Caracterização e desenvolvimento de sensores ópticos de corrente elétrica para aplicações em linhas de alta tensão

dc.contributorCOSTA, João Crisóstomo Weyl Albuquerque
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/9622051867672434
dc.creatorSANTA BRÍGIDA, Angela Costa
dc.date2017-08-09T14:38:21Z
dc.date2017-08-09T14:38:21Z
dc.date2017-04-03
dc.date.accessioned2023-09-28T15:37:32Z
dc.date.available2023-09-28T15:37:32Z
dc.identifierSANTA BRÍGIDA, Angela Costa. Caracterização e desenvolvimento de sensores ópticos de corrente elétrica para aplicações em linhas de alta tensão. 2017. 101 f. Tese (Doutorado) – Universidade Federal do Pará, Instituto de Tecnologia, Belém, 2017. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.
dc.identifierhttp://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/8983
dc.identifier.urihttps://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/9018066
dc.descriptionThis thesis, titled "Characterization and development of electric sensors for electrical applications in high voltage lines" was developed in a PhD program in Electrical Engineering. Fix the devices and characterized the magneto-optical current sensors for measurement applications and protection in high power systems, namely, prism sensor and photonic glass fiber (PCF) sensor. Both are based on the Faraday effect, using a double quadrature polarimetric configuration. This work was then divided in two moments. In the first, a prism sensor, consisting of a portable sensor head for anchoring in the transmission line was developed, in Portugal, for an industrial application. In this case, no prism sensor prototype was used in a Schott SF57 glass prism 8cm in length with high Verdet constant and low birefringence. It has been incorporated into a Nylon casing suitable for fastening applications in the power line. The operation of the sensor is characterized and compared using Super Luminescent Diodes (SLD) as a source of 650, 830 and 1550 nm. Class 1 precision sensor for nominal currents of 900 ARMS or higher and classes 0,1 and 0,2 for nominal currents of 1,2 kARMS and 0,3 kARMS, respectively, and the possibility of detecting impulses in the network of 10 Μs. Second, another type of wrapping, the use of optical fibers as a transition element, using highly rotated fibers at 4, 6, 9, and 11 revolutions per second, developed by the group of the Laboratory of Special Fibers and Photonic Materials - LaFE, from the Institute of Physics Gleb Wataghin of UNICAMP, Brazil. In particular, these lines were tested as a whole on an electric conductor using three winding sizes of 6, 12 and 18 cm in diameters with different turns, with currents of up to 800 ARMS using an SLD source at 650 nm. Parameters, such as sensitivity and linearity of the sensor, were investigated. A symbolic analysis was also performed to quantitatively analyze the fiber sensitivity value with respect to the number of turns and with respect to the diameter of the support, there is no conclusion that there is a compromise between these two parameters in order to obtain a better response in the signal of sensor output.
dc.descriptionCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.descriptionCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.descriptionEsta tese, intitulada “Caracterização e desenvolvimento de sensores ópticos de corrente elétrica para aplicações em linhas de alta tensão” foi desenvolvida no âmbito de um programa de doutorado em Engenharia Elétrica. Foram implementados e caracterizados sensores de corrente magneto-óptico, para aplicações de medição e proteção em sistemas de alta potência, nomeadamente, prisma sensor e sensor com fibra de cristal fotônico (PCF). Ambos, são baseados no efeito Faraday, utilizando uma configuração polarimétrica em dupla quadratura. Este trabalho foi, então, dividido, em dois momentos. No primeiro, um prisma sensor, constituído de uma cabeça sensora portátil para ancoragem na linha de transmissão foi desenvolvido, em Portugal, para uma aplicação industrial. Neste caso, no protótipo do prisma sensor foi utilizado um prisma de vidro Schott SF57 de 8cm de comprimento com alta constante de Verdet e baixa birrefringência. Ele foi incorporado em um invólucro de Nylon adequado para aplicações de fixação na linha de alimentação. A operação do sensor é caracterizada e comparada usando Diodos Super Luminescentes (SLD) distintos como fontes ópticas, com emissão a 650, 830 e 1550 nm. O sensor demonstrou precisão de classe 1, para correntes nominais iguais ou superiores a 900 ARMS e classes 0,1 e 0,2 para correntes nominais de 1,2 kARMS e 0,3 kARMS, respectivamente, e a possibilidade de detectar impulsos na rede abaixo dos 10 μs. Em um segundo momento, outra configuração envolveu o uso de fibras ópticas como elemento transdutor, empregando, fibras torcidas altamente birrefringente com 4,5, 6, 9, e 11 rotações por segundo, desenvolvidas pelo grupo do Laboratório de Fibras Especiais & Materiais Fotônico – LaFE, do Instituto de Física Gleb Wataghin da UNICAMP, no Brasil. Em particular, estas fibras foram testadas enrolando-as em torno de um condutor elétrico utilizando três tamanhos de enrolamento de 6, 12 e 18 cm de diâmetros com diferentes voltas, com correntes de até 800 ARMS usando uma fonte SLD a 650 nm. Parâmetros, tais como a sensibilidade e a linearidade do sensor, foram investigados. Uma simulação também foi realizada para analisar quantitavamente o valor da sensibilidade das fibras com relação ao número de voltas e com relação ao diâmetro do suporte, no qual foi concluído que deve haver um compromisso entre estes dois parâmetros afim de obter uma melhor resposta no sinal de saída do sensor.
dc.formatapplication/pdf
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Pará
dc.publisherBrasil
dc.publisherInstituto de Tecnologia
dc.publisherUFPA
dc.publisherPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectEnergia elétrica - Alta tensão
dc.subjectEnergia elétrica - Distribuição
dc.subjectDetectores de fibras óticas
dc.subjectFibra microestruturada
dc.subjectSensor óptico
dc.subjectFaraday - Efeito
dc.subjectCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES
dc.titleCaracterização e desenvolvimento de sensores ópticos de corrente elétrica para aplicações em linhas de alta tensão
dc.typeTese


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