Thesis (MScEng)--University of Stellenbosch, 2002. / ENGLISH ABSTRACT: This thesis describes. the design and evaluation of a constant current angle controller for a variable speed reluctance synchronous machine (RSM) drive, as an energy efficient high performance drive. An accurate model of the RSM, with the use of finite element analysis, is derived and implemented in simulation software. The current- and speed controllers are designed and evaluated using a complete simulation model of the whole drive. The controller is implemented on a TMS320F240 DSPbased digital controller, which was developed. The dynamic performance of the constant-current-angle control is compared with that of the conventional constant-daxis- current control method. The results obtained from the RSM drive confirm the simulation results. In the comparison of the two control methods it is shown that the constant-current-angle controlled RSM drive is an energy-efficient drive with good dynamic performance. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Hierdie tesis beskryf die ontwerp en evaluering van 'n konstante stroomhoek beheerder vir 'n reluktansie sinchroon masjien (RSM) aandryfstelsel vir optimum effektiwiteit en dinamika. 'n Akkurate model van die RSM, met behulp van eindige element analise, is opgestel en geimplimenteer in 'n simulasie pakket. Die stroom- en spoedbeheerders is ontwerp en geëvalueer deur middel van 'n simulasiemodel vat die volledige aandryfstelsel. Die beheerder is geimplimenteer deur gebruik te maak van 'n TMS320F240 DSP-gebaseerde digitale beheerder, wat ontwikkel is. Die konstantestroornhoek beheer is vergelyk met die konvensionele konstante-d-as-stroom beheer metode. Die resultate van die praktiese stelsel korreleer baie goed met die resultate van die simulasie. Deur die vergelyking van die twee metodes is dit bevind dat die konstante-stroomhoek beheerde RSM aandryfstelsel 'n energie effektiewe aandryfstelsel met baie goeie dinamiese vermoë is.

Orientador: José Alfredo Covolan Ulson / Coorientador: Renato Crivellari Creppe / Banca: Rudolf Ribeiro Riehl / Banca: Caio Cesar Oba Ramos / Resumo: O Motor de Indução Trifásico (MIT) é o mais utilizado em aplicações industriais e acionamentos eletromecânicos diversos, por ser um motor de construção robusta, ter baixo custo de fabricação e bom rendimento elétrico. Nesse cenário, destaca-se a importância de um correto diagnóstico de falhas de uma forma incipiente, evitando perdas nos processos produtivos e danos severos nessas máquinas. A estratégia da manutenção corretiva impõe, nos processos produtivos, paradas inesperadas da linha de produção podendo causar grandes prejuízos financeiros. Nesse contexto, a manutenção preditiva, auxiliada por sistemas de monitoramento constante, vem de encontro as necessidades dos processos industriais pois, além de prever paradas inesperadas, permite um planejamento da produção mais seguro, no que tange a continuidade do processo e administração da equipe de manutenção especializada. Entretanto, requer monitoramento constante com uma análise dos dados e conhecimento prévio do sistema para a avaliação dos parâmetros e das variáveis envolvidas. Esse trabalho de pesquisa propôs o desenvolvimento de uma abordagem para diagnosticar defeitos em MIT, por meio de diafragmas piezelétricos de baixo custo e sistemas inteligentes do tipo Redes Neurais Artificiais (RNA). Mais especificamente, defeitos elétricos do tipo curto-circuito entre espiras de uma mesma bobina nos estatores dessas máquinas. Para tal, foi implementada uma bancada experimental em ambiente de laboratório, onde foram realizados en... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The three-phase induction motor (MIT) is the most widely used in industrial applications and various electromechanical drives, as it is a robust construction engine, low manufacturing cost and good electrical performance. In this scenario, the importance of a correct fault diagnosis in an incipient way is highlighted, avoiding losses in the productive processes and severe damages in these machines. The strategy of corrective maintenance imposes, in the productive processes, unexpected stops of the production line and can cause great financial losses. In this context, the predictive maintenance, aided by constant monitoring systems, meets the needs of industrial processes because, in addition to anticipating unexpected stops, it allows a safer production planning regarding the continuity of the process and administration of the maintenance team specialized. However, it requires constant monitoring with an analysis of the data and prior knowledge of the system for the evaluation of the parameters and variables involved. This research project proposed the development of an approach to diagnose defects in MIT, through low cost piezoelectric diaphragms and intelligent artificial neural networks (ANNs). More specifically, short-circuit electrical defects between turns of the same coil in the stators of these machines. For this, an experimental bench was implemented in a laboratory environment, where tests were performed with fault simulations related to short circuits between turns... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

[pt] A indústria de confecção vem aplicando cada vez mais equipamentos que visam o aumento da produção aliado à qualidade elevada. Esses, em sua maioria, são máquinas automáticas na etapa que antecede o corte do tecido, ou seja, na criação, desenho e encaixe dos moldes (peças que compõem a roupa). Esse trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de um equipamento para captura das imagens dos moldes, com o uso de apenas um sensor ótico. É proposto como uma alternativa para mesas digitalizadoras e scanners de mesa comerciais. Visto que a maioria das empresas possui seus moldes em chapas de acrílico ou cartolina, é interessante a existência de um dispositivo capaz de transportá-los para o computador. A partir daí, ele pode ser trabalhado como uma imagem digitalizada. É apresentado o processo de fabricação, com suas partes mecânicas, eletrônicas e algoritmos de controle e captura das imagens. O custo das imagens. O custo e desempenho final deve estar situado entre a mesa digitalizadora e a scanner de mesa comercial. Ao final, são traçados alguns comentários sobre os resultados alcançados. / [en] Confection companies are using more and more equipments to improve their productions. Not only concerned on the amount of products, but also for higher quality. Especially in process before fabric cutting, many of these machines are automatic. The reason for this work is to develop an equipment to capture images from molds, using only one optic sensor. It must be na alternative for digitizing tables and commercial scanners. Since mosto f the companies have their molds in acrylic plates and cardboards, it is necessary using a device to convert them to a to a digitized image an image. The final cost and execution must be situaded between the digitizing table and the commercial scanner. Some points are discussed about the results and, at the conclusion, about the possibility of becoming a commercial equipment.

[pt] O presente trabalho consiste no desenvolvimento de um sistema para controle de motores de passo em nível de micropasso. Embora a perfomance obtida com os acionamentos convencionais em passo inteiro e meio passo seja satisfatória para muitas aplicações, há um certo número de problemas intrínsecos na operação sob esta forma de acionamento que impedem a generalização do uso dos motores de passo. Assim, a adoção de um ângulo de passo menor que o habitual (micropasso) se mostra um interessante alternativa para aumentar a resolução e reduzir os problemas de vibração do motor. O trabalho descreve o sistema proposto e mostra os resultados obtidos, comparando-o com os sistemas convencionais. / [en] The present work reports the development of an electric driver to control step motors in microestepping mode. Although the performance achieved with usual full step and half step drivers in satisfactory for many applications, low resolution and vibration in their operation prevent the general use of these drivers. One approach to solve these problems is to drive the stepper in a microstepping mode. The work describes the development of this system, shows the experimental results and compares it with the usual full and half step systems.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-06-29Bitstream added on 2014-06-13T19:01:55Z : No. of bitstreams: 1 alves_gf_dr_botfca.pdf: 791343 bytes, checksum: 65b805fc57ff5b43c1ebf92385c2d12d (MD5) / Outros / As análises de óleos lubrificantes de motores de tratores agrícolas são importantes como meio gerador de informações à manutenção mecânica e da racionalização quando da substituição dos mesmos. Porém, a confiabilidade da permanência destes óleos no cárter pode ser tratada de maneira formal através de métodos estatísticos. Foram utilizados dados referentes ao tempo, em horas, de uso dos óleos lubrificantes dos motores de dois grupos de tratores, marca Massey Ferguson, modelo 275 4x2. Os dados do primeiro grupo são oriundos de seis tratores onde foram obtidas setenta observações. Os do segundo grupo de sete tratores foram verificadas quarenta e seis observações. Avaliou-se o tempo de uso do óleo através das seguintes variáveis explanatórias: viscosidade, ponto de fulgor, diluição por combustível, fuligem, presença de água e desgaste metálico (Fe, Cu, Cr, Pb, Al e Si) para ambos os grupos de tratores. No segundo grupo foram verificados também níquel e molibdênio. O modelo de Cox foi utilizado para análise de tais variáveis. Estudaram-se as curvas de confiabilidade do óleo lubrificante para cada trator, utilizando-se o estimador de Kaplan-Meier. No primeiro grupo, as variáveis explanatórias não foram significativas para o período de troca do óleo lubrificante de motores dos tratores. Para o segundo grupo apenas o Pb apresentou diferença significativa com relação ao tempo de troca do óleo lubrificante. A utilização do estimador de Kaplan-Meier permitiu identificar o comportamento do óleo lubrificante durante o período de uso. O modelo de Cox mostrou-se apropriado para explicar o comportamento das variáveis explanatórias. / The analysis of the motors lubricant oil of agricultural tractors are important as information generating to the mechanical maintenance and to the rationalization when of its substitution. However, the permanence reliability of these oils in the crankcase can be treated to formal way through the statistical methods. Data over time, in hours, of the use of motor lubricant oils of two tractors groups, all Massey Ferguson 275 model 4x2 were utilized. The data of the first group are from six tractors and seventy observations were obtained. The data of the second group are fom seven tractors, obtaining forty-six observations. It was evaluated the oil use time according to the following explanatory variables: viscosity, glow point, dilution by fuel, soot, water and metallic wear (Fe, Cu, Cr, Pb, Al, Si) for both groups; molybdenum for the second group. The Cox model was utilized for analyses of these variables. The reliability curves were studied for each tractor using Kaplan-Meier estimator. In the first group, the explanatory variables were not significant for the time of lubricant oil exchange to the motors of tractors second group only Pb showed difference in relation to time of lubricant oil exchange. The Kaplan-Meier estimator allowed to visualize the lubricant oil behavior during the use time. The Cox model was appropriated to explain the explanatory variables behavior.

Made available in DSpace on 2015-01-26T13:21:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-04-28Bitstream added on 2015-01-26T13:30:46Z : No. of bitstreams: 1 000802119.pdf: 3622671 bytes, checksum: 12ae065b252cd019f0fc65a9a993087d (MD5) / O emprego de óleos vegetais como combustível é conhecido desde os primórdios do motor de combustão interna de ignição por compressão. Atualmente, por conta dos elevados custos do petróleo e seus derivados, os combustíveis alternativos passam a ser competitivos sob o ponto de vista econômico para uso em motores. Diante desse contexto, foi proposta a construção de uma bancada dinamométrica, envolvendo o desenvolvimento e a concepção dos componentes necessários, e, depois, a realização de testes preliminares do desempenho de um motor reformado, operando com diesel comum comercial (B5), biodiesel de óleo de soja (B100) e nas seguintes proporções de mistura: B20, B50 e B80. Por meio dos ensaios preliminares, foi possível validar os resultados obtidos comparando-os com os valores de torque e potência definidos pelo fabricante do motor. Analisando as curvas obtidas em função da rotação e do combustível utilizado nos ensaios, foi verificado um melhor desempenho do motor com a utilização do B20, especialmente na faixa de rotação ao redor de 1.800 rpm, para a qual o mesmo foi projetado. Por outro lado, nesta mesma faixa de rotação, foi verificado o pior desempenho para a operação com B100, confirmando o que havia sido encontrado na literatura / The use of vegetable oils as fuel is known since the dawn of the internal combustion engine of compression ignition. Currently, due to the high cost of oil and its derivatives, alternative fuels become competitive under the economic point of view for use in engines. In this context, it was proposed the construction of a dynamometer bench involving the development and design of the components required, and, after, performing preliminary testing of the performance of a refurbished engine, operating with common commercial diesel (B5), soybean oil biodiesel (B100) and in the following mixing ratios: B20, B50 and B80. Through the preliminary tests, it was possible validate the results obtained comparing them to the values of torque and power defined by the engine manufacturer. Analyzing the curves obtained in function of rotation and the fuel used in the tests, was found better engine performance using the B20, particularly in the speed range around 1,800 rpm, for which it was designed. On the other hand, in this same speed range, the worst performance was verified for operating with B100, confirming what had been found in the literature

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:29:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:00:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 12896.pdf: 2978744 bytes, checksum: d7e5ccc0fe4014d76824c630b7e26cb8 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IEA/D / Escola Politecnica, Universidade de Sao Paulo - POLI/USP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:54:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:09:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 12437.pdf: 4743815 bytes, checksum: 224eec9c107091a47a85eb64ff2540c5 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Escola Politecnica, Universidade de Sao Paulo - POLI/USP

Uma adequada gestão das atividades de manutenção foca seus objetivos na confiabilidade e disponibilidade dos equipamentos, bem como na diminuição dos custos de reparo envolvidos. Visando contribuir neste sentido, o presente trabalho propõe um estudo de caso relacionado à análise de depreciação técnica e depreciação econômica dos equipamentos utilizados numa indústria de produção de papel imprensa. Especificamente, aplica-se a análise da curva de Weibull a uma base de dados de histórico de falhas ocorridas em motores elétricos existentes no processo produtivo e realiza-se, simultaneamente, uma análise de depreciação econômica desses equipamentos. O estudo envolveu a análise de 31 motores elétricos, classificados em 10 grupos de acordo com a potência de operação. A partir dos resultados obtidos para o coeficiente de forma correspondente a um período histórico de 20 anos de manutenção, bem como da análise de depreciação dos motores, foi possível verificar que mais de 50% dos motores analisados tiveram falhas do tipo mortalidade prematura e, o restante dos equipamentos, falhas do tipo fim de vida útil. Uma análise estatística de importância da correlação entre as variáveis de estudo indicou que, para o nível de confiança de 95%, a potência do motor elétrico não apresenta correlação significativa com o valor do fator de forma e nem com o número de manutenções corretivas realizadas. A única relação significativa foi encontrada entre o tamanho do motor e o custo das manutenções ou intervenções, como era esperado. O estudo realizado mostrou de uma maneira ágil e do ponto de vista da gestão da manutenção, uma análise técnica e econômica conjunta da vida útil de motores elétricos em relação à questão da sua depreciação e à escolha da melhor estratégia de manutenção a ser adotada. / An efficient management of maintenance activities is normally focused on reliability and availability of equipments, as well as in reducing the costs involved. Aiming to contribute in this sense, the present study proposes a case of study related to the analysis of technical and economic depreciation of electrical motors used in processes of a newsprint industry. In particular, both the Weibull distribution and an economic depreciation analysis were applied to a historic data base containing electric motor failures. The study was carried out for 31 electric motors, which were classified into 10 groups of electric powers. From results obtained for the form factor in 20 years of maintenance and the depreciation analysis was verified that more than 50% of electric motors had premature failures, whereas the rest of equipments had failures of useful life. A statistical analysis of correlation among variables showed that the power of the electric motor had no significance correlation with both the form factor and the number of failure events at 95% of confidence level. However, a significance correlation was found between the power of the electric motor and the maintenance cost involved, as expected. The study showed a practical way of a combined technical and economical analysis applied to electric motors for choosing the better maintenance strategy.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:29:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:00:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 12896.pdf: 2978744 bytes, checksum: d7e5ccc0fe4014d76824c630b7e26cb8 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IEA/D / Escola Politecnica, Universidade de Sao Paulo - POLI/USP