Um novo método de diagnóstico multi-falhas em motores de indução trifásicos por meio da análise de impedância não invasiva
Loading...
Date
Authors
Supervisor
Andreoli, André Luiz 
Coadvisor
Graduate program
Undergraduate course
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Type
Postdoc report
Access right
Acesso restrito
Abstract
Abstract (portuguese)
Os motores elétricos podem ser descritos como a principal matriz motora dos maquinários modernos. Dentro dessa classe de máquinas, o motor de indução trifásico (MIT) é, sem dúvida, o protagonista nas aplicações industriais. Assim sendo, a manutenção preditiva desses equipamentos constitui um ponto focal que intersecciona empresas e pesquisadores, com o intuito de garantir seu bom funcionamento. Não obstante, muitas são as causas que podem gerar falhas nos MITs devido às condições operacionais adversas dos ambientes fabris. Consequentemente, para maximizar a eficiência das manutenções, estudos recentes têm buscado não só classificar seus diferentes tipos de falhas, mas também detectá-las de forma precoce, em seus estágios iniciais. Esse tipo de dano, denominado incipiente, produz sinais com características não estacionárias, estocásticas e impulsivas, apresentando alta complexidade de detecção. Assim, no escopo deste projeto de pós-doutoramento, foi desenvolvido um método de diagnóstico multi-falhas em motores de indução, incluindo danos incipientes. Para tanto, foi aplicada uma técnica de monitoramento baseada na análise de impedância por meio da injeção de sinais no enrolamento da máquina. No entanto, essa técnica, apesar de já apresentar resultados promissores para falhas em rolamentos, ainda possuía lacunas de investigação que motivaram o desenvolvimento deste trabalho. Uma delas consistia exatamente na aplicação a situações em que diferentes falhas ocorrem simultaneamente no MIT. O estudo buscou aproveitar a capacidade de filtragem de ruídos do método da impedância para lidar com os danos incipientes e, ao mesmo tempo, beneficiar-se da alta densidade de informações provenientes da injeção de sinais multifrequência para classificar diferentes tipos de falhas. Além disso, para processar os sinais adquiridos pelo leitor de impedância, foram aplicadas técnicas de classificação utilizando mapas de separação 3D e, através destes mapas, foi possível a criação de uma ferramenta visual e intuitiva para monitoramento de falhas. Dessa forma, o projeto resultou no desenvolvimento de um sistema não invasivo capaz de diagnosticar diferentes tipos de falhas incipientes e simultâneas em MITs, adicionando não só uma nova funcionalidade para analisadores de impedância, mas também contribuindo para a área de monitoramento de falhas incipientes em máquinas elétricas. Por fim, é importante destacar que, mesmo que não previsto na proposta inicial, o método desenvolvido também foi capaz de realizar os diagnósticos sob diferentes condições operacionais.
Abstract (english)
Electric motors can be described as the main driving force behind modern machinery, and within this class of machines, the three-phase induction motor (TIM) undoubtedly plays the leading role in industrial applications. Therefore, the predictive maintenance of such equipment has become a focal point for both companies and researchers aiming to ensure its proper operation. Nevertheless, many factors may lead to faults in TIMs due to the adverse operating conditions commonly found in industrial environments. Consequently, in order to maximize maintenance efficiency, recent studies have sought not only to classify different types of faults but also to detect them at an early stage, when they are still incipient. This type of damage, referred to as an incipient fault, produces signals with non-stationary, stochastic, and impulsive characteristics, making detection highly complex. Thus, within the scope of this postdoctoral project, a multi-fault diagnosis method for induction motors was developed, including incipient damage. To this end, a monitoring technique based on impedance analysis was applied through signal injection into the machine winding. However, although this technique had already shown promising results for bearing faults, there were still research gaps that motivated the development of this work. One of these gaps was precisely its application to situations in which different faults occur simultaneously in the TIM. The study sought to exploit the noise-filtering capability of the impedance-based method to deal with incipient damage while also benefiting from the high information density provided by multifrequency signal injection to classify different types of faults. In addition, to process the signals acquired by the impedance meter, classification techniques based on 3D separation maps were applied, and these maps enabled the creation of a visual and intuitive fault monitoring tool. In this way, the project resulted in the development of a non-invasive system capable of diagnosing different types of simultaneous and incipient faults in TIMs, adding not only a new functionality to impedance analyzers but also contributing to the field of incipient fault monitoring in electrical machines. Finally, it is worth highlighting that, although not originally foreseen in the initial proposal, the developed method was also capable of performing diagnoses under different operating conditions.
Description
Language
Portuguese
Citation
LUCAS, Guilherme Beraldi. Um novo método de diagnóstico multi-falhas em motores de indução trifásicos por meio da análise de impedância não invasiva. 2026. Relatório de Pós-doutorado (Engenharia Elétrica) - Faculdade de Engenharia de Bauru, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Bauru, 2026.
