Análise da Transformada de Park das Correntes Elétricas com ANN

e 0.5 hp de potência, com uma frequência de alimentação de 60 Hz, tendo sido feito o registo das correntes elétricas com uma frequência de amostragem de 7.68 kHz. Neste caso, aTPmostrou excelentes resultados na demonstração de avarias no rolamento (como é possível observar na Figura4.10) e os valores de i_d e i_qforam utilizados comofeatures

para treinar uma ANN, tendo sido registadas exatidões de 100% na classificação entre rolamento saudável, com avaria na pista interior, e avaria na pista exterior. O intervalo de tempo utilizado para a extração defeatures não é especificado.

Figura 4.10: Domínio DQ daTPda corrente de um motor com rolamentos em condições ideais e avariados [35]

Em [7] foi observada uma alternativa ao procedimento utilizado em [35] para retirar informação em relação à elipse resultante da TP, tendo sido utilizada para a deteção de avarias de curto-circuito entre espiras de MIs. Esta abordagem procurou estudar a excentricidade da elipse através daAnálise de Componentes Principais (ACP)da elipse criada no domínio DQ, como ilustrado na Figura 4.11, sendo posteriormente calculada a excentricidade_DQ segundo a equação4.12que basicamente indica a diferença entre a magnitude de ambas as componentes resultantes daACP.

imbalance_DQ= |P C₁| − |_{P C}

2| (4.12)

4 . 3 . M É T O D O S PA R A D E T E Ç ÃO D E AVA R I A S E M R O L A M E N T O S

4.3.6 Estudo da Transformada de Park Estendida das Correntes Elétricas Em [36] foi avaliado o espectro daTPEpara avarias na pista externa do rolamento com diâmetros de 2 mm, 5 mm e 8 mm de umMITGEde 4 polos com 3 kW de potência e uma tensão de alimentação de 380 V com uma frequência de 50 Hz. Neste caso foi analisado um intervalo de tempo alargado e verificada a manifestação da avaria no mesmo ao existir um aumento na magnitude de diversas frequências características consoante o aumento do diâmetro da avaria.

Figura 4.12: Variação da magnitude de determinadas frequências consoante o aumento do diâmetro do defeito da avaria na pista externa do rolamento [36]

Em [37] foi utilizado umMITcom 11 kW de potência e uma tensão de alimentação de 380 V com uma frequência de 50 Hz. Foram avaliadas avarias singulares na pista externa, pista interna e gaiola do rolamento onde se verificou a presença de claros indicadores de avaria nos espectros daTPE, como é possível observar para o caso da Figura4.13que mostra a variação da magnitude de algumas das frequências com o aumento do diâmetro de defeito na pista interna. Foi também observada uma maior manifestação no espectro daTPEde defeitos na pista interna, seguida dos defeitos da pista externa e, finalmente, de defeitos na gaiola.

Figura 4.13: Variação da magnitude de determinadas frequências consoante o aumento do diâmetro do defeito da avaria na pista interna do rolamento [37]

4.4

Conclusões

Os diversos trabalhos analisados na secção4.3 demonstram o potencial de deteção de avarias em rolamentos deMITsatravés da monitorização da vibração e das correntes elé- tricas do motor, sendo este potencial validado com a utilização de motores com diferentes características (a nível de potência, tensão e frequência de alimentação, etc.).

As frequências de amostragem e os tempos de análise utilizados aparentam, no en- tanto, ser um ponto a avaliar dado que, quanto maior a frequência de amostragem dos sinais e o intervalo de tempo necessário para proceder à sua análise, maior será a quanti- dade de dados a ser enviados, o tempo de computação do processo de extração defeatures

e, caso se pretenda guardar os registos, a capacidade de armazenamento necessária. Neste sentido, a frequência de amostragem mínima utilizada nos estudos descritos é de cerca de 8 kHz no processamento da vibração através da TWC e da corrente através da TP

descritos em [28,35] sendo que a norma ronda os 20 kHz. A nível do tempo de análise utilizado, os trabalhos que o mencionam utilizam cerca de 800 ms (análise espectral da vibração e análise espectral da amplitude instantânea daTHem [31,33]), deixando em aberto a possibilidade de deteção com frequências de amostragem e intervalos de tempo de análise inferiores aos utilizados. Esta necessidade de utilização de intervalos de análise muito alargados é comum nas abordagens descritas em relação a análises espectrais, em [31–33,36,37], e resultantes da TRFda vibração, amplitude instantânea daTHeTPE, dada a observação de frequências características que exigem um detalhe elevadíssimo no espectro de frequências resultante daTRF(quanto maior o intervalo de tempo estu- dado, maior o detalhe disponível no intervalo de frequências oferecido pela frequência de amostragem utilizada).

A nível da monitorização da vibração, algumas abordagens (nomeadamente a análise estatística da vibração e a análise espectral da vibração descritas em [30,31]) fazem uso de diversos registos da vibração resultantes da colocação de múltiplos acelerómetros no motor, sendo também utilizadas localizações do sensor não exequíveis em ambiente industrial (nomeadamente na análise espectral da amplitude instantânea daTH, descrita em [33], onde o acelerómetro é colocado diretamente acima do rolamento), pelo que não é claro o desempenho destas abordagens utilizando apenas um sensor colocado numa posição viável do motor.

É importante mencionar que a comparação entre a deteção da avaria através da análise das correntes e da vibração não é feita em nenhuma das referências estudadas, sendo que esta possibilitaria a comparação entre ambos os métodos de deteção utilizando o mesmo

setup experimental.

O estudo da deteção da avaria através da análise do espectro da amplitude instantânea da TH e da TWC da vibração, descritos em [28,33], destacam-se negativamente pela baixa quantidade de dados utilizada e os algoritmosSVMeANNsão evidenciados pela frequente utilização nas publicações mencionadas ao longo da secção 4.3, sendo que ambos registam excelentes desempenhos.

C

a

p

í

t

u

l

o

5

C o m p r e e n s ã o e P r e pa r a ç ã o d o s Da d o s

Neste capítulo são apresentadas as fases de compreensão e preparação dos dados da me- todologiaCRISP-DM. Primeiramente, na secção5.1correspondente à compreensão dos dados, são apresentados osdatasets utilizados sendo posteriormente feita uma observação

dos seus registos no domínio temporal, um estudo da sua assinatura espectral e uma avali- ação do potencial impacto da frequência de amostragem. Na secção5.2, correspondente à preparação dos dados, são descritas as análises feitas aos mesmos e os métodos utilizados, sendo avaliado o seu poder discriminativo em relação ao estado de avaria do rolamento. As conclusões retiradas são descritas na secção5.3.

5.1

Compreensão dos Dados