Detecção de barras quebradas em motores de indução utilizando sensor magnetostrictivo composto aplicado em redes de Bragg em fibras ópticas
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRJ |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/11422/8200 |
Resumo: | AC induction motors are the most common motors used in industrial motion. They are widely used in industrial applications for its simplicity, rugged design, low-cost, low maintenance and direct connection to an AC power source. However, one of the faults occurring in induction motor is the rotor bar breakage that may rapidly spread to a functional failure with catastrophic consequences. Despite the low cost of an induction motor, production losses due to a functional failure in the motor may be of the order, or greater than, the cost of the motor itself and therefore, the cost advantages that can be achieved with predictive maintenance justify research in monitoring techniques that can indicate the evolution of the conditions before a failure occurs. In this work, a magnetic sensor based on fiber Bragg grating (FBG) and magnetostrictive composite made of Terfenol-D particulates immersed in epoxy resin matrix applied to induction motor is shown to be capable of detecting rotor broken bars in high voltage induction motors, even when the motor is installed in a dangerous atmosphere, due to the insulation provided by the optical fiber sensor. To the best of our knowledge, this work demonstrates by the first time an FBG based magnetic sensor applied to monitor an induction motor with the capability to distinguish defective bars, whereas at the same time, conventional technique of current signature at low loading levels failed to indicate the motor severity. |
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Detecção de barras quebradas em motores de indução utilizando sensor magnetostrictivo composto aplicado em redes de Bragg em fibras ópticasEngenharia elétricaMotor de induçãoSensores à fibra ópticaRedes de BraggCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAAC induction motors are the most common motors used in industrial motion. They are widely used in industrial applications for its simplicity, rugged design, low-cost, low maintenance and direct connection to an AC power source. However, one of the faults occurring in induction motor is the rotor bar breakage that may rapidly spread to a functional failure with catastrophic consequences. Despite the low cost of an induction motor, production losses due to a functional failure in the motor may be of the order, or greater than, the cost of the motor itself and therefore, the cost advantages that can be achieved with predictive maintenance justify research in monitoring techniques that can indicate the evolution of the conditions before a failure occurs. In this work, a magnetic sensor based on fiber Bragg grating (FBG) and magnetostrictive composite made of Terfenol-D particulates immersed in epoxy resin matrix applied to induction motor is shown to be capable of detecting rotor broken bars in high voltage induction motors, even when the motor is installed in a dangerous atmosphere, due to the insulation provided by the optical fiber sensor. To the best of our knowledge, this work demonstrates by the first time an FBG based magnetic sensor applied to monitor an induction motor with the capability to distinguish defective bars, whereas at the same time, conventional technique of current signature at low loading levels failed to indicate the motor severity.Os motores de indução são os mais comuns utilizados na produção de movimento na indústria. Eles são amplamente utilizados por sua simplicidade, design robusto, baixo custo, baixa manutenção e conexão direta a uma fonte de alimentação de corrente alternada. Contudo, uma das falhas mais danosas que podem ocorrer no motor de indução é a ruptura da barra do rotor, pois rapidamente evolui para uma falha funcional com consequências catastróficas. Apesar do baixo custo de um motor de indução, as perdas de produção devido a uma falha funcional podem ser da ordem, ou superior, ao custo do próprio motor, portanto as vantagens de custo que podem ser obtidas com a detecção ainda incipiente do defeito justificam a pesquisa em técnicas de monitoramento que podem indicar a evolução das condições antes que a falha ocorra. Neste trabalho, é construído e demonstrado um sensor magnético, baseado em redes de Bragg, aplicadas a fibras ópticas (FBG) e compósito magnetostrictivo feito de partículas de Terfenol-D imerso em matriz de resina epóxi, que aplicado a um motor de indução é capaz de detectar barras quebradas do rotor em motores de indução de alta tensão, inclusive em atmosfera perigosa devido ao isolamento fornecido pelo sensor de fibra óptica. Até onde sabemos, este trabalho demonstra pela primeira vez um sensor magnético baseado em FBG aplicado em monitoração de um motor de indução para distinguir barras defeituosas, enquanto a técnica convencional de assinatura de corrente com baixos níveis de carga não conseguiu indicar a gravidade dos defeitos do motor.Universidade Federal do Rio de JaneiroBrasilInstituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de EngenhariaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUFRJWerneck, Marcelo Martinshttp://lattes.cnpq.br/6607351760553503Ferreira, Antônio CarlosOrlando, Marcos Tadeu D’AzeredoBieler, Geraldo2019-05-27T13:42:37Z2023-12-21T03:05:54Z2017-03info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://hdl.handle.net/11422/8200porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRJinstname:Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)instacron:UFRJ2023-12-21T03:05:54Zoai:pantheon.ufrj.br:11422/8200Repositório InstitucionalPUBhttp://www.pantheon.ufrj.br/oai/requestpantheon@sibi.ufrj.bropendoar:2023-12-21T03:05:54Repositório Institucional da UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)false |
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AC induction motors are the most common motors used in industrial motion. They are widely used in industrial applications for its simplicity, rugged design, low-cost, low maintenance and direct connection to an AC power source. However, one of the faults occurring in induction motor is the rotor bar breakage that may rapidly spread to a functional failure with catastrophic consequences. Despite the low cost of an induction motor, production losses due to a functional failure in the motor may be of the order, or greater than, the cost of the motor itself and therefore, the cost advantages that can be achieved with predictive maintenance justify research in monitoring techniques that can indicate the evolution of the conditions before a failure occurs. In this work, a magnetic sensor based on fiber Bragg grating (FBG) and magnetostrictive composite made of Terfenol-D particulates immersed in epoxy resin matrix applied to induction motor is shown to be capable of detecting rotor broken bars in high voltage induction motors, even when the motor is installed in a dangerous atmosphere, due to the insulation provided by the optical fiber sensor. To the best of our knowledge, this work demonstrates by the first time an FBG based magnetic sensor applied to monitor an induction motor with the capability to distinguish defective bars, whereas at the same time, conventional technique of current signature at low loading levels failed to indicate the motor severity. |
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