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metadata.dc.type: Tese
Issue Date: 12-Apr-2017
metadata.dc.creator: LEITE, Reinaldo Corrêa
metadata.dc.contributor.advisor1: DMITRIEV, Victor Alexandrovich
Title: Análise multifísica e experimentos em sensores ópticos usados na medição de temperatura em rotores de hidrogeradores
metadata.dc.description.sponsorship: CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
Citation: LEITE, Reinaldo Corrêa. Análise multifísica e experimentos em sensores ópticos usados na medição de temperatura em rotores de hidrogeradores. 2017. 98 f. Tese (Doutorado) – Universidade Federal do Pará, Instituto de Tecnologia, Belém, 2017. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.
metadata.dc.description.resumo: As Redes de Bragg oferecem novas possibilidades para se monitorar de forma precisa a temperatura do rotor de hidrogeradores. Dezenas de sensores podem ser montados em série em uma única fibra e ser usados para medir a temperatura em diversos pontos do enrolamento do rotor. Tais sensores são instalados diretamente na superfície do enrolamento do rotor sendo isolados termicamente do ar por uma camada de silicone. Por causa do gradiente de temperatura nesta estrutura, o sensor fica exposto a estresses termomecânicos que podem vir a deformá-lo. Como os sensores baseados em Redes de Bragg são sensíveis tanto à temperatura com à deformação mecânica, o conhecimento de cada efeito separadamente torna-se necessário para garantir que as leituras de temperatura não sejam afetadas pela deformação mecânica. Resultados experimentais obtidos em maquete que simula o enrolamento do rotor com termistores e sensores baseados em Redes de Bragg mostraram que as leituras de temperatura feitas pelos sensores ópticos à Redes de Bragg estavam cerca de 4,5°C superiores àquelas feitas pelos termistores usados como referência. Simulações multifísicas foram conduzidas para calcular a deformação e a temperatura no conjunto de montagem do sensor óptico. Os resultados teóricos e experimentais estão em acordo e mostram que o gradiente de temperatura através do conjunto de montagem do sensor óptico é suficiente causar uma deformação capaz de fazer surgir um tensão axial no sensor provocando um erro de leitura.
Abstract: Fiber Bragg gratings (FBGs) offer new possibilities to monitor accurately the rotor temperature. Dozens of sensors can be mounted in series in a single fiber and used to measure the temperature in several points of the rotor winding. Such sensors installed directly on the rotor winding surface are thermally isolated from the cooling air by a silicone layer. Because of the temperature gradient in this structure, the sensor is exposed to thermo-mechanical stresses and therefore can be deformed. Since the FBG probes are sensitive to both temperature and strain, the knowledge of each effect separately is necessary to ensure that the temperature readings are not affected by strain. Experimental results obtained in rotor winding mockup tests with thermistors and FBG sensors show that the temperature readings by the FBG are 4.5°C above the temperature defined by the thermistors which were used as references. Multi-physics simulations were carried out to calculate the strain and temperature in the FBG assembly. The theoretical and experimental results are in a good agreement and show that the temperature gradient across the FBG sensor assembly is sufficient to cause a strain that induces an axial stress in the FBG sensor causing an error in the temperature reading.
Keywords: Detectores de fibra ótica – Testes
Instrumentos de medição
Turbinas hidráulicas – Simulação por computador
Medição de temperatura
Hidrogeradores
Enrolamentos do rotor
Sensores ópticos
Redes de Bragg
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA::GERACAO DA ENERGIA ELETRICA
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pará
metadata.dc.publisher.initials: UFPA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Tecnologia
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:Teses em Engenharia Elétrica (Doutorado) - PPGEE/ITEC

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