Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Teses
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Tipo: Tese
Título: Sistema on-line não invasivo para predição de danos de isolamento em motores elétricos
Autor(es): GAMA, Bruno Renó
Primeiro Orientador: SANT’ANA, Wilson César
metadata.dc.contributor.advisor-co1: PEREIRA, Rondineli Rodrigues
Resumo: É inquestionável a importância dos motores elétricos na indústria. Muitas dessas máquinas têm um papel crítico nos processos em que estão inseridas, portanto, uma parada não programada de um desses equipamentos pode comprometer o funcionamento de todo o sistema, acarretando riscos operacionais e consequentes perdas financeiras. Dentre as causas de avarias em motores de indução trifásicos, observa-se que de 26% a até 36% são ocasionadas por falhas de isolamento. A literatura propõe a técnica de análise por resposta em frequência (FRA, do inglês Frequency Response Analysis) como um método capaz de realizar o acompanhamento gradual do envelhecimento do isolamento, trazendo precocidade no diagnóstico com relação às técnicas tradicionais de monitoramento. No entanto, as metodologias atuais para análise on-line - com a máquina em funcionamento - além de serem invasivas, apresentam algumas limitações, como: falta de repetibilidade nas medições, influência de cargas paralelas ao ativo monitorado, reduzida área útil para análise do espectro. Nesse contexto, este trabalho propõe uma metodologia de análise para auxiliar no tratamento dos atuais desafios destacados pela literatura. O estudo também propõe um sistema de varreduras por acoplamento indutivo, garantindo um sistema de análise não invasivo, condição que facilita sua instalação em campo e consequente adoção pelo mercado. O sistema proposto utiliza o indicador estatístico ASLE (soma absoluta de erros logarítmicos, do inglês Absolute Sum of Logarithmic Error) para acompanhar a condição de isolação do motor. Foi realizado em laboratório um ensaio de envelhecimento de um motor de baixa tensão, o sistema proposto foi utilizado para acompanhamento do teste e constatou-se a evolução de 0,31 para 1,28 do índice ASLE, indicando a evolução da degradação do dielétrico. Em contrapartida, o acompanhamento feito com megômetro não apontou variações do parâmetro de resistência de isolamento, apresentando valores entre 300 GW e 400 GW. Também realizou-se um ensaio de envelhecimento de um motor de média tensão junto ao Laboratório de Alta Tensão (LAT) da Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI). Nesse ensaio, o equipamento proposto apontou variações no indicador ASLE de 0,09 para 0,17 já na primeira semana, ao final no primeiro mês, o indicador apontava 0,21, já no final do ensaio, 1,03. O teste foi acompanhado com diversos equipamentos de mercado, dentre eles, o sistema de medição de descargas parciais, que apontou variações na taxa das descargas apenas após 24 dias de ensaio.
Abstract: The importance of electric motors in industry is undeniable. Many of these machines play a critical role in the processes in which they are integrated. Thus, an unplanned outage of one of these devices can disrupt the operation of the entire system, leading to operational risks and consequent financial losses. Among the causes of faults in three-phase induction motors, we observe that between 26% and 36% are caused by insulation failures. The literature suggests the Frequency Response Analysis (FRA) technique as a method capable of gradually monitoring insulation aging, offering early diagnosis compared to traditional monitoring techniques. However, current methodologies for online analysis - with the machine in operation - besides being invasive, present some limitations, such as: lack of repeatability in measurements, influence of parallel loads to the monitored asset, and reduced spectrum analysis area. In this context, this work proposes an analysis methodology to address current challenges highlighted in the literature. The study also proposes a sweep frequency system through inductive coupling, ensuring a non-invasive analysis system, a condition that simplifies its field installation and consequent market adoption. The proposed system uses the Absolute Sum of Logarithmic Error (ASLE) statistical indicator to monitor motor’s insulation condition. A laboratory aging test of a low-voltage motor was carried out and the proposed system was used to monitor it, noting the ASLE index evolution from 0.31 to 1.28, indicating the progression of dielectric degradation. In contrast, the monitoring performed with a megometer showed no variations in the insulation resistance parameter, indicating values between 300 𝐺W and 400 𝐺W. An aging test of a medium-voltage motor was also conducted at the Laboratório de Alta Tensão (LAT) of the Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI). In this test, the proposed equipment pointed out variations in the ASLE indicator from 0.09 to 0.17 in the first week, reaching 0.21 at the end of the first month, and 1.03 by the end of the test. The test was monitored with various market equipment, among them, the partial discharge measurement system, which indicated variations in the discharge rate only after 24 days of testing.
Palavras-chave: Falhas no isolamento de máquinas elétricas
Manutenção preditiva
Análise por resposta em frequência
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELÉTRICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Elétrica
Tipo de Acesso: Acesso Restrito
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4024
Data do documento: 15-Dez-2023
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