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https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16861
Tipo: | Tese |
Data do documento: | 20-Mar-2024 |
Autor(es): | MUÑOZ TABORA, Jonathan |
Primeiro(a) Orientador(a): | TOSTES, Maria Emília de Lima |
Primeiro(a) coorientador(a): | MATOS, Edson Ortiz de |
Título: | . Experimental evaluation, diagnosis, and prediction of the impacts of power quality disturbances in IE2, IE3, and IE4 class efficiency motors. |
Agência de fomento: | CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico |
Citar como: | MUÑOZ TABORA, Jonathan. Experimental evaluation, diagnosis, and prediction of the impacts of power quality disturbances in IE2, IE3, and IE4 class efficiency motors. Orientadora: Maria Emília de Lima Tostes. 2024. 187 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Instituto de Tecnologia, , Universidade Federal do Pará, Belém, 2024. Disponível em:https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16862 . Acesso em:. |
Resumo: | 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 |
Abstract: | Electric motors remain the largest end-use of electricity in the world and a fundamental part of the industrial sector. In addition, with technological advances, their applications have expanded into new categories such as electric vehicles, transportation, and navigation, among others. Europe has started to upgrade to IE4 efficiency motor classes, and it is expected that other regions will follow the transition to higher efficiency motor classes. In some regions, the operating voltage may differ from the nominal voltage according to IEC 60038-2009. This, together with other disturbances such as unbalance and voltage harmonics, can affect the performance of these new technologies. In this context, significant efforts have been made in predictive maintenance to improve existing techniques with new proposals that increase their effectiveness in diagnosing the health of rotating machines in the presence of different disturbances present in SEPs. This work evaluates the impact of voltage variations, voltage harmonics, and different percentages of under and over-voltage unbalances on the temperature and performance of low-power induction motors of IE2, IE3, and IE4 classes. The study includes technical, economic, statistical, and thermal analysis to obtain important indicators related to energy consumption, efficiency, power factor, and temperature. In the search for innovative and complementary techniques, this study also presents a new Electric Motor Degradation Indicator (EMDI) based on frequency domain analysis of electric motor current waveforms for the diagnosis of rotating machinery integrity. The results show that under ideal operating conditions, the permanent magnet motor of the IE4 class has a better performance in terms of power consumption and temperature, but it has a non-linear characteristic. Then, in the presence of certain disturbances, the scenario changes, with lower performance compared to squirrel-cage induction motors under the same operating conditions. The analysis performed will allow to identify and quantify the impact of the different perturbations present in the electrical power systems on the performance of the new electric motor technologies to be introduced. Regarding the proposed motor health diagnostic indicator, the results presented strongly support the effectiveness of the proposed approach in facilitating the implementation of predictive maintenance practices. Another important contribution of this thesis is that its results will form the basis for the implementation of a new regulation for the introduction of minimum efficiency requirements for electric motors in Honduras. |
Palavras-chave: | Variação de tensão Harmônicos Motor de imãs permanentes Manutenção preditiva Voltage variation Harmonics Permanent magnet motors Predictive maintenance |
Área de Concentração: | SISTEMAS DE ENERGIA ELÉTRICA |
Linha de Pesquisa: | SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal do Pará |
Sigla da Instituição: | UFPA |
Instituto: | Instituto de Tecnologia |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil |
Fonte URI: | Disponível na internet via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br |
Aparece nas coleções: | Teses em Engenharia Elétrica (Doutorado) - PPGEE/ITEC |
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Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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