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CPGEI (Mestrado): Rafael Pomorski Linessio-18/04/16

Defesa Pública de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Quando 18/04/2016
das 13h30 até 16h30
Onde Sede Central: Sala B-205
Nome do Contato Prof. Jean Carlos Cardozo da Silva
Participantes Prof. Jean Carlos Cardozo da Silva, Dr. Orientador - UTFPR
Prof. Paulo Fernando da Costa Antunes, Dr. Co-orientador - UA
Banca examinadora:
Prof. Jean Carlos Cardozo da Silva, Dr. Presidente - UTFPR
Prof. Carlos Alberto Bavastri, Dr. - UFPR
Profa. Ilda Abe, Dr. - UTFPR
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Caracterização de um acelerômetro óptico biaxial para monitoramento de vibrações em máquinas elétricas

Resumo: Este trabalho tem como objetivo caracterizar um acelerômetro óptico biaxial para o monitoramento de vibrações em máquinas elétricas. São apresentados os métodos convencionais de sensoriamento assim como também os sistemas ópticos para a análise de vibração. O acelerômetro é baseado nas redes de Bragg em fibra óptica como elemento sensor, onde a oscilação da massa inercial induz alteração do comprimento de onda de Bragg conforme o deslocamento da base do acelerômetro. O acelerômetro óptico biaxial permite a medição da aceleração em duas direções ortogonais, onde a frequência natural para o eixo X é 747,5 Hz e para o eixo Y é 757,5 Hz. A semelhança das frequências de ressonância revelam a simetria da estrutura, e consequentemente a proximidade da sensibilidade dos dois eixos de atuação. O emprego das técnicas de calibração com o martelo instrumentado e o shaker permitiu a análise da resposta do acelerômetro no domínio da frequência, observando as componentes específicas e a relação sinal-ruído, SNR, para cada excitação. O sistema foi excitado com o sinal periódico, o qual pode-se observar o comportamento da curva de resposta de 10 Hz a 1000 Hz. A análise esta em consonância com a NBR 60034-14 a qual especifica os procedimentos de aceitação em fábrica de vibração e limites de vibração para determinadas máquinas elétricas girantes sob condições especificadas, quando desacopladas de qualquer carga ou acionamento. Os ensaios realizados para analisar a resposta em frequência do acelerômetro óptico biaxial, foram desenvolvidos em três momentos. Primeiro foi analisado um grupo-gerador de 500 kVA no Hospital Pequeno Príncipe em Curitiba. Segundo foi utilizado um motor de indução conectado a um inversor de frequência e por último foi analisado um motor de indução operando com a barra quebrada onde também foi utilizado um gerador síncrono para prover a carga ao motor.
Palavras-chave: Acelerômetro óptico. Redes de Bragg. Sensores ópticos. Análise de vibração.

Characterization of a biaxial optical accelerometer for vibration monitoring in electrical machines

Abstract: This work aims to characterize an biaxial optical accelerometer for monitoring vibrations in electrical machines. Conventional sensing methods as well as optical systems for vibration analysis are presented. The accelerometer is based on Bragg gratings in optical fiber as a sensor element, where the oscillation of the inertial mass induces a shift of the Bragg wavelength as the displacement of the base of the accelerometer. The biaxial optical accelerometer, allows the measurement of the acceleration in two orthogonal directions, where the natural frequency for the X axis is 747,5 Hz and for the Y axis is 757,5 Hz. The similarity of resonant frequencies show the symmetry of the structure, and therefore the close proximity of the sensitivity of the two axes. The use of calibration techniques with the instrumented hammer and the shaker allowed the accelerometer response analysis in the frequency domain, noting the specific components and the signal-to-noise ratio, SNR, for each excitation. The system was excited with periodic signal, from which the response curve can be observed, from 10 Hz to 1000 Hz. This information is in line with the NBR 60034-14 which specifies the factory acceptance procedures of vibration and vibration limits for certain electrical rotating machines under specified conditions, when uncoupled from any load or drive. The tests carried out to analyze the frequency response of the biaxial optical accelerometer, were developed in three moments. First it was a group generator, 500 kVA, at the Hospital Pequeno Príncipe in Curitiba. Second was used on an induction motor connected to a frequency converter and finally was analyzed an operating induction motor with broken bar where was also used a synchronous generator to provide the load for motor.
Keywords: Optical accelerometer. Fiber Bragg grating. Optical sensors. Vibration analysis.

Lista de publicações:

LINESSIO, Rafael Pomorski; SOUSA, Kleiton de Morais; ANTUNES, Paulo Fernando da Costa; SILVA, Jean Carlos Cardozo. Analysis of Vibrations in Electrical Machines with an Optical Fiber Accelerometer. In: IMOC 2015 - SBMO/IEEE MTT-S International Microwave and Optoelectronics Conference, 2015, Ipojuca - PE. Proceedings of the 2015 SBMO/IEEE MTT-S - IEEE Catalog Number: CFP15SBM-USB. Piscataway, NJ, Estados Unidos: Library of Congress: IEEE, 2015. v. único. p. 1-5.

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