Título
[pt] DESENVOLVIMENTO DE UM SENSOR DE CAMPO MAGNÉTICO BASEADO EM FIBRAS ÓPTICAS PARA A MONITORAÇÃO EM HIDROGERADORES
Título
[en] OPTICAL FIBER MAGNETIC FIELD SENSOR FOR HYDRO GENERATORS
Autor
[pt] SULLY MILENA MEJIA QUINTERO
Vocabulário
[pt] SENSOR DE CAMPO MAGNETICO
Vocabulário
[pt] MONITORAMENTO DE HIDROGERADORES
Vocabulário
[pt] FIBRAS OPTICAS MICROESTRUTURADAS
Vocabulário
[pt] REDES DE BRAGG EM FIBRAS OPTICAS
Vocabulário
[en] MAGNETIC FIELD SENSOR
Vocabulário
[en] MONITORING SYSTEMS FOR HYDRO GENERATOR
Vocabulário
[en] MICROSTRUCTURED OPTICAL FIBERS
Vocabulário
[en] BRAGG NETWORKS IN OPTICAL FIBERS
Resumo
[pt] Esta tese trata do desenvolvimento de sensores para a monitoração do fluxo de campo magnético utilizando fibras ópticas. A principal motivação reside no uso destes sensores no control da condição de hidrogeradores. Duas tecnologias de sensoriamento com fibras ópticas são exploradas. A primeira baseia-se no uso de redes de Bragg e a segunda no emprego de interferômetros modais em fibras ópticas microestruturadas que apresentam alta birefringência. Em ambos os casos as fibras são recobertas por uma camada de material compósito magnetoestrictivo, que responde ao campo magnético deformando-se. Esta deformação é transferida para a rede de Bragg ou para a fibra microestruturada, produzindo uma resposta dependente do campo magnético. Os sensores desenvolvidos são leves e compactos. O sensor baseado em redes de Bragg, de formato cilíndrico com 1,5 mm de diâmetro e 7 mm de comprimento, passou por testes estáticos em campos magnéticos de até 750 mT tendo apresentado uma resolução de 0,3 mT. Testes dinâmicos foram realizados em um rotor de bancada desbalanceado e os resultados obtidos comparados com os fornecidos por um sensor magnético de efeito Hall mostrando excelente concordância. O sensor a fibra óptica interferométrico foi caracterizado estaticamente, tendo apresentado uma sensibilidade ao campo magnético duas vezes superior à do sensor baseado em redes de Bragg.
Resumo
[en] This work explores the use of optical fiber sensors for the measurement of magnetic fields. In focus are applications in the condition monitoring of hydrogenerators, in particular for the measurement of the air gap, which consists in the space between rotor and stator of the synchronous machine. Two different fiber optic sensing principles were employed to develop magnetic field sensors. The first was based on fiber Bragg gratings and the second on an in-fiber modal interferometer, where the two orthogonally polarized modes of a high birefringent microstructured fiber generate fringes over the optical spectrum of a broad band source. In both cases, the fibers are coated by a thick layer of a magnetostrictive composite that deforms due to changes in its magnetization state. Strains in the coating are transferred to the fiber and measured by the sensor. The developed sensors are light and compact. The Bragg grating magnetic field sensor is cylindrical in shape with diameter of 1.5 mm and 7 mm long. The sensor was tested at magnetic fields of up to 750 mT under static conditions. The resolution achieved with a commercial interrogator was estimated at 0.4 mT. Dynamic tests were carried out in a laboratory rotor that presented a magnetic unbalance of approximately 7 percent in one of its four poles. Results were compared with a Hall Effect
sensor showing excellent agreement. The interferometric sensor was characterized and results of static tests demonstrated that its sensibility to changes in the magnetic field is twice that of the sensor based on Bragg gratings.
Orientador(es)
ARTHUR MARTINS BARBOSA BRAGA
Banca
ANTONIO CARLOS OLIVEIRA BRUNO
Banca
HANS INGO WEBER
Banca
ARTHUR MARTINS BARBOSA BRAGA
Banca
LUIZ CARLOS GUEDES VALENTE
Banca
HYPOLITO JOSE KALINOWSKI
Banca
LUIZ CARLOS DA SILVA NUNES
Banca
CÍCERO MARTELLI
Catalogação
2019-05-13
Apresentação
2010-09-27
Tipo
[pt] TEXTO
Formato
application/pdf
Formato
application/pdf
Formato
application/pdf
Formato
application/pdf
Formato
application/pdf
Formato
application/pdf
Formato
application/pdf
Formato
application/pdf
Formato
application/pdf
Formato
application/pdf
Formato
application/pdf
Idioma(s)
PORTUGUÊS
Referência [pt]
https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=37983@1
Referência [en]
https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=37983@2
Referência DOI
https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.37983
Arquivos do conteúdo
CAPÍTULO 1 PDF CAPÍTULO 2 PDF CAPÍTULO 3 PDF CAPÍTULO 4 PDF CAPÍTULO 5 PDF CAPÍTULO 6 PDF CAPÍTULO 7 PDF REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS PDF CAPA, AGRADECIMENTOS, RESUMO, ABSTRACT, SUMÁRIO E LISTAS PDF CAPÍTULO 8 PDF CONCLUSÃO PDF