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Baigiamajame darbe sudarytas uždarosios asinchroninės bejutiklės vektoriškai valdomos pavaros imitacinis modelis ir ištirtos charakteristikos. Teorinėje darbo dalyje yra aptariami asinchroninių elektros pavarų privalumai bei šiose pavarose naudojami greičio jutikliai. Aprašomi stebiklių privalumai bei trūkumai, pagrindžiamas jų naudojimas asinchroninėse pavarose. Nagrinėjami bejutiklių elektros pavarų ypatumai, aprašomi vektorinio valdymo bendrieji principai bei aprašomi bejutiklėse vektoriškai valdomose pavarose naudojamų stebiklių modeliai. Pateikiami du skirtingi asinchroninių variklių matematiniai modeliai. Tiriamojoje dalyje parenkamas asinchroninio variklio modelis, tiriant abiejų imitacinių modelių dinamines greičio charakteristikas. Sudaromas stebiklio imitacinis modelis. Tiriamos stebiklio greičio dinaminės charakteristikos, sudaroma uždaroji greičio reguliavimo sistema su stebikliu. Analizuojamos uždarosios greičio reguliavimo sistemos greičio charakteristikos be apkrovos, su šuoline apkrova ir harmoniškai kintančia apkrova. Nagrinėjama sistemos stiprinimo koeficiento įtaka uždarosios greičio reguliavimo sistemos greičio charakteristikų pereinamiesiams procesams. Magistro darbas baigiamas tyrimo išvadomis, kuriose aptariamas darbo rezultatų realaus pritaikymo galimybės. Darbą sudaro 8 dalys: įvadas, žymėjimai, literatūros šaltinių analizė, tyrimo tikslas ir uždaviniai, teorinė dalis, tiriamoji dalis išvados ir pasiūlymai, literatūros šaltiniai. / The final master degree thesis presents sensorless vector controlled induction motor drive simulation model and characteristics. In the analytic part of master thesis advantages of induction motor drives and speed sensors are described. Advantages and disadvantages of speed estimators are presented and purpose of using them are proved. Peculiarities of sensorless motor drives, principles of vector control and models of speed estimators are analyzed. Two simulation models of induction motor are proposed. In the research part characteristics of induction motors are compared and motor model is chosen. Characteristics of open loop induction motor drive are investigated and simulation model of closed loop induction motor drive with speed estimator is designed. Characteristics of closed loop control system at no load, constant load and harmonic load are analyzed and influence of speed controller gain is considered. Thesis is closed with conclusions about designed system application in real projects. Structure: introduction, list of symbols, literature review, the study aims and objectives, the theoretical part, research part, conclusions and proposals, references.

Este trabalho apresenta uma estratégia para a estimativa de velocidade do motor de indução trifásico baseada em redes neurais artificiais utilizando medidas de variáveis primárias como tensão e corrente. O uso de motores de indução trifásicos é uma constante em diversos setores industriais e de grande importância no cenário energético nacional. A maioria das metodologias de controle, acionamento e dimensionamento destes motores é fundamentada nas medidas de velocidade no eixo. Entretanto, a medida direta da velocidade compromete o sistema de controle e acionamento diminuindo sua robustez e aumentando o custo de implementação. Resultados de simulação e de ensaios experimentais para validação da proposta são também apresentados. / This work presents an approach to estimate speed in induction motors based on artificial neural networks and using measurement of primary variables like voltage and current. The use of induction motors is very common in many industrial sectors and plays an important role in the national energetic scene. The methodologies used in control, start up and dimensioning of these motors are based on measure of the speed variable. However, the direct measure of this variable compromises the system control and start up of the machine, reducing its robustness and increasing the implementation costs. Simulation results and experimental data are presented to validate the proposed approach.

Este trabalho apresenta uma estratégia para a estimativa de velocidade do motor de indução trifásico baseada em redes neurais artificiais utilizando medidas de variáveis primárias como tensão e corrente. O uso de motores de indução trifásicos é uma constante em diversos setores industriais e de grande importância no cenário energético nacional. A maioria das metodologias de controle, acionamento e dimensionamento destes motores é fundamentada nas medidas de velocidade no eixo. Entretanto, a medida direta da velocidade compromete o sistema de controle e acionamento diminuindo sua robustez e aumentando o custo de implementação. Resultados de simulação e de ensaios experimentais para validação da proposta são também apresentados. / This work presents an approach to estimate speed in induction motors based on artificial neural networks and using measurement of primary variables like voltage and current. The use of induction motors is very common in many industrial sectors and plays an important role in the national energetic scene. The methodologies used in control, start up and dimensioning of these motors are based on measure of the speed variable. However, the direct measure of this variable compromises the system control and start up of the machine, reducing its robustness and increasing the implementation costs. Simulation results and experimental data are presented to validate the proposed approach.

Researches conducted by energy distribution companies on several industry segments showed that about 30%of inductionmotors are operating undersized, i.e. with less than 70%of the rated load. Under these conditions induction motors have low efficiency. Due to the characteristics of industrial processes, traditional methods of efficiency and operation analysis can not be used. In order to meet the requirements of these applications, several methods have been proposed. Most of these methods require only the measurement of voltages, currents and in some cases rotor speed. Often these methods estimate, using different techniques, the shaft torque and calculate the output power and efficiency. The purpose of this study is to develop and implement a real-time method to monitor operating conditions and efficiency of induction motors operating at steady state. The proposed method, by means of measured three-phase voltages and currents and the equivalent circuit of the machine, estimates the shaft torque and speed. Then, based on these estimations, calculates the power output and efficiency. The machine equivalent circuit is estimated by an iterative algorithm that uses only the machine nameplate data and the stator resistance. According to present tendencies a wireless system was developed were a central computer can monitor in real time the efficiency and the operational conditions of one or more motors in a industrial plant. This document presents the theoretical development of the proposed method and the results of computer simulations under different situations. Finally it presents an experimental implementation of the method where its performance is evaluated for different motors. / Estudos realizados por companhias de distribuição de energia elétrica em diversos segmentos do setor industrial demonstraram que aproximadamente 30% dos motores de indução trifásicos analisados estavam operando subdimensionados, ou seja, com uma carga inferior a 70% da carga nominal. Nestas condições motores de indução apresentam baixo rendimento. Devido `as características dos processos industriais os métodos tradicionais de análise de eficiência e operação não podem ser utilizados. Para atender aos requisitos destas aplicações foram propostos diversos métodos que necessitam apenas das tensões, correntes e em alguns casos da velocidade do rotor. De maneira geral estes métodos estimam, utilizando diferentes técnicas, o conjugado no eixo da máquina e calculam a potência de saída e a eficiência. A proposta deste trabalho é desenvolver e implementar um método de monitoramento em tempo real das condições operacionais e da eficiência de motores de indução trifásicos operando em regime permanente. O método proposto estima, utilizando valores medidos das tensões e correntes trifásicas e o circuito equivalente da maquina, o conjugado e a velocidade do eixo e, com base nestas estimativas, calcula-se a potência de saída e a eficiência. O circuito equivalente da máquina é estimado através de um algoritmo iterativo que utiliza apenas os dados de placa da máquina e a resistência do estator. Acompanhando tendências atuais, desenvolveu-se também um sistema com comunicação sem fio (wireless) onde, a partir de um computador central pode-se monitorar em tempo real as condições operacionais e a eficiência de um ou mais motores de uma planta industrial. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento teórico do método proposto bem como o resultado de simulações computacionais sob diferentes situações. Por fim este trabalho apresenta uma implementação experimental do método onde seu desempenho é analisado em diversos motores. / Mestre em Ciências