Memoria para optar al título profesio nal de Ingeniero Agrónomo. Mención: Producción Animal

Autorizado por el autor, pero con restricción para ser publicada a texto completo hasta el año 2014 / En los últimos años, la industria en general se ha percatado de la importancia del concepto de la confiabilidad, es decir, cuál es la disponibilidad que posee determinada planta para producir. Como es de suponer, este concepto macro descansa sobre cada una de las partes de la empresa, en especial, en las máquinas eléctricas. La matriz de una industria productora de grandes volúmenes, como lo son las mineras, cementeras y celulosas, posee siempre algunas máquinas de gran potencia que son claves en la producción, y donde una falla imprevista puede afectar fuertemente los ingresos de un mes. En general estas máquinas grandes son del tipo síncrono, como es el caso de los molinos de las plantas mineras, donde se usan debido a las adecuadas características de velocidad y estabilidad que poseen, otorgando beneficios tanto de operación como a nivel local, pues además pueden ejercer efectos capacitivos sobre la red que los alimenta. En vista de lo anterior, el presente trabajo se centra en el monitoreo en línea de estos motores, lo que permite estar, constantemente y desde cualquier lugar, pendiente de cuál es el estado de determinada máquina. Con esto, se podrá saber si existe alguna falla, presente o en gestación, y con esta información, meses antes de ocurrir la falla, la corrección del error puede realizarse de manera programada, con mínimos costos por concepto de pérdidas de producción y reparación del motor. El sistema se diseñó desde un comienzo con enfoques en tres áreas: metodologías, donde se consideraron aquéllas más recientes, extraídas de publicaciones de los ámbitos de energía y control; equipos, escogiendo sensores, variables y parámetros tales que se obtuviera la mayor cantidad de resultados posible, con el mínimo costo; y finalmente costos, donde la atención se centró en aprovechar la información obtenida por el sistema de monitoreo, para ayudar a la toma de decisiones en el área de mantenimiento tal de reducir allí los costos, considerando que muy rara vez se hace un flujo o algún tipo de análisis económico en problemas de este tipo. El diseño del sistema en sí se concentró en metodologías de análisis de corrientes y transformación de Park, las que en conjunto permiten detectar diversos problemas de operación, tanto en señales específicas de alguna fase o de la excitación, como desbalances entre las fases. Los métodos abordados fueron escogidos en base a estadísticas de fallas, tal que logran cubrir alrededor de un 80% de las fallas producidas en máquinas síncronas, particularmente los problemas de excentricidad (problemas de descansos, fatiga o problemas del eje) y los problemas de cortocircuitos internos en el rotor o en el estator. El manejo de la información obtenida quedó definido por escalas de bases de datos, lo que permite ir filtrando y condensando la información, para almacenarla en el tiempo y tener una perspectiva de la evolución de los motores. Incluso es posible incorporar un análisis de tipo estadístico sobre estos datos, si se tienen suficientes máquinas bajo monitoreo, para así validar y estimar con mayor precisión la severidad de fallas y otros datos. En el análisis económico se toman los costos estimativos por instalación, operación y reparación de distintas alternativas ante determinada falla, permitiendo así tomar la mejor decisión. Se concluye con sugerencias para trabajos futuros, como la inclusión de la medición del torque mecánico y temperaturas, con la finalidad de refinar los datos y estimaciones obtenidas, al punto de poder recrear el comportamiento de la máquina. Con ello se podría hacer un seguimiento minucioso del motor a través de la evolución de los parámetros de éste.

El objetivo del presente trabajo de título es analizar el diseño de un generador trifásico doblemente alimentado, enfocándose en los aspectos constructivos que determinan su comportamiento eléctrico, incluyendo métodos de control que se utilizan habitualmente para aplicaciones en aerogeneradores. Se comienza desarrollando el modelo de circuito monofásico equivalente, que permite estudiar las propiedades de este tipo de generador, especificando las convenciones de signos empleadas y las ecuaciones respectivas. Luego, se entregan las principales relaciones electromecánicas, con el fin de obtener los parámetros del modelo circuital, resistencias y reactancias, a partir de las dimensiones físicas y materiales constituyentes de la máquina. A continuación se describe el algoritmo de diseño implementado para los análisis posteriores, estableciendo criterios de evaluación de sus características eléctricas en aplicaciones eólicas para sistemas de generación con potencia nominal del orden de 2 MW. Finalmente se desarrolla la metodología de diseño para la determinación de las dimensiones más apropiadas del generador, la cual se ilustra para un caso definido de aplicación eólica. Se concluye que las estrategias de control implementadas en generadores eólicos doblemente alimentados son decisivas a la hora de determinar los aspectos constructivos del diseño, por lo cual se señalan los parámetros más relevantes y analiza su efecto en los modelos desarrollados.

Ingeniero Civil Electricista / El rol fundamental que poseen las máquinas eléctricas dentro de la industria fomenta la búsqueda de técnicas de control efectivas y eficientes. De particular interés resulta la máquina de inducción tipo jaula de ardilla, la que por su sus bajos costos de fabricación y mantención, constituye el 90% de la energía consumida en máquinas eléctricas en la industria. Desde este punto de vista, resulta evidente la necesidad de disminuir el consumo de energía mediante estrategias adecuadas de control. Dentro de los esquemas de control para máquinas de inducción, la técnica de control por orientación de campo (FOC) es la más estudiada y, hasta el día de hoy, la más efectiva. Por esta razón, en la literatura se pueden encontrar diversos métodos que se basan en la topología FOC. No obstante, la mayoría considera modificaciones que aumentan de manera considerable la complejidad del esquema y no necesariamente se obtienen mejoras significativas en las prestaciones de control. En el presente Trabajo de Memoria se evalúan experimentalmente dos técnicas de control de velocidad basadas en una estructura de FOC indirecta. Las modificaciones que dan origen a las nuevas estrategias son relativamente sencillas y localizadas dentro de la estructura de FOC. La primera corresponde a una técnica que posee un controlador PI con una integral de orden fraccionario (no entero), denominada FOC-PIF. La segunda estrategia conserva todos los controladores del esquema FOC convencional, pero impone al deslizamiento (originalmente variable) a ser un valor fijo. El principal objetivo de la estrategia FOC-PIF es mejorar la respuesta en el seguimiento de velocidad presentada por la estrategia base. La técnica FOC-CSC, busca en cambio obtener un mismo nivel de torque pero reduciendo el consumo de corriente. Las pruebas realizadas para evaluar las técnicas propuestas fueron analizadas primero mediante simulaciones computacionales, procediendo luego a un análisis experimental. De esta comparación se concluyó que el modelo analizado posee una buena confiabilidad para estos estudios. A partir de los resultados experimentales se concluye que frente a referencias de velocidad que se mantienen constantes o varían suavemente bajo un nivel de carga mecánica fija, la técnica FOC-PIF muestra mejoras importantes durante el régimen transiente y mantiene el buen desempeño durante régimen permanente. Los resultados obtenidos al implementar la estrategia FOC-CSC, indican que se logra disminuir los niveles de corriente de estator en un nivel cercano al 33%, con respecto a las magnitudes entregadas por la técnica convencional. Por último, los resultados de las simulaciones indican que el modelo del motor y de los esquemas implementados constituyen una buena herramienta para obtener una idea de la respuesta dinámica de cada esquema y de las tendencias que se observarían en un eventual análisis comparativo entre dos esquemas. Sin embargo, el margen de error que poseen los cálculos realizados revela que la simulación implementada generalmente no puede entregar aproximaciones cercanas a la realidad experimental y, por lo tanto, los resultados deben ser interpretados sólo como órdenes de magnitud y no como valores representativos.

Orientador: Ernesto Ruppert Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-20T09:14:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_AntonioTadeuLyriode_D.pdf: 4656289 bytes, checksum: 2cce8b387ab06d57a2a443a71952b52a (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: A tese apresenta dois métodos para avaliação rápida e confiável do desempenho de motores de indução trifásicos de rotor em gaiola com vistas à aplicação em conservação de energia elétrica e em manutenção. O primeiro método baseia-se em ensaios executados em máquina em rotor livre e com rotor travado. O segundo método baseia-se no tratamento dos valores de grandezas características do motor a partir de dados de catálogos de fabricantes. Ambos são métodos onde os parâmetros do circuito equivalente em T são identificados a partir de um processo de otimização estatística dentro de toda a faixa de operação do motor, incluindo a partida. O desempenho de ambos os métodos foi avaliado em ensaios executados em 40 motores utilizando o método B da norma IEEE-112 e, em 54 motores, utilizando a norma IEC-34-2, após o adequado tratamento numérico / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador : Yaro Burian Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-15T08:31:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RuppertFilho_Ernesto_M.pdf: 1937414 bytes, checksum: 4ee8763f9fc86a6af1ed491ba591ebda (MD5) Previous issue date: 1976 / Resumo: Dadas as dificuldades apresentadas pelos modelos matemáticos mais comuns de motor de indução desenvolveu-se, a partir das transformações de Park, Blondel e Kron, um modelo adequado para simulação de motor de indução de rotor enrolado quando submetido a chaveamento das correntes de rotor. O presente trabalho procurou, didaticamente, na medida do possível, desenvolver alguns modelos de motor em questao, modificando-os gradati vamente, ate chegar ao seu objetivo final / Mestrado / Mestre em Ciências

Orientador: Jaime Szajner / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-18T05:10:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sanchez_VictorArmandoBravo_M.pdf: 8064529 bytes, checksum: 0a2288cc0dcb7fd93e053d837265adda (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Está em desenvolvimento no Laboratório de Engenharia de Computação e Automação Industrial (LCA) um protótipo de veículo autoguiado (AGV) controlado por computador. Este tipo de veículo tem diversas aplicações dentro de ambientes industriais automatizados onde se comunica com um computador supervisor para receber instruções e efetuar diversas tarefas no processo de produção. Sua aplicação pode ser também levada a outras atividades produtivas como no setor de minério, em ambientes de alto risco ou em atividades de exploração submarina de petróleo. o desenvolvimento deste tipo de veículo é complexo, necessitando do trabalho em equipe de vários grupos de desenvolvimento, integrando a utilização do conhecimento de técnicas em diversas áreas de Engenharia, o protótipo do AGV indicado é formado por um sistema de tração. sistema de direção, unidade controladora de tração e direção, sistema de aquisição de dados e unidade sensora. Os equipamentos desenvolvidos correspondentes aos sistemas de tração e direção têm as seguintes partes: inversor, placas de circuitos de comando com acoplamentos óptico e magnético, placas de circuitos de proteção contra sobretensões e curto-circuitos, e fonte auxiliar do tipo chaveado. Neste trabalho é apresentada a fundamentação teórica e metodologia usada na análise e elaboração do projeto de cada parte dos equipamentos envolvidos no sistema de acionamento, para os quais utilizaram-se pacotes de simulação; os resultados obtidos foram usados na fase inicial do projeto. São apresentados também os resultados experimentais, indicando-se os ajustes feitos em bancada. as limitações e as diversas mudanças feitas para obter o comportamento desejado nos equipamentos desenvolvidos / Abstract: Presently a prototype of an AGV (Automated Guided VehicIe) controlled b) computer is under development at LCA (Computer Engineering and Industrial Automation Laboratory) at UNICAMP. This type of vehicle has many applications in automated industrial environments where it can carry out several tasks related with the production processess. To do so it receives instructions from a supervlsory computer through a communication network. Its application can be extended to other productive activities like ln milling and at hazardous environments that offer high human life risks. It can also be used for submarine exploitation of petroleum. The development of such kind of vehicle is very complex and requires several groups of work since it involves many branches of Engineering knowledge. The AGV vehicle incorporates a traction system, a steering system, controI units for traction and steering, a data acquisition system and sensor units. The traction and steering systems developed are composed by the following parts: inverter, controller circuit boards with opto and magnetic couplers, overcurrent and overvoltage protection circuit board and auxiliary switching type power supplies. This work presents the theoretical fundaments and the methodology used in the analysis and design of each part of the equipment. Results of digital simulations were used at the first stage of the project. Finally the experimental results are presented showing the adjustments done at lab and the limitations and the solutions used to get the desired behavior of the prototype / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Jaime Szajner / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-18T08:39:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_EdsonPinheirode_M.pdf: 6386401 bytes, checksum: 33185d0712f1963f50dded504de0ac60 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: O projeto e implementação de sistemas de controle de alto desempenho e confiabilidade para motores de indução trifásicos passam por uma modelagem completa da máquina, em um sistema de referencia girante e a utilização do método vetorial. O propósito deste é a implementação de um sistema que utilize a técnica de controle por orientação de campo do rotor (método indireto), para a geração de um conjunto de referências a serem seguidas através de um controlador de corrente do tipo histerese que deverá comandar um inversor trifásico. Estudaremos também a geração de um perfil suave de velocidade de motores de indução trifásicos com rotor do tipo gaiola de esquilo, utilizados por exemplo no acionamento de elevadores. Com essa finalidade é estudado um perfil suave de aceleração, de forma a evitar variações bruscas no torque produzido pelo motor, que podem provocar trancos indesejáveis ... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The project and implementation of control systems whith high performance and reliability for three phase induction motors need a complete modeling of the machine, in a moving reference system and the utilization of the vectorial method. The purpose of this work is the implementation of a system which uses the rotor field orientation technique (indirect method) to generate a set of three stator current references to be followed of a hysteresis current controller which fires the transitors of a voltage inverter. We also study the generation of a smooth speed profile for three phase induction motors with squirrel-cage rotor. Which are used, for example, in the traction of elevators. To this end it is studied a smooth acceleration profile, which could avoid abrupt torque variations in the motor, which would cause jerk ... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

En esta tesis se estudian las pérdidas en el núcleo de los Motores de Inducción (MI) con los siguientes objetivos: compensar los efectos producidos sobre el control y diagnosticar fallas en el núcleo del estator (FNE). Se incluyeron en el modelo dinámico del MI las pérdidas en el hierro (PH), representándolas por medio de una resistencia equivalente, no lineal, a bornes de la inductancia de magnetización del MI. Con el objetivo de determinar el valor de la resistencia equivalente y cuantificar las PH se propusieron una serie de ensayos en vacío (con una fuente de tensión PWM) para un MI no convencional, el que permitió separar las distintas componentes de las pérdidas totales. En base a las mediciones de las pérdidas se pudo determinar el valor de la resistencia equivalente de PH en función de la frecuencia de alimentación. A partir del modelo del MI presentado se evaluó la influencia de las PH sobre el control del MI, se obtuvieron expresiones analíticas del error de estimación del flujo en estado estable de un control orientado por el campo (COC) convencional. Con el objetivo de compensar los errores en la estimación se presentó una propuesta basada en un observador adaptivo de estados. Se comparó el comportamiento del observador con el del estimador convencional, validando la propuesta por medio de resultados de simulación. El estudio realizado evidenció que es posible utilizar el observador adaptivo de estados propuesto para tareas de diagnóstico de fallas, por medio de la supervisión de un parámetro asociado a la condición del núcleo. Con el objetivo de validar experimentalmente la propuesta de diagnóstico se desarrolló un método para la generación de FNE, permitiendo realizar fallas controladas y reversibles, consiguiéndose repetibilidad en los ensayos. Finalmente, se propuso un nuevo modelo para representar a las FNE asimétricas, representándolas como variaciones de la resistencia equivalente de PH. Se validó experimentalmente y por simulación el modelo, midiendose el incremento de la corriente de secuencia negativa y la variación de la impedancia de secuencia negativa del MI, variables que pueden ser usadas para detectar y diagnosticar diferentes grados de severidad de las FNE. / The core losses (CL) of induction motors (IM) are studied in this thesis. The main objective in studying them are: compensate CL effects on the IM control and stator core faults (SCF) diagnosis. The stator CL, represented by a non lineal equivalent resistance on the terminals of the IM magnetization inductance, were included in the induction motor dynamic model. In order to obtain the value of the equivalent resistance and quantifying losses, noload test with a PWM voltage source were carried out on a non-conventional induction motor, which facilitates separating the components of total losses. A quantitative comparison of losses measured in noload condiction was also carried out. It was concluded from this comparison that losses on the rotor cupper do not significantly contribute to the total losses. Loss measurements allowed obtaining the equivalent resistance value as a function of stator frequency. The influence of these CL on the induction motor control was evaluated from the IM model presented in this work. Analytical expressions for error estimation, in steady-state flux, in a field-oriented control (FOC) were also obtained from the model. In an attempt to compensate errors from estimation, an adaptive state observer was also presented. The behaviour of this observer was compared to that of a conventional estimator, validating in this way the proposal through simulation results. It was concluded from this study that it is possible to use the proposed adaptive state observer for SCF diagnosis, by monitoring a parameter related to the stator core. In addition, the proposal was experimentally validated through developing a method to generate SCF, producing controlled and reversible faults, which allows repeating the tests as necessary. Finally, a new model to represent unbalanced SCF as variations of the CL equivalent resistance was also presented. This model was validated experimentally and through simulation by measuring both the increase of the negative sequence current and the variation of the IM negative sequence impedance. These variables can be used to detect and to diagnose SCF.

Los estudios de emisiones sonoras por vehículos han adquirido gran relevancia en los últimos años por dos razones: (1) el incremento de la sensibilización social hacia los fenómenos de contaminación ambiental entre los que se encuentra la contaminación acústica, y (2) las mayores exigencias del mercado (vehículos de mayores prestaciones a la vez que más confortables: confort acústico). Dentro de la complejidad de los fenómenos de generación acústica por el vehículo, en esta tesis doctoral nos centraremos en una de las contribuciones del motor: en el ruido generado durante el proceso de escape. Esta componente sonora es la resultante de dos fenómenos distintos: el ruido pulsante originado en el proceso de llenado y vaciado de los cilindros, y el ruido de flujo asociado a los fenómenos de turbulencia desarrollados por la existencia de un flujo medio continuo que atraviesa el sistema de escape. De estos dos fenómenos será el estudio del ruido de flujo y su predicción el núcleo de nuestro trabajo, con la motivación añadida de que así como el ruido pulsante ha sido ampliamente estudiado y existen métodos de predicción del mismo, todo lo referente al ruido de flujo es en gran medida desconocido. A esto, se debe añadir que a medida que se ha ido reduciendo la contribución del ruido pulsante, fuente principal, la contribución del ruido de flujo al ruido de escape es cada vez más importante, tanto por su interacción con la acústica del sistema (pudiendo amplificar la contribución de la fuente principal), como por la existencia de silenciadores que actúan como fuentes generadoras del mismo, de forma que a altos regímenes de giro se constituye como la fuente dominante. Para el estudio de la contribución del ruido de flujo al ruido de escape la presente tesis doctoral se ha estructurado en seis capítulos bien diferenciados: En un primer capítulo se realiza un inventario de las distintas contribuciones que pueden distinguirse en el ruido total emitido por un vehículo,........... / Andrés Verdú, IC. (2003). Contribución al estudio y caracterización de la generación de ruido de flujo en el sistema de escape [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2622