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dc.creatorVitor, Avyner Lorran de Oliveira-
dc.date.accessioned2025-06-26T17:46:58Z-
dc.date.available2025-06-26T17:46:58Z-
dc.date.issued2025-03-21-
dc.identifier.citationVITOR, Avyner Lorran de Oliveira. Multi sensoriamento para identificação de falhas em máquinas elétricas utilizando distribuições quadráticas. 2025. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica - UEL/UTFPR) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Cornélio Procópio, 2025.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37270-
dc.description.abstractMonitoring the performance of Induction Motors (IM) is crucial to prevent unexpected downtime in the industry. Since manufacturing processes are typically dynamic, the diagnostic strategy should consider non-stationary situations, which require techniques that provide time-frequency analyses. However, the most well-known tools for this purpose are the Short-Time Fourier Transform and the Wavelet Transform, which are not sufficient to address many diagnostic problems. In contrast, the Wigner-Ville Distribution (WVD) stands out for its resolution in both time and frequency. However, interferences known as cross-terms are intrinsically generated during calculation and can hinder its application. For this reason, using the WVD is often avoided in studies despite its characteristics for handling transients. Modified versions of the WVD, also known as quadratic distributions or Cohen class Bilinear Distributions (CCBD), were created to suppress cross-terms, but they are little explored within the context of electric machine diagnostic research. To address this problem, the present work investigates and compares various CCBDs applied to processing vibration, audio, and current signals for bearing, stator and rotor fault identification in IM. To ensure the robustness of the methodology, the collected data set comprises circumstances that emulate some machine operating conditions in the industrial environment, including 1) line and inverter power supply, 2) voltage unbalances in the grid, and 3) load oscillations. The application of machine learning techniques demonstrates the effectiveness of the proposed approach with performance equivalent to or even superior to those found in the literature, even under adverse motor operating conditions. For stator fault, the study found that the applied methodology is effective under ideal conditions using the fifth harmonic of the line current. Broken rotor bar detection proved robust across various conditions, with Convolutional Neural Networks and Zhao-Atlas-Marks achieving over 99% accuracy. Several machine learning methods often exceeded 99% for bearing failures, with vibration performing best, while current and audio showed satisfactory results. Thus, the study presents an alternative methodology using CCBDs for monitoring and diagnosing faults in three-phase induction motors.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.subjectLocalização de falhas (Engenharia)pt_BR
dc.subjectMotores elétricos de induçãopt_BR
dc.subjectAprendizado do computadorpt_BR
dc.subjectFault location (Engineering)pt_BR
dc.subjectElectric motors, Inductionpt_BR
dc.subjectMachine learningpt_BR
dc.titleMultisensing for fault identification in electrical machines using quadratic distributionspt_BR
dc.title.alternativeMulti sensoriamento para identificação de falhas em máquinas elétricas utilizando distribuições quadráticaspt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.description.resumoMonitorar o funcionamento de Motores de Indução (IM) é crucial para evitar paradas inesper- adas em plantas industriais. Como os processos de fabricação são dinâmicos, a estratégia de diagnóstico deve considerar situações não estacionárias, exigindo técnicas de processamento tempo-frequência. As ferramentas mais conhecidas, Short-Time Fourier Transform e Wavelet Transform, muitas vezes não são suficientes para diagnósticos complexos. Em contraste, a Distribuição Wigner-Ville (WVD) oferece alta resolução temporal e espectral, mas os termos cruzados (cross-terms) gerados durante seu cálculo podem inviabilizar sua aplicação. Por isso, a WVD é evitada em muitos estudos, apesar de suas vantagens para transientes. Versões modificadas da WVD, conhecidas como Distribuições Bilineares da Classe Cohen (CCBD), foram desenvolvidas para mitigar os cross-terms, mas são pouco exploradas no diagnóstico de máquinas elétricas. Para solucionar esse problema, este trabalho investiga o uso de CCBDs no processamento de sinais de vibração, áudio e corrente para identificar falhas em rolamentos, estator e rotor, conferindo ao estudo um caráter multissensorial. Para garantir robustez, os dados coletados incluem condições industriais, como: 1) alimentação por linha e inversor, 2) desequilíbrios de tensão, e 3) oscilações de carga. A metodologia aplicada mostrou-se eficaz na detecção de falhas no estator em condições ideais, utilizando o quinto harmônico da corrente de linha. A identificação de barras quebradas no rotor atingiu mais de 99% de acurácia com Redes Neurais Convolucionais, Zhao-Atlas-Marks, e sinais de corrente. Para falhas em rolamentos, métodos de aprendizado de máquina superaram 99% de acurácia, com a análise de vibração apresentando melhor desempenho, enquanto corrente e áudio forneceram resultados satisfatórios. Os experimentos demonstram a eficácia da abordagem proposta, com desempenho equivalente ou superior ao encontrado em trabalhos correlatos. Assim, o estudo propõe uma metodologia alternativa baseada em CCBDs para monitoramento e diagnóstico de falhas em motores de indução trifásicos.pt_BR
dc.degree.localCornélio Procópiopt_BR
dc.publisher.localCornelio Procopiopt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0000-0001-6489-9084pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3393300443778558pt_BR
dc.contributor.advisor1Goedtel, Alessandro-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0001-7978-6664pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1920650157123774pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Castoldi, Marcelo Favoretto-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0001-6199-8327pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6178029384175205pt_BR
dc.contributor.referee1Goedtel, Alessandro-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1920650157123774pt_BR
dc.contributor.referee2Angelico, Bruno Augusto-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/9570641208920027pt_BR
dc.contributor.referee3Castoldi, Marcelo Favoretto-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/6178029384175205pt_BR
dc.contributor.referee4Sotelo, Daniel Morinigo-
dc.contributor.referee5Scalassara, Paulo Rogério-
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/5016119298122922pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica - UEL/UTFPRpt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICApt_BR
dc.subject.capesEngenharia Elétricapt_BR
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