Experimental evaluation, diagnosis, and prediction of the impacts of power quality disturbances in IE2, IE3, and IE4 class efficiency motors

Os motores elétricos continuam a ser a maior carga de maior uso final de energia elétrica do mundo. Com os avanços tecnológicos, suas aplicações se expandiram para abranger novas categorias como ser os veículos elétricos, transporte, navegação, entre outros. A Europa iniciou o processo de transição para as classes de motores de eficiência IE4, diante disso, espera-se que outras regiões sigam a transição para classes de motores de maior eficiência. Em algumas regiões, a tensão operacional pode ser diferente da nominal, de acordo com a norma IEC 60038-2009, isto somado a outros distúrbios como ser o desequilíbrio e harmônicos de tensão pode resultar em impactos no desempenho dessas novas tecnologias. Nesse contexto, esforços significativos têm sido dedicados à manutenção preditiva, com o objetivo de aprimorar as técnicas existentes com novas propostas que aumentem sua eficácia no diagnóstico da saúde das máquinas rotativas na presença de diferentes distúrbios presentes nos SEP. Este trabalho avalia o impacto da variação de tensão, harmônicos de tensão e diferentes porcentagens de desequilíbrios com sub e sobretensão na temperatura e desempenho de motores elétricos de indução de baixa potência classes IE2, IE3 e IE4. O estudo incorpora uma análise técnica, econômica, estatística e térmica para obter indicadores importantes relacionados ao consumo de energia, à eficiência, ao fator de potência e à temperatura. Na busca por técnicas inovadoras e complementares, este estudo também apresenta um novo Indicador de Degradação de Motor Elétrico (EMDI) baseado na análise no domínio da frequência das formas de onda da corrente do motor elétrico para diagnosticar a integridade das máquinas rotativas. Os resultados mostram que em condições ideais de operação o motor de ímãs permanentes classe IE4 apresenta melhor desempenho em termos de consumo e temperatura, porém apresentando características não lineares. Logo na presença dos diferentes distúrbios o cenário muda ao apresentar um menor desempenho quando comparado com os motores de indução gaiola de esquilo nas mesmas condições de operação. A análise realizada permitirá estabelecer e quantificar os impactos dos diferentes distúrbios presentes nos sistemas elétricos de potência no desempenho das novas tecnologias de motores elétricos a serem introduzidos posteriormente. Com relação ao indicador de diagnóstico de saúde do motor proposto, os resultados apresentados apoiam fortemente a eficácia da abordagem proposta para facilitar a implementação de práticas de manutenção preditiva. Outra importante contribuição da presente tese, é que seus resultados serão base para a implementação de uma nova regulação para a introdução de requisitos mínimos de eficiência dos motores elétricos em Honduras.