Tesis doctoral de Julio César Urresty Betancourt
Los motores síncronos de imanes permanentes (pmsm) son una alternativa en aplicaciones donde se necesitan máquina de alta eficiencia y con una alta densidad de energía. En ese tipo de aplicaciones es deseable disponer de un sistema de diagnóstico de fallo de bajo costo, el cual permite aumentar su rendimiento y su vida útil, reduciendo costos de mantenimiento, asegurando una mayor confiabilidad y una operación segura. Esta tesis está dedicada al diagnóstico de fallos eléctricos y magnéticos en pmsm. Como primer paso se estudió el comportamiento de la máquina sana y con este objetivo se desarrolló una nueva metodología para analizar la inclinación de los imanes del rotor mediante modelos en elementos finitos de dos dimensiones. Esta metodología se basa en generar una geometría ficticia equivalente en dos dimensiones con la misma distribución del rotor con los imanes inclinados, evitando la necesidad de un modelo en tres dimensiones y por lo tanto reduciendo el tiempo de cálculo del problema. Para el diagnóstico de fallos de desmagnetización, en este trabajo se propone una metodología en línea basada en el análisis de la tensión homopolar. Atributos del método propuesto incluyen simplicidad, tiempo de cálculo corto y alta sensibilidad comparado con el método tradicional de análisis de corriente. Se demuestra una expresión para la tensión homopolar del motor desmagnetizado, de la cual se deriva un indicador del fallo. Adicionalmente se analizan los efectos mecánicos de la desmagnetización, los cuales se estudian por medio de simulaciones con elementos finitos y mediante medidas directas de la trayectoria del eje con un sistema de medición laser dispuestos en los ejes x y y (self-mixing interferometry). A partir de las mediciones con el sistema laser se demostró que la desmagnetización puede generar cierto grado de desviación de la trayectoria del eje de motor. Para el caso de fallos eléctricos, en esta tesis se estudian los efectos del desbalance resistivo y corto circuitos entre espiras en pmsm y se comparan diferentes dos métodos para detectar y discriminar entre los dos tipos de fallo. Estos métodos se basan en el análisis del tercer armónico de corriente de estator y del primer armónico de la tensión hompolar. Finalmente se aplica el filtro adaptativo de vold-kalman para extraer los armónicos relacionados con los fallo de desmagnetización y eléctricos cuando la máquina funciona en condiciones variables de velocidad y varios niveles de carga. A partir de las señales extraídas, se proponen diferentes indicadores de fallo y su comportamiento se validad mediante pruebas experimentales.
Datos académicos de la tesis doctoral «Electrical and magnetic faults diagnosis in permanent magnet synchronous motors«
- Título de la tesis: Electrical and magnetic faults diagnosis in permanent magnet synchronous motors
- Autor: Julio César Urresty Betancourt
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 21/09/2012
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- José Luís Romeral Martínez
- Tribunal
- Presidente del tribunal: gérard-andré Capolino
- martín víctor Riera guasp (vocal)
- (vocal)
- (vocal)