te.2026.636pt_BR
dc.orcid.putcode227422510-
dc.crossref.doibatchidb390b474-a430-4fd5-abaa-5b6a4d50607a-
dc.subject.autorizadoEngenharia elétricapt_BR
dc.subject.autorizadoInteligência artificialpt_BR
dc.subject.autorizadoRedes neurais (Computação)pt_BR
dc.description.embargo2028-08-17-
dc.subject.odsODS::ODS 7. Energia limpa e acessível - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos.pt_BR
dc.identifier.capesdegreeprogramcode32006012001P9 -
dc.degree.levelDoutorado Acadêmicopt_BR
dc.degree.departmentFaculdade de Engenharia Elétricapt_BR
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