Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-05-22T15:08:58Z No. of bitstreams: 1 arquivo total.pdf: 10123779 bytes, checksum: a9bc3c38b693c977dc116bf2cde4af83 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-22T15:08:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivo total.pdf: 10123779 bytes, checksum: a9bc3c38b693c977dc116bf2cde4af83 (MD5) Previous issue date: 2015-08-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Electrical motors are responsible for 95% of primary movement source in industrialized nations. Among those, 90% are Three-Phase Induction Motors, present in almost all industrial sectors. Due to its importance on this sector, there is a need for monitoring them in order to avoid production stops and operational disasters. In this work, studies were conducted on common fault diagnostics in Three-Phase Induction Motors intending industrial applications. Different sensoring techniques were used and their performance were analyzed. An embedded system was developed to make field applications with different techniques possible. This installation can be done noninvasively and data collection can be obtained in real time. Fast Fourier Transform (FFT) and wavelet processing techniques are used as tools in mathematical processing of the data. In the first moment, fault analyses were conducted offline making use of data acquisition devices and further processing of the information. In a second phase, the embedded system was used to monitor automatically (online) the evolution of the damage developed. The system receives the motor current signal, and using local processing, conducts the spectral analysis of the signal identifying incipient faults. These data are available for communication with or without wires. For the embedded system implementation, the algorithms were adjusted to comply with the embedded hardware resources restrictions. Through theoretical and experimental development, several techniques were used and compared with the objective of performing a full diagnostic TIM malfunction. The experimental results corroborate the theoretical ones, and it was conducted a detailed study of the methods on the state of the art and new approaches were made. / industrializadas. Desses, 90% são motores de indução trifásicos (MIT), estando presentes em praticamente todos os setores industriais. Devido a sua importância no setor produtivo, existe a necessidade que os mesmos sejam devidamente monitorados evitando interrupções na produção e desastres operacionais. Nesse trabalho foram realizados estudos para diagnósticos de falhas comuns em motores de indução trifásicos visando aplicação industrial. As diferentes técnicas de sensoriamento foram utilizadas e o desempenho de cada método foi analisado. Um sistema embarcado foi desenvolvido com o intuito de se viabilizar as aplicações em campo, cuja instalação pode ser realizada de forma não invasiva e as informações podem ser obtidas em tempo real. A Transformadas Rápida de Fourier (FFT) e as técnicas de processamento wavelet serão utilizadas como ferramentas matemáticas no tratamento dos dados. Em um primeiro momento, as análises das falhas foram feitas de forma off-line, fazendo uso de placas de aquisição de dados e um posterior tratamento das informações. Em um segundo momento, foi desenvolvido o sistema embarcado que faz um monitoramento automático (online) da evolução da avaria, que recebe o sinal de corrente do motor e, utilizando processamento local, faz a análise espectral do sinal identificando falhas incipientes. Esses dados ficam disponíveis (off line e on line) por comunicação com ou sem fios. Para a implementação do sistema embarcado, os algoritmos foram ajustados de modo a respeitar as restrições de recursos do hardware embarcado. Através de desenvolvimento teórico e experimental, várias técnicas foram utilizadas e comparadas com o objetivo de se realizar um diagnóstico completo de avaria de MIT. Os resultados experimentais corroboram com os teóricos e foi realizado um estudo aprofundado dos métodos do estado da arte e novas abordagens foram realizadas.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Power transformers are essential and a large part of the asset cost structure of the electrical power system. When they present any defect or failure, it will be required high costs to repair or replace them, due their commercial costs and by the capability loss to transmit power during a period of time. Generally, transformer failure can occur as a result of the weakness insulation caused by the electrochemical processes involving the cooling liquid (oil), by vibrations due the electromagnetic forces in normal operation, i.e., steady state, and also by winding deformation as the result of short-circuits. It is expected that a transformer will experience and survive a number of short circuits during its service life. But one such event will cause some slight winding movement, which can gradually increasing and the ability of the transformer to withstand further electromechanical forces will be then reduced. It is therefore very important to check the mechanical condition of transformers periodically, particularly for older units, to provide an early warning of an impending catastrophic failure. Thus a specialist technique is required for the monitoring and assessment of mechanical condition of winding transformer. Despite designers and manufacturers, as well as the operation and maintenance technicians of power supply companies worry about this subject, new methodologies and tools to assess the strength effects as the result of short circuits in transformers are still necessaries. So, this work proposes to know the strength characteristics caused by the radial and axial forces in winding transformers. In this context, it will be presented different strengths that can occur in winding transformer, identifying the principal failures as the result of these stresses. Besides, it will be developed an analytical method to evaluate the forces and stresses in winding three phase transformer under a three phase short circuit. Finally, the analytical method results will be compared with a computer simulation based in time domain using the software FEMM, which applies the finite element method. / Transformadores de potência são equipamentos essenciais aos sistemas elétricos e também um de seus componentes de maior preço. Quando estes equipamentos se danificam ou apresentam algum tipo de falha, o seu reparo ou até mesmo sua substituição demanda altíssimos custos financeiros, tanto pelo alto valor comercial destes equipamentos como pela perda temporária da capacidade de transmissão de energia elétrica. Muitas falhas destes equipamentos devem-se à redução da suportabilidade da isolação dos seus condutores/enrolamentos causado pelos fenômenos eletroquímicos do líquido de resfriamento (óleo), pelas vibrações produzidas pelas forças eletromecânicas durante a sua operação normal, ou seja, em regime permanente, e também pelas deformações dos enrolamentos causadas pelas altas correntes de curto-circuito. Espera-se, no entanto, que um transformador suporte um determinado número de curtos-circuitos durante seu tempo de operação. No entanto, verifica-se que cada evento poderá provocar pequenos deslocamentos relativos nos enrolamentos, os quais podem aumentar cumulativamente, reduzindo desta forma a capacidade do transformador de suportar novos esforços eletromecânicos. Neste contexto, torna-se importante a verificação periódica das suas condições mecânicas, principalmente nas unidades com muito tempo de operação, de forma a se obter subsídios para impedir falhas catastróficas. O emprego de técnicas especiais é requerido para o monitoramento e avaliação das condições mecânicas do enrolamento de um transformador. Apesar de este assunto ser uma preocupação constante dos projetistas e fabricantes de transformadores, bem como dos profissionais de manutenção e operação das empresas de energia elétrica, há certa carência de metodologias e ferramentas consistentes para se avaliar os efeitos dos esforços mecânicos decorrentes das elevadas correntes transitórias sobre estes equipamentos. Nessa perspectiva, este trabalho tem por meta o entendimento das características dos esforços mecânicos causados pelas forças radiais e axiais nos enrolamentos dos transformadores. Para tanto, esta dissertação mostrará os diferentes tipos de esforços eletromecânicos passíveis de ocorrer nos enrolamentos de um transformador, identificando os principais tipos de falhas provocadas por essas solicitações. Em seguida, será desenvolvida uma metodologia analítica para estimar as forças e estresses nos enrolamentos de um transformador trifásico submetidos a um curto-circuito trifásico. Assim, os valores obtidos pela metodologia analítica serão confrontados com resultados de uma simulação computacional no domínio do tempo utilizando-se o programa FEMM baseado na técnica de elementos finitos. / Mestre em Ciências