Detecção e avaliação de faltas em geradores síncronos por meio de históricos de harmônicos do campo magnético externo
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSC |
Texto Completo: | https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/229262 |
Resumo: | Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2021. |
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Universidade Federal de Santa CatarinaSantos, Helton Fernando dosBatistela, Nelson JhoeSadowski, Nelson2021-10-14T19:31:17Z2021-10-14T19:31:17Z2021373202https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/229262Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2021.Este trabalho trata da detecção de faltas incipientes em máquinas síncronas, especialmente operando como gerador, através do monitoramento de variações de amplitudes de componentes de frequência do espectro do campo magnético externado pela máquina. Uma metodologia proposta de emprego de históricos de amplitudes de harmônicos de frequência é utilizada em um instrumento virtual, o qual compõe um equipamento atualizado neste trabalho destinado para a investigação experimental. Aborda-se a máquina síncrona como um gerador de sinais intrínsecos. Através de uma modelagem analítica simples da questão da composição dos sinais formados, mostra-se que a forma de onda de indução no entreferro é resultante de um processo de modulação envolvendo as forças magnetomotrizes geradas no rotor e no estator interagindo com as variações de entreferro (ranhuras) e/ou de permeância magnética. Desta investigação teórica empregando uma modelagem numérica, mostra-se teoricamente a possibilidade de detectar faltas incipientes de estator e/ou de rotor através da decomposição espectral de formas de onda do campo magnético externo à máquina, e obtém-se diretrizes gerais para possíveis localização e diagnósticos na execução de detecção de faltas incipientes, tais como defeitos no rotor e defeitos no estator, tanto nos enrolamentos quanto nos núcleos, e de excentricidade ou vibração mecânica. São realizados ensaios em uma máquina síncrona de polos salientes de oito polos, sincronizada ou não à rede elétrica comercial, com imposição proposital de defeitos. Os resultados alcançados experimentalmente, juntamente com os obtidos teoricamente via simulação numérica da questão, comprovam a capacidade do método proposto para detecção das faltas incipientes e sua análise. O trabalho logrou a geração de um guia contendo subsídios e diretrizes para implementar algoritmos de análise automatizada de faltas incipientes detectadas através do campo magnético externo da máquina.Abstract: This work deals with the detection of incipient faults in synchronous machines, especially when operating as a generator, by monitoring the amplitude variations of frequency spectrum components of the external magnetic field. A proposed methodology employing frequency amplitude histories of harmonic components is used in a virtual instrument, which composes an updated equipment intended for experimental investigation in this work. The synchronous machine is treated as an intrinsic signal generator. Through simple analytical modeling of the composition of the generated signals, it is shown that the air gap induction waveform is the result of a modulation process involving the magnetomotive forces generated in the rotor and in the stator interacting with the air gap (slots) and/or magnetic permeance variations. From this theoretical investigation employing numerical modeling, the possibility of detecting incipient stator and/or rotor faults through spectral decomposition of the external magnetic field waveforms is theoretically shown. The investigation provides general guidelines for possible location and diagnostic of incipient faults, such as rotor and stator faults, both in the windings and in the cores, eccentricity or mechanical vibration. Tests are performed on an eight-pole synchronous machine, connected or not to the commercial power grid, with intentional imposition of defects. The experimental results, along with those obtained theoretically via numerical simulation, indicate that the proposed method is capable of detecting and analyzing incipient faults. The work achieved the generation of a body of knowledge with guidelines for the development of automated algorithms for the analysis of incipient faults through the machine's external magnetic field.166 p.| il., gráfs.porEngenharia elétricaMáquinas elétricas síncronasCampos magnéticosDetecção e avaliação de faltas em geradores síncronos por meio de históricos de harmônicos do campo magnético externoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALPEEL2030-T.pdfPEEL2030-T.pdfapplication/pdf7923387https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/229262/-1/PEEL2030-T.pdf482dbc6f9fbb98195e4257a0dda0ae2bMD5-1123456789/2292622021-10-14 16:31:17.628oai:repositorio.ufsc.br:123456789/229262Repositório de PublicaçõesPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732021-10-14T19:31:17Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false |
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