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dc.creatorKuhn, Gustavo Gomes-
dc.date.accessioned2021-01-04T00:37:46Z-
dc.date.available2021-01-04T00:37:46Z-
dc.date.issued2020-10-27-
dc.identifier.citationKUHN, Gustavo Gomes. Dispositivo fotorrefrativo revestido de material compósito para medição simultânea de vibração e temperatura em núcleo de transformadores. 2020. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2020.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/23667-
dc.description.abstractThis work presents studies on the identification of mechanical vibrations and temperature originating in the iron core of a three-phase dry transformer. Different frequency components can generate losses and damages through mechanical vibrations. The loss of insulation causes major failures such as short circuits, which end up generating losses to energy concessionary and mainly to final consumers. Unlike commercial electrical sensors, which are attached to the transformer’s external housing, this study proposes the application of Bragg gratings in optical fiber (FBG) as sensor elements applied directly to the core, simultaneously monitoring dynamic vibration and temperature. Also compared to traditional electrical sensors (strain gages), FBGs sensors do not suffer electromagnetic interference, and can be applied internally to the transformer without optical signal attenuation. In addition, it monitors vibration directly at the main causative source, which is the iron core. As the sensor is exposed to a hostile environment, a carbon fiber reinforced composite device is designed to protect the optical fiber. The optical sensors were coated by the composite, which also has the function of improving the sensitivity to dynamic deformation of the sensor. The part geometry has a spring shape that guarantees this increase in sensitivity by approximately 12.3 % for the 120 Hz mechanical fundamental frequency component. For the measurement of temperature and vibration, two multiplexed sensors with different wavelengths were used. The temperature compensation of the strain sensor was also performed. Electrical tests on a 3 kVA three-phase dry transformer were carried out with different types of electrical loads. The Frequency Response Function (FRF) was used to present the dynamic deformation results and compare the FRFs of sensors glued freely to the core with the embedded sensors. The quick coupling device, in the experimental tests, obtained an average sensitivity increase ratio of 32 % in relation to the non-encapsulated sensor. Thus, direct application to the iron core of three-phase dry transformers was shown to be feasible.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/pt_BR
dc.subjectTransformadores elétricospt_BR
dc.subjectVibração - Mediçãopt_BR
dc.subjectTemperatura - Mediçãopt_BR
dc.subjectFibras ópticaspt_BR
dc.subjectFibras de carbonopt_BR
dc.subjectDetectores ópticospt_BR
dc.subjectSistemas de energia elétricapt_BR
dc.subjectDeformações térmicas - Equipamento elétricopt_BR
dc.subjectSimulação por computadorpt_BR
dc.subjectElectric transformerspt_BR
dc.subjectVibration - Measurementpt_BR
dc.subjectTemperature - Measurementpt_BR
dc.subjectOptical fiberspt_BR
dc.subjectCarbon fiberspt_BR
dc.subjectOptical detectorspt_BR
dc.subjectElectric power systemspt_BR
dc.subjectThermal stresses - Electric equipmentpt_BR
dc.subjectComputer simulationpt_BR
dc.titleDispositivo fotorrefrativo revestido de material compósito para medição simultânea de vibração e temperatura em núcleo de transformadorespt_BR
dc.title.alternativePhotorefractive device coated composite material for simultaneous measurement of vibration and temperature in transformers iron corept_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.description.resumoEste trabalho apresenta estudos sobre a identificação de vibrações mecânicas e temperatura originadas no núcleo de ferro de um transformador trifásico à seco. Diferentes componentes de frequência podem gerar perdas e danos por meio de vibrações mecânicas. A perda de isolamento provoca falhas como curtos-circuitos, que acabam gerando prejuízos às concessionárias de energia e principalmente aos consumidores finais. Diferentemente dos sensores elétricos comerciais, que são acoplados na carcaça externa do transformador, esse estudo propõe a aplicação de redes de Bragg em fibra ótica (FBG) como elementos sensores aplicados diretamente ao núcleo, monitorando de forma simultânea vibração e temperatura. Também comparados aos sensores elétricos tradicionais (strain gages), os sensores FBGs não sofrem interferência eletromagnética, podendo ser aplicados internamente ao transformador sem atenuações do sinal ótico. Além disso, monitora a vibração diretamente na principal fonte causadora, que é o núcleo de ferro. Como o sensor fica exposto a um ambiente hostil, um dispositivo em compósito reforçado de fibra de carbono foi projetado para proteger a fibra ótica. Os sensores óticos foram revestidos pelo compósito, que também tem a função de melhorar a sensibilidade à deformação do sensor. A geometria da peça tem um formato de mola que garante esse aumento na sensibilidade em aproximadamente 12,3 % para a componente de frequência fundamental mecânica de 120 Hz. Para a medição da temperatura e vibração foram utilizados dois sensores multiplexados com comprimentos de onda diferentes. A compensação da temperatura do sensor de deformação também foi realizada. Ensaios elétricos em um transformador trifásico à seco de 3 kVA foram realizados com diferentes tipos de cargas elétricas. A Função da Resposta em Frequência (FRF) foi utilizada para apresentação dos resultados de deformação e comparação das FRFs de sensores colados livremente no núcleo com os sensores embebidos em fibra de carbono. O dispositivo de engate rápido, nos testes experimentais, obteve uma relação média de incremento de sensibilidade de 32 % em relação ao sensor não encapsulado. Dessa forma, mostrou-se viável a aplicação direta no núcleo de ferro de transformadores trifásicos à seco.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0000-0002-7586-3674pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1638469780688893pt_BR
dc.contributor.advisor1Silva, Jean Carlos Cardozo da-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0003-2310-9159pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9949032159595994pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Sousa, Kleiton de Morais-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0003-0060-3875pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5409590007366145pt_BR
dc.contributor.referee1Dartora, Cesar Augusto-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0001-5110-5214pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9823126897769892pt_BR
dc.contributor.referee2Silva, Jean Carlos Cardozo da-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0003-2310-9159pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/9949032159595994pt_BR
dc.contributor.referee3Rambo, Marcos Vinicio Haas-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0001-7793-0909pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/1121386710402716pt_BR
dc.contributor.referee4Oliveira, Sergio Vidal Garcia-
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0002-2862-3870pt_BR
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/7485662763949116pt_BR
dc.contributor.referee5Oliveira, Valmir de-
dc.contributor.referee5IDhttps://orcid.org/0000-0001-5731-6127pt_BR
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/1276189869170012pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrialpt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICApt_BR
dc.subject.capesEngenharia Elétricapt_BR
Aparece nas coleções:CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial

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