Desenvolvimento e aplicações de sensores a fibra ótica para instrumentação de máquinas elétricas

• Autor(a) principal: Pelegrin, Jessé de
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28961
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MATERIAIS ELETRICOS; Máquinas elétricas - Temperatura; Detectores ópticos; Fibras ópticas; Motores elétricos - Efeito da alta temperatura; Fibras de carbono; Localização de falhas (Engenharia); Motores elétricos de indução - Testes; Manutenção; Electric machinery - Temperature; Optical detectors; Optical fibers; Electric motors - Effect of high temperatures on; Carbon fibers; Fault location (Engineering); Electric motors, Induction - Testing; Maintenance; Engenharia Elétrica

Esta tese apresenta novos métodos para monitorar temperatura e deformação dinâmica em má- quinas elétricas rotativas usando dois sensores de fibra óptica: 1) com redes de Bragg (FBG) encapsulado em polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP) e 2) com sensores de temperatura distribuídos (DTS). Em máquinas elétricas, altas temperaturas e vibrações, se não detectadas precocemente, podem desgastar o isolamento elétrico, aumentando o risco de falhas de curto-circuito nas bobinas do estator. Esta tese é uma coleção de quatro artigos publicados: os dois primeiros são com sensores baseados em FBG, e os dois últimos com sensores baseados em DTS. Devido os sensores serem mecanicamente frágeis a tensões de cisalhamento, os encapsulamentos de CFRP conferem-lhes robustez sem alterar significativamente sua sensibilidade. O primeiro sensor FBG foi construído em forma do núcleo do estator de um motor de indução trifásico (MIT), e este projeto foi patenteado. A dinâmica do motor operando com rolamentos novos e danificados, em vazio e com carga, foram avaliados em ambiente industrial. O segundo sensor FBG foi projetado para operar em contato com o rolamento. Além de permitir rápida instalação, a detecção dos defeitos concentram-se no mensurando. Na análise de defeitos de rolamento, os resultados dos testes foram consistentes com os resultados teóricos para ambos os sensores FBG. No terceiro artigo o objetivo foi monitorar a temperatura usando um sensor DTS na região final da barra do estator de um gerador de 355 MW que superaquece e tem dimensões inferiores a 50 cm. No entanto, o equipamento de aquisição do sensor DTS não detecta com precisão os sinais com resolução espacial abaixo de 1 m. Para superar este problema, um algoritmo de reconstrução de sinal baseado em deconvolução de sinal por total variation foi usado, permitindo medições em comprimentos de até 15 cm. O quarto artigo focou na mapeamento de um MIT de 20 cv operando na indústria papeleira. A instrumentação DTS é realizada em todas as ranhuras do núcleos do estator com fibra ótica revestida com Teflon ® 900 m, para identificar regiões quentes. Os resultados alcançados nos trabalhos demonstraram o potencial dos métodos propostos para o monitoramento contínuo e temperatura e deformação dinâmica em máquinas elétricas.