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Título: Análise da deformação dinâmica de um estator de um motor de indução trifásico empregando sensores de rede de Bragg em fibra óptica
Título(s) alternativo(s): Analysis of the dynamic stator deformation of a threephase induction motor employing fiber Bragg greating optic sensors
Autor(es): Crespim, Marcos
Orientador(es): Sousa, Kleiton de Morais
Palavras-chave: Motores elétricos de indução
Fibras ópticas
Detectores ópticos
Vibração - Medição
Electric motors, Induction
Optical fibers
Optical detectors
Vibration - Measurement
Data do documento: 20-Jun-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Pato Branco
Referência: CRESPIM, Marcos. Análise da deformação dinâmica de um estator de um motor de indução trifásico empregando sensores de rede de Bragg em fibra óptica. 2018. 46 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2018.
Resumo: Um motor de indução trifásico em funcionamento, através das forças mecânicas e elétricas, pode causar deformação no estator, podendo gerar problemas de vibração indesejáveis. Esses problemas geram desgastes nas máquinas reduzindo ou até colocando em risco sua confiabilidade, gerando um aumento no custo de manutenção. Este trabalho mostra uma forma de medição da deformação dinâmica do estator de um motor de indução trifásica com diferentes massas fixadas no eixo do rotor e acionado por diferente frequências de alimentação, utilizando sensores em rede de Bragg em fibra óptica, instaladas entre os dentes do estator. A imunidade eletromagnética e o tamanho reduzido tornam as fibra ópticas adequadas para essa aplicação. As componente de frequências da deforma¸c˜ao do motor de indução foram previstas usando um modelo das forças presentes no entreferro, considerando a excentricidade estéticas e dinâmicas do rotor. Uma bancada para teste foi feita utilizando um motor de indução trifásico acionado por um inversor de frequência e instrumentado com sensores rede de Bragg em fibra óptica. Os sensores foram posicionados entre os dentes do estator, separados por um ângulo de 150◦ graus entre eles. A análise experimental mostra que as componentes de frequência do espectro apresentado pelos dois sensores são as mesmas que aquelas previstas na teoria. A excentricidade do motor foi realizada fixando massas desequilibradas no eixo do rotor. A amplitude da componente de frequência da vibração e rotação aumentou quando a massa desequilibrada no eixo do rotor aumentou. Os testes apresentados neste trabalho podem ser usado para determinar alguns parâmetros ou falhas do motor de indução, como por exemplo, uma barra de rotor quebrada.
Abstract: A three-phase induction motor in operation, through mechanical and electrical forces, can cause deformation in the stator, which can generate undesirable vibration problems. These problems generate wear on the machines reducing or even jeopardizing their reliability, leading to an increase in maintenance cost. This work shows a way of measuring the dynamic deformation of the stator of a three-phase induction motor with diferent masses fixed to the rotor axis and driven by diferent feed frequencies, using fiber Bragg greating optic sensors installed between the stator teeth. Electromagnetic immunity and reduced size make fiber optics suitable for this application. The frequency components of the induction motor deformation were predicted using a model of the forces present in the air gap, considering the static and dynamic rotor eccentricity. A test bench was made using a 4-pole induction motor operated by a frequency inverter and instrumented with FBG strain sensor. The sensors were positioned between the stator teeth separated by a 150° angle between them. The experimental analysis shows that the components of the spectrum presented by the two sensors are the same as those predicted in theory. The eccentricity of the motor was performed by fixing unbalanced weights on the rotor shaft. The amplitude of the frequency component of the vibration and rotation increased when the unbalanced mass on the rotor axis increased. The tests presented in this paper can be used to determine some parameters or induction motor failures, such as a broken rotor rod, for example.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/11039
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