Diagnóstico de avarias em motores elétricos

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Desenvolvimento de um sistema de diagnóstico de falhas em motores elétricos de indução

Os motores trifásicos de indução são os mais utilizados na indústria a nível mundial essencialmente devido à sua versatilidade, fiabilidade e baixo custo. Apesar da alta fiabilidade destes motores, o decorrer do tempo acaba por inevitavelmente levar a um desgaste que se poderá tornar excessivo quando negligenciado, levando assim o motor à situação de avaria. De forma a contornar este problema que resulta em gastos energéticos e prejuízos financeiros para as empresas, consequentes da paragem dos seus sistemas produtivos, as empresas recorrem à prática da manutenção preditiva. Através de uma monitorização contínua dos parâmetros de funcionamento, são realizados sucessivos diagnósticos não invasivos aos sistemas produtivos, nomeadamente motores, prevenindo deste modo o surgimento de falhas e avarias, identificando a origem do problema. A presente dissertação foi elaborada no âmbito da realização de um estágio numa empresa do setor eletromecânico. A referida empresa comercializa equipamentos industriais, dentro dos quais motores elétricos, entre outros componentes de acionamentos eletromecânicos, prestando serviços de manutenção dos mesmos. Este trabalho visou uma reformulação de um projeto de uma bancada para realização de testes de capacidade dos motores. A bancada de ensaio, além de reformulada, ganhou novas funcionalidades. Foi desenvolvido um sistema de análise e diagnóstico de falhas mecânicas em motores elétricos, através da inclusão de sensores adaptados para monitorização dos parâmetros de funcionamento. A escolha das técnicas utilizadas teve por base uma análise dos modos de falha dos elementos do motor. Para facilitar o trabalho do operador, foi incluída uma consola com botões de navegação e um mostrador em LCD para visualização do menu. Foram também comparados dois sistemas diferentes para simulação de carga, ou seja, de teste à capacidade dos motores. No âmbito desta dissertação está a ser preparado um artigo e uma apresentação para o 13º CNM (Congresso Nacional de Manutenção da APMI).

Sistema para detecção e diagnóstico de falhas em motores elétricos de indução utilizando lógica fuzzy

Induction motors are one of the most important equipment of modern industry. However, in many situations, are subject to inadequate conditions as high temperatures and pressures, load variations and constant vibrations, for example. Such conditions, leaving them more susceptible to failures, either external or internal in nature, unwanted in the industrial process. In this context, predictive maintenance plays an important role, where the detection and diagnosis of faults in a timely manner enables the increase of time of the engine and the possibiity of reducing costs, caused mainly by stopping the production and corrective maintenance the motor itself. In this juncture, this work proposes the design of a system that is able to detect and diagnose faults in induction motors, from the collection of electrical line voltage and current, and also the measurement of engine speed. This information will use as input to a fuzzy inference system based on rules that find and classify a failure from the variation of thess quantities

Modelo Matemático para redimensionamento de motores elétricos trifásicos superdimensionados

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Proteção de motores elétricos de grande porte

Large electric motors require greater care when driving, especially during continuous operation since they are part of day-to-day manufacturing sector, acting essentially to ensure that no damage occurs to the production process and equipment that are part of the same system. This work includes the analysis of electrical protection in a system comprised of a three phase induction motor driven by a frequency converter as well as an analysis of the functions of a multifunction electronic relay. It is presented a comparison between the existing functions in a converter and a relay and a real case is described in order to exemplify the use of an electric motor and features that are aimed at their protection, and the system in which it is inserted. Based on the results, it is of great importance in this field of performance studies, generating relevant results, which may be exposed in order to unify into a single document, different sources of information that are arranged randomly, improve utilization motor and extend the life of equipment forming part of the electrical installation

Aplicação de métodos matemáticos no dimensionamento da potência necessária para a irrigação através de motores elétricos

É comum nas áreas rurais a utilização de métodos de irrigação que consistem em bombear a água de açudes, lagoas e rios para irrigar a terra onde está sendo cultivada determinada cultura. Em geral esse bombeamento é feito por motores movidos á energia elétrica ou á óleo diesel. Este trabalho visa avaliar os motores elétricos de baixa potência que são usados para irrigar pequenas áreas plantadas através de bombeamento de água de açudes, lagoas etc. Os métodos a serem usados competem á aplicação da Física e do Calculo Diferencial e Integral, através do uso de conceitos,integrais definidas e do uso de sólidos de revolução para simulação. Poderão ser feitas associações entre vazão de água, potência necessária para o serviço, a quantidade de tempo que a reserva de água sustenta o bombeamento. Depois de feito os cálculos pode se concluir sobre o tipo de motor e potencia mais adequada para tal serviço. Este projeto visa avaliar o desempenho de motores elétrico de baixa potencia no bombeamento de água através de métodos pertinentes ao calculo diferencial e integral e ao mesmo tempo poder mostrar uma das várias aplicações desta disciplina. Após os cálculos realizados espera-se obter conclusões sobre os motores elétricos e fazer a associação do serviço que é recomendado para o seu uso. Serão utilizados métodos do cálculo diferencial e Integral para a avaliação do desempenho do motor e conceitos da Física para determinação e associação entre potência dissipada e vazão de água.

Monitorização de sistema de baterias para veículos elétricos

Uma das maiores preocupações do mundo neste momento prende-se com o facto da grande dependência do petróleo e seus aglomerados. Esta dependência causa dois problemas: novos estudos fomentam o começo da escassez deste produto, atirando para cima o preço deste material precioso, e a poluição que que este causa. Um dos sectores mais dependentes e que mais polui, é o dos transportes. Nos últimos anos, o mundo teve finalmente noção deste problema e uma das apostas neste sector é o desenvolvimento da célula de combustível, uma tecnologia que utiliza água como combustível, podendo ser reutilizada. É uma tecnologia ainda em fase de introdução pelo que, para já, a médio prazo não será solução. Uma solução intermédia é a utilização de energia elétrica como ―combustível‖. Apesar de grande parte da produção de energia elétrica ser a partir da queima de derivados de petróleo, os motores elétricos são por si só muito mais eficientes comparando com os motores de combustão. Não se vai aqui debater se são uma solução com viabilidade devido à questão da transferência da dependência do petróleo do sector dos transportes para o sector da produção de energia elétrica. O objetivo deste trabalho será desenvolver um sistema de faça a gestão do ―combustível‖ dos veículos elétricos, ou seja, baterias. Essa gestão tem como objetivo aumentar a autonomia do veículo e prolongar o tempo de vida das baterias. Na primeira fase, uma introdução à atualidade dos veículos elétricos, fazendo uma análise às diferentes soluções. Serão referidas os diferentes tipos de baterias e suas características, passando depois para exemplos de sistemas de gestão de baterias. A explicação da ideia para este sistema vem com o capítulo projeto, ficando a implementação para o capítulo seguinte.

Requisitos do projeto elétrico de motores de indução para acionamento por variador de velocidade

O acionamento de motores elétricos de indução por inversores estáticos de frequência (comercialmente denominados variadores de velocidade) é uma solução já amplamente utilizada na indústria. Contudo sendo, há ainda muito para ser, feito, estudado e compreendido principalmente ao nível da interação entre o variador e o motor, para que tais aplicações sejam efetivamente vantajosas em termos de eficiência energética e atrativas em termos de custo. Neste artigo são expostos os principais desafios que são colocados aos fabricantes de motores e que resultam da alimentação dos mesmos por uma fonte de tensão PWM com elevadas frequências de comutação. São apresentadas algumas considerações normativas e apresentadas algumas soluções comummente utilizadas para mitigar os problemas sentidos.

Ensino de deteção de avarias em motores de indução

O avanço tecnológico promoveu uma crescente fiabilidade no que respeita a motores elétricos (principalmene nos Motor de Indução (MI)). Estes representam mais de 80% do total de motores elétricos utilizados em todo o mundo. A sua avaria inesperada num ambiente industrial pode significar pesados prejuízos e transtornos, fazendo com que métodos de deteção de avarias modernos sejam cada vez mais atrativos para estes ambientes. Apesar da grande necessidade industrial de profissionais capazes de lidar com estas temáticas, existe uma grande escassez de materiais de ensino que permitam o conhecimento adequado dos métodos de deteção. Esta dissertação apresenta um sistema capaz de lidar com as necessidades educacionais encontradas hoje em dia, no que respeita ao ensino de deteção de avarias em MIs. O sistema apresentado permite a realização de ensaios em ambiente laboratorial, permitindo aos alunos visualizarem o funcionamento de um único motor em vários estados de avarias pré-programadas. Em cada uma das avarias possíveis de emular, o aluno pode tomar várias opções de simulação, alterando parâmetros específicos da avaria. Para além de permitir a realização de diferentes ensaios, este sistema constitui ainda uma interessante ferramenta de ensino no que respeita à deteção de avarias em MIs, contendo ferramentas que visam apoiar a educação nesta temática. Essas ferramentas incluem documentos (ou um portal) desenvolvidos especificamente para este tema e exercícios didáticos que podem ser realizados diretamente no sistema. Dada á sua versatilidade, este sistema poderá vir a constituir uma ferramenta de extrema importância didática no ensino de deteção e diagnóstico de avarias no MI.

Dimensionamento de motores para o bombeamento de água

O dimensionamento de motores com potência acima da necessária acarreta maior custo inicial, menor rendimento e menor fator de potência. Desde 1996, que se fabricam no Brasil motores elétricos com fator de serviço maior do que a unidade, obedecendo a valores prescritos em norma. O fator de serviço informa a potência disponível do motor em regime contínuo para as condições de carga nominal. A literatura técnica de dimensionamento de motores para acionamento de bombas hidráulicas indica a necessidade da adoção de acréscimos na potência dos motores. Tanto o fator de serviço, quanto o acréscimo na potência constituem fatores de segurança para o dimensionamento. Estes fatores de segurança têm a função de suprir maior demanda de potência devido a variações nas condições de trabalho, como curvas características da bomba ou do motor, e a qualidade de energia, como oscilação e desequilíbrio do sinal de tensão. Conclui-se que não seja utilizado acréscimo na potência no dimensionamento de motores com fator de serviço maior do que a unidade para acionamento de bomba hidráulica, tendo em vista que o superdimensionamento pode acarretar redução de rendimento do sistema e maior custo inicial. O dimensionamento que considera, simultaneamente, os dois fatores de segurança, implica superdimensionamento de 15% a 88%.

Sistema especialista para detecção de falhas em comandos elétricos

This work consists of the creation of a Specialist System which utilizes production rules to detect inadequacies in the command circuits of an operation system and commands of electric engines known as Direct Start. Jointly, three other modules are developed: one for the simulation of the commands diagram, one for the simulation of faults and another one for the correction of defects in the diagram, with the objective of making it possible to train the professionals aiming a better qualification for the operation and maintenance. The development is carried through in such a way that the structure of the task allows the extending of the system and a succeeding promotion of other bigger and more complex typical systems. The computational environment LabView is employed to enable the system

Desenvolvimento de software para simulação de motores com dispositivos de partida baseada na integração do atp com o toprede

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Viabilidade da Utilização de Máquinas de Indução Convencionais como Motores sem Mancais Mecânicos

Electrical Motors transform electrical energy into mechanic energy in a relatively easy way. In some specific applications, there is a need for electrical motors to function with noncontaminated fluids, in high speed systems, under inhospitable conditions, or yet, in local of difficult access and considerable depth. In these cases, the motors with mechanical bearings are not adequate as their wear give rise to maintenance. A possible solution for these problems stems from two different alternatives: motors with magnetic bearings, that increase the length of the machine (not convenient), and the bearingless motors that aggregate compactness. Induction motors have been used more and more in research, as they confer more robustness to bearingless motors compared to other types of machines building with others motors. The research that has already been carried out with bearingless induction motors utilized prototypes that had their structures of stator/rotor modified, that differ most of the times from the conventional induction motors. The goal of this work is to study the viability of the use of conventional induction Motors for the beringless motors applications, pointing out the types of Motors of this category that can be more useful. The study uses the Finite Elements Method (FEM). As a means of validation, a conventional induction motor with squirrel-cage rotor was successfully used for the beringless motor application of the divided winding type, confirming the proposed thesis. The controlling system was implemented in a Digital Signal Processor (DSP)

Desenvolvimento de experiências de acionamento e controle do movimento angular de motores de indução trifásico

This paper aims to show practical and effectiveexperiencesfor lessons Industrial Automation Laboratory taught inundergraduate degreein ElectricalEngineering from the University Júlio MesquitaFilho - UNESP, Guaratinguetá. Experiments carriedsimulatecontrol and drive systems of electric three phase induction motors (MIT)widely usedinindustries. The experiments simulate a manufacturing environment where there isa need to control the activation and continuous operation ofelectricmotors. Seven experimentsthat simulatethe firing of electrical motors through a controlsystem, a driver along with asimulator loads coupled to the electric motor was developed. Experiments usinga Programmable Logic Controller (PLC) as acontroller,an inverter frequencyasdriver, and MagneticBrake, as simulatorengine loads . The experiments were divided accordingto the speed reference signal used fordrivingand operating the electric motor: digital and analog. The first five experiments performing the drive control and operation of the electric motor via digital signals. The sixth and seventh experiments using an analog signal as a reference speed for the electric motor