Aplicación de técnicas de análisis del flujo magnético de dispersión para la detección de asimetrías rotóricas en máquinas de inducción de rotor bobinado

Abstract

[ES] El objeto de este trabajo es estudiar la efectividad de las técnicas basadas en análisis de flujo de dispersión para la detección de asimetrías en el devanado del rotor en máquinas asíncronas de rotor bobinado. Estas máquinas se emplean en procesos industriales con requerimientos de par de arranque elevados y es frecuente encontrarlas en el rango de altas potencias. La avería que se considera en el proyecto es una de las más habituales en este tipo de máquinas y su presencia puede acarrear consecuencias muy negativas para la máquina. El trabajo se centrará en el análisis del flujo de dispersión durante el arranque de la máquina. A tal fin se emplearan herramientas especiales de análisis de señal (transformadas tiempo-frecuencia) y se relacionarán los resultados de la aplicación de las mismas con el nivel de avería en la máquina. Para el desarrollo del proyecto, se realizarán múltiples ensayos con máquinas de laboratorio en los que se registrará durante el arranque la señal de fuerza electromotriz inducida en una bobina externa, situada en diferentes posiciones de la carcasa de la máquina, para diferentes niveles de avería en el rotor. Posteriormente, estas señales se analizarán con una herramienta tiempo-frecuencia, la transformada wavelet, y se interpretarán los resultados obtenidos, evaluando la fiabilidad de cada tipo de análisis. Se compararán los resultados con los obtenidos con las herramientas clásicas de diagnóstico, basadas en el análisis en régimen permanente.

[EN] The purpose of this work is to study the effectiveness of the techniques based upon the stray flux analysis for the detection of rotor winding asymmetries in wound rotor induction motors. These machines are commonly used in industrial processes with high starting torque requirements. They are often found in the high-power range. The fault considered in the project is one of the most common in this type of machines, and its presence might have very negative consequences for the machine. The work will focus on the stray flux analysis during the start-up of the machine. Special signal analysis tools (time-frequency transforms) will be used and their results will be related to the condition of the machine. For the development of the project, multiple tests will be developed with laboratory machines in which the electromotive force induced in an external coil sensor will be registered during the start-up of the machine, locating the sensor at different positions of the motor frame, for different levels of damage in the rotor winding. Afterwards, these signals will be analyzed with a time-frequency tool, the wavelet transform, and the results will be interpreted, evaluating the reliability of each analysis. The results will be compared to the classic diagnostic tools, based upon the permanent regime analysis.

[CA] L’objecte d’aquest treball és estudiar la efectivitat de les tècniques basades en anàlisi de flux de dispersió per a la detecció d’asimetries en el debanat del rotor en màquines asíncrones de rotor bobinat. Aquestes màquines s’utilitzen en processos industrials amb requeriments de par d’arrancada elevats i és freqüent trobar-les en el rang d’altes potències. L’avaria considerada en el projecte és una de les més habituals en aquest tipus de màquines i la seua presència pot comportar conseqüències molt negatives per a la màquina. El treball es centra en l’anàlisi del flux de dispersió en l’arrancada de la màquina. Així, s’utilitzen ferramentes especials d’anàlisi de senyal (transformades temps-freqüència) i es relacionen els resultats de l’aplicació de les mateixes amb el nivell d’avaria de la màquina. Per al desenvolupament del projecte, es realitzen múltiples assajos amb màquines de laboratori en els quals es registra en l’arrancada la senyal de força electromotriu induïda en una bobina externa, situada en diferents posicions de la carcassa de la màquina. Posteriorment, aquestes senyals s’analitzen amb una ferramenta temps-freqüència, la transformada wavelet, i s’interpreten els resultats obtinguts, avaluant la fiabilitat de cada tipus d’anàlisi.