Effect of water on electrical properties of Refined, Bleached, and Deodorized Palm Oil (RBDPO) as electrical insulating material

This paper describes the properties of refined, bleached, deodorized palm oil (RBDPO) as having the potential to be used as insulating liquid. There are several important properties such as electrical breakdown, dielectric dissipation factor, specific gravity, flash point, viscosity and pour point of RBDPO that was measured and compared to commercial mineral oil which is largely in current use as insulating liquid in power transformers. Experimental results of the electrical properties revealed that the average breakdown voltage of the RBDPO sample, without the addition of water at room temperature, is 13.368 kV. The result also revealed that due to effect of water, the breakdown voltage is lower than that of commercial mineral oil (Hyrax). However, the flash point and the pour point of RBDPO is very high compared to mineral oil thus giving it advantageous possibility to be used safely as insulating liquid. The results showed that RBDPO is greatly influenced by water, causing the breakdown voltage to decrease and the dissipation factor to increase; this is attributable to the high amounts of dissolved water

Design, taking into account the partial discharges phenomena, of the electrical insulation system (EIS) of high power electrical motors for hybrid electric propulsion of future regional aircrafts

La réduction des émissions de CO2 est un enjeu majeur pour l'Europe dans les années à venir. Les transports sont aujourd'hui à l'origine de 24% des émissions globales de CO2. L'aviation ne représente que 2% des émissions globales de CO2. Cependant, le trafic aérien est en pleine expansion et, déjà, des inquiétudes apparaissent. A titre d'exemple, en Suède, depuis les années 1990, les émissions de CO2 dues au trafic aérien ont augmenté de 61%. Ce constat explique l'apparition du mouvement "Flygskam" qui se repend dans de plus en plus de pays Européen. C'est dans ce contexte que l'Union Européenne a lancé en septembre 2016 le projet Hybrid Aircraft Academic research on Thermal and Electrical Components and Systems (HASTECS). Le consortium regroupe différents laboratoires et Airbus. Ce projet s'inscrit dans le programme "Clean Sky 2" qui vise à développer une aviation plus verte. L'objectif ambitieux est de réduire de 20% les émissions de CO2 et le bruit produits par les avions d'ici 2025. Pour cela, le consortium étudie une architecture hybride de type série. La propulsion est assurée par des moteurs électriques. Deux cibles ont été définies. En 2025, les moteurs doivent atteindre une densité de puissance de 5kW/kg, système de refroidissement inclus. En 2035, la densité de puissance des moteurs sera doublée pour atteindre 10kW/kg. Pour atteindre ces cibles, le niveau de tension sera considérablement augmenté, au-delà du kilovolt. Le risque de décharges électriques dans les stators des moteurs électriques est considérablement accru. L'objectif de cette thèse est de mettre au point un outil d'aide au design du Système d'Isolation Electrique (SIE) primaire du stator de moteur électrique piloté par convertisseur. Elle est découpée en cinq parties. La première partie commence par préciser les enjeux et défis d'une aviation plus verte. Le SIE du stator de moteur électrique est développé. Enfin, les contraintes qui s'appliquent sur le SIE dans l'environnement aéronautique sont identifiées. La deuxième partie présente les différents types de décharges électriques que l'on peut retrouver. Le principal risque vient des Décharges Partielles (DP) qui détériorent peu à peu le SIE. Le principal mécanisme pour expliquer l'apparition des DP est l'avalanche électronique. Le critère de Paschen permet d'évaluer le Seuil d'Apparition des Décharges Partielles (SADP). Différentes techniques permettent de détecter et mesurer l'activité des DP. Des modèles numériques permettent d'évaluer le SADP. La troisième partie présente une méthode originale pour déterminer les lignes de champ électrique dans un problème électrostatique. Elle n'utilise qu'une formulation en potentiel scalaire. La quatrième partie présente une étude expérimentale pour établir une correction du critère de Paschen. Un bobinage de moteur électrique est très loin des hypothèses dans lesquelles ce critère a été originellement défini. Enfin, la cinquième partie est consacrée à l'élaboration de l'outil d'aide au design du SIE. Des abaques sont construites afin de fournir des recommandations sur le dimensionnement des différents isolants dans une encoche de stator. Une réduction du SADP due à une variation combinée de la température et de la pression est prise en compte.Reducing CO2 emissions is a major challenge for Europe in the years to come. Nowadays, transport is the source of 24% of global CO2 emissions. Aviation accounts for only 2% of global CO2 emissions. However, air traffic is booming and concerns are emerging. For instance, CO2 emissions from air traffic have increased by 61% in Sweden since the 1990s. This explains the emergence of the "Flygskam" movement which is spreading in more and more European countries. It is in this context that the European Union launched in September 2016 the project Hybrid Aircraft Academic research on Thermal and Electrical Components and Systems (HASTECS). The consortium brings together different laboratories and Airbus. This project is part of the program "Clean Sky 2" which aims to develop a greener aviation. The ambitious goal is to reduce CO2 emissions and the noise produced by aircraft by 20% by 2025. To do that, the consortium is studying a serial hybrid architecture. Propulsion is provided by electric motors. Two targets are defined. In 2025, the engines must reach a power density of 5kW/kg, including the cooling system. In 2035, the power density of the engines will be doubled to reach 10kW/kg. To reach these targets, the voltage level will be considerably increased, beyond one kilovolt. The risk of electric discharges in the stators of electric motors is considerably increased. The objective of this thesis is to develop a tool to assist in the design of the primary Electrical Insulation System (EIS) of the stator of an electric motor controlled by a converter. It is organized in 5 parts. The first part begins by clarifying the issues and challenges of a greener aviation. The electric motor stator EIS is developed. Finally, the constraints that apply to the EIS in the aeronautical environment are identified. The second part presents the different types of electric discharges that can be found. The main risk comes from Partial Discharges (PD) which gradually deteriorate the EIS. The main mechanism for explaining the appearance of PD is the electronic avalanche. The Paschen criterion makes it possible to evaluate the Partial Discharge Inception Voltage (PDIV). Different techniques are used to detect and measure the activity of PD. Numerical models are used to evaluate the PDIV. The third part presents an original method for determining the electric field lines in an electrostatic problem. It only uses a scalar potential formulation. The fourth part presents an experimental study to establish a correction of the Paschen criterion. An electric motor winding is very far from the hypotheses in which this criterion was originally defined. Finally, the fifth part is devoted to the development of the SIE design aid tool. Graphs are generated to provide recommendations on the sizing of the various insulators in a stator slot. A reduction in the PDIV due to a combined variation in temperature and pressure is taken into account

Novel neural approaches to data topology analysis and telemedicine

1noL'abstract è presente nell'allegato / the abstract is in the attachmentopen676. INGEGNERIA ELETTRICAnoopenRandazzo, Vincenz

Soluciones innovadoras basadas en la aplicación de pulsos eléctricos de alto voltaje para mejorar la extracción y liberación de compuestos de interés producidos por microorganismos

Los cultivos microbianos como las levaduras y las microalgas representan una fuente muy prometedora para obtener productos de alto valor como pigmentos. Además, algunos procesos de la industria alimentaria se basan en la liberación de ciertos componentes de microorganismos, como es el caso de la “crianza sobre lías” de los vinos, en el cuál las manoproteinas son liberadas de la pared celular de Saccharomyces cerevisiae. Aunque algunos de estos componentes de alto valor son liberados al medio durante el metabolismo normal, la mayoría permanecen dentro de las células. La recuperación de estos componentes que están encerrados intracelularmente debería ocurrir a través de un proceso de bio-refinería sostenible y verde en el que la técnica de desintegración celular usada para mejorar la eficiencia de la etapa de extracción juega un papel principal. Los Pulsos Eléctricos de Alto Voltaje (PEAV) es una tecnología no térmica que produce el incremento de la permeabilidad de la membrana citoplasmática al paso de iones y macromoléculas. Por lo tanto, el tratamiento de PEAV mejora el fenómeno de transferencia de masa a través de la membrana citoplasmática porque esta pierde su permeabilidad selectiva después del tratamiento. El objetivo de esta Tesis Doctoral fue evaluar el potencial de la tecnología de PEAV para mejorar la extracción de compuestos intracelulares de interés de levaduras y microalgas. Se estudió: la liberación de manoproteinas de la levadura S. cerevisiae, la extracción de carotenoides de la levadura Rhodotorula glutinis y la extracción de pigmentos como ficocianina, ficoeritrina y carotenoides de las microalgas: Artrosphira platensis, Porphyridium cruentum y Haematococcus pluvialis respectivamente. La electroporación de la membrana citoplasmática de S. cerevisiae desencadenó la autolisis y aceleró la liberación de manoproteinas de la pared celular de la levadura durante la incubación. La autolisis inducida por PEAV y la subsiguiente liberación de manoproteinas fue más rápida a altas temperaturas y pHs, y bajas concentraciones de etanol. La mejora de la liberación de manoproteinas por PEAV se asoció al hecho de que el tratamiento facilitó la liberación de enzimas de las vacuolas y el subsiguiente acceso de dichas enzimas a la pared celular. Se detectó una alta concentración de β-glucanasa y proteasa en el medio extracelular que contenía células de S. cerevisiae tratadas por PEAV en comparación con el control. Así mismo, los PEAV aceleraron la liberación de manoproteinas durante la “crianza sobre lías” del vino Chardonnay sin afectar negativamente a sus propiedades fisicoquímicas. Las manoproteinas liberadas de las células de S. cerevisiae tratadas por PEAV mostraron propiedades funcionales similares en el vino que las manoproteinas liberadas durante la autolisis natural. Por otro lado, la electroporación de biomasa fresca de levadura R. glutinis fue inefectiva para extraer carotenoides usando etanol como solvente. Sin embargo, la incubación durante 24 horas de las células electroporadas de R. glutinis en un medio acuoso permitió la extracción de carotenoides en etanol. Este efecto fue también observado cuando las células fueron liofilizadas después de la incubación en medio acuoso. La necesidad de la incubación en medio acuoso para la extracción de carotenoides fue atribuida a la acción de las esterasas que causarían la disociación de los carotenoides unidos a las estructuras celulares. Una alta concentración de esterasas, cuya actividad disminuyó en presencia de etanol, fue detectada en el medio extracelular que contenía células de R. glutinis tratadas por PEAV. Finalmente, los tratamientos de PEAV permitieron la recuperación de Cficocianina de biomasa fresca de la microalga A. platensis usando agua como solvente con mejor pureza que los extractos obtenidos usando molino de perlas. La eficacia de los tratamientos de PEAV en los rendimientos de extracción fue altamente dependiente de la temperatura de aplicación. Por otro lado, la electroporación de la microalga P. cruentum estuvo influenciada por la intensidad del campo eléctrico y el tiempo de tratamiento y permitió la extracción de ficoeritrina. La liberación de este pigmento de las células tratadas por PEAV al medio acuoso requirió en todos los casos un tiempo de demora que indicaría la necesidad de la disociación de la ficobiliproteina de las estructuras celulares, que se asumió que estaba relacionada con el efecto de la autolisis desencadenada por los PEAV. De forma similar a R. glutinis, la electroporación de la biomasa fresca de la microalga H. pluvialis fue inefectiva para extraer el carotenoide astaxantina usando etanol como solvente. Sin embargo, el tratamiento de PEAV de la biomasa fresca seguido de la incubación en el propio medio de crecimiento permitió la extracción de este compuesto en etanol. Como se detectó principalmente astaxantina en forma libre en los extractos en vez de formando ésteres, se pensó que también la actividad esterasa estaba involucrada en el efecto observado. <br /

HASTECS: Hybrid Aircraft: reSearch on Thermal and Electric Components and Systems

In 2019, transportation was the fastest growing sector, contributing to environmental degradation. Finding sustainable solutions that pollute less is a key element in solving this problem, particularly for the aviation sector, which accounts for around 2-3% of global CO2 emissions. With the advent of Covid-19, air traffic seems to have come to a fairly permanent halt, but this pandemic reinforces the need to move towards a "cleaner sky" and respect for the environment, which is the objective of the Clean Sky2 program (H2020 EU), the context in which the HASTECS project has been launched in September 2016

Advances in Supercapacitor Technology and Applications

Energy storage is a key topic for research, industry, and business, which is gaining increasing interest. Any available energy-storage technology (batteries, fuel cells, flywheels, and so on) can cover a limited part of the power-energy plane and is characterized by some inherent drawback. Supercapacitors (also known as ultracapacitors, electrochemical capacitors, pseudocapacitors, or double-layer capacitors) feature exceptional capacitance values, creating new scenarios and opportunities in both research and industrial applications, partly because the related market is relatively recent. In practice, supercapacitors can offer a trade-off between the high specific energy of batteries and the high specific power of traditional capacitors. Developments in supercapacitor technology and supporting electronics, combined with reductions in costs, may revolutionize everything from large power systems to consumer electronics. The potential benefits of supercapacitors move from the progresses in the technological processes but can be effective by the availability of the proper tools for testing, modeling, diagnosis, sizing, management and technical-economic analyses. This book collects some of the latest developments in the field of supercapacitors, ranging from new materials to practical applications, such as energy storage, uninterruptible power supplies, smart grids, electrical vehicles, advanced transportation and renewable sources

Pameran Reka Cipta, Penyelidikan dan Inovasi (PRPI) 2009

PRPI 2009 kini telah memasuki tahun penganjurannya yang ke-7. Pameran penyelidikan di UPM telah bermula sejak tahun 1997 semasa Exhibition & Seminar Harnessing for Industry Advantage. Pada tahun 2002, Pameran Reka Cipta dan Penyelidikan (PRP) buat pertama kali telah diadakan dengan menggunakan konsep pertandingan hasil projek penyelidikan yang telah dijalankan oleh para penyelidik UPM. Kejayaan penganjuran PRP 2002 telah merintis usaha untuk menjadikannya sebagai aktiviti tahunan UPM dan ianya terus berkembang sejajar dengan nama baharunya yang ditukar kepada Pameran Reka Cipta, Penyelidikan dan Inovasi yang bermula penganjurannya pada tahun 2005. Sebagai kesinambungan daripada kejayaan penganjuran PRPI 2006, 2007 dan 2008 yang lalu dan status UPM sebagai salah sebuah Universiti Penyelidikan, PRPI 2009 kali ini yang merupakan pameran penyelidikan yang terbesar di UPM terus dilaksanakan dengan aspirasi dan semangat yang lebih jitu. Pameran ini juga menjadi pelantar kepada para penyelidik untuk mengenengahkan hasil penyelidikan yang dijalankan dan penemuan baharu kepada umum. Di samping itu ianya juga menjadi penanda aras terhadap kualiti sesuatu projek penyelidikan bagi melayakkan para penyelidik UPM untuk menyertai pameran di peringkat kebangsaan dan seterusnya antarabangsa. Adalah diharapkan pelaksanaan PRPI 2009 ini akan dapat menyemarakkan budaya penyelidikan di kalangan staf dan juga pelajar UPM sekaligus menjadikan UPM sebagai Universiti Penyelidikan yang cemerlang di negara ini

A study of the solar energy systems and storage devices

Includes abstract.Includes bibliographical references.Following the 2008 severe electricity shortage in South Africa, domestic and industrial users faced incessant periods of blackouts. It is generally believed to be associated with lack of generation capacity. Since then research efforts have been directed towards boosting the generation capacity of the South African network by investing in a mix of power generation projects which include coal, nuclear and renewable energy schemes such as solar and wind. The renewable energy resources are considered a more viable option because of their many advantages such as lower greenhouse gas emissions, inexhaustible, reliable and even cheaper energy cost on the long term. Africa has huge potentials of solar power because of the abundance of direct sunshine in most days of the year. The rising cost of the fossil electricity has made the solar power an attractive option bearing in mind that the cost of the solar power has plummeted steadily in the past few years. Two main technologies are prevalent in the solar power research. These are photovoltaic (PV) systems and the concentrated solar power (CSP). The PV systems are made of solar panels and power electronic circuits. They are mostly economical in small residential units. The CSPs on the other hand which are made of solar field, thermal storage and steam turbine/generator units are economical only in large scale. In this thesis, a 2.5 kW Residential PV system and a 100 MW Molten Salt Power Tower Concentrated Solar Power were developed. The technical model of the photovoltaic panel and the power electronic circuits that connect it to the grid were also developed with Matlab/Simulink while the economic simulation of the PV, as well as the Concentrated Solar Power were carried out with Systems Advisor Model (SAM) using the climate data of Cape Town. The simulation results of this work compared the cost of PV electricity first with Renewable Energy Feed-in Tariff (REFIT) of National Energy Regulator of South Africa (NERSA), and then with the residential tariff charged by the City of Cape Town. Also the cost of electricity using CSP is compared NERSA`s REFIT. Finally the cost of PV electricity is compared with that of CSP. We therefore conclude that, with government incentives, CSP and PV are viable technologies however electricity produced by CSP is cheaper than that of the PV