Design-, Instrumentierungs- und Nutzungsprotokolle für verteilte in Situ-Thermal-Hot Spots-Überwachung in elektrischen Spulen mit FBG-Sensormultiplexing

Zufällige Wundspulen sind ein Schlüsselelement der meisten elektrischen Geräte in modernen Industrieanlagen, einschließlich Niederspannungs-Elektromaschinen. Einer der größten Stromengpässe bei der verbesserten Nutzung elektrischer Geräte ist die hohe Empfindlichkeit ihrer Wundkomponenten gegenüber thermischer Belastung im Betrieb. Die Anwendung herkömmlicher thermischer Messmethoden (z. B. Thermoelemente, Widerstandstemperaturdetektoren) zur thermischen Zustandsüberwachung von Strom, der zufällige Wundspulen trägt, kann aufgrund der Sensorgröße erhebliche Betriebseinschränkungen auferlegen, EMI Empfindlichkeit und die Existenz von elektrisch leitfähigem Material in ihrer Konstruktion. Eine weitere wesentliche Einschränkung liegt in verteilten Sensoranwendungen vor und wird durch eine oft beträchtliche Länge und Volumen herkömmlicher Sensorverdrahtungsleitungen verursacht.

Dieses Papier berichtet über die Entwicklung eines faseroptischen FBG-Sensorsystems, das die in Echtzeit verteilte interne thermische Zustandsüberwachung in zufälligen Wundspulen ermöglichen soll. Das Verfahren der zufälligen Wundspuleninstrumentierung mit dem FBG-Sensorsystem wird in einer Fallstudie über eine IEEE-Standard-Wundspule berichtet, die für die in elektrischen Maschinen verwendeten spulen. Die gemeldete Arbeit stellt auch wichtige praktische und technische Aspekte der Implementierung und Anwendung des FBG-Sensorsystems vor und diskutiert sie, einschließlich des FBG-Array-Geometriedesigns, der Sensorkopf- und Faserverpackung, der Sensor-Array-Installation und Kalibrierungsverfahren und die Verwendung eines kommerziellen Verhörsystems zur Erlangung thermischer Messungen. Schließlich wird die thermische Überwachungsleistung des In-situ-Multiplexsystems FBG in repräsentativen statischen und dynamischen thermischen Bedingungen demonstriert.