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Título: Teoria de potência conservativa aplicada à identificação de falhas de curto-circuito em estator de motores de indução trifásicos
Título(s) alternativo(s): Conservative power theory applied to the identification of short-circuit faults in three-phase induction motor stator
Autor(es): Rosa, Victor Emanuel Correia de La
Orientador(es): Castoldi, Marcelo Favoretto
Palavras-chave: Motores elétricos de indução
Localização de falhas (Engenharia)
Aprendizado do computador
Electric motors, Induction
Fault location (Engineering)
Machine learning
Data do documento: 11-Ago-2025
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Cornelio Procopio
Citação: ROSA, Victor Emanuel Correia de La. Teoria de potência conservativa aplicada à identificação de falhas de curto-circuito em estator de motores de indução trifásicos. 2025. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Cornélio Procópio, 2025.
Resumo: O motor de indução trifásico (MIT) é amplamente utilizado no setor industrial para a conversão eletromecânica de energia, devido às suas características consolidadas, como baixo custo de aquisição e manutenção, robustez e simplicidade. No entanto, com o tempo, essas máquinas podem desenvolver diferentes tipos de defeitos. Por isso, diversos estudos têm sido conduzidos para encontrar alternativas que reduzam o número de paradas inesperadas, detectem falhas em estágios iniciais e diminuam os custos com manutenção. Com o avanço de novas tecnologias, métodos alternativos baseados em inteligência artificial (IA), como técnicas de machine learning, têm sido aplicados na análise de sinais de tensão e corrente do MIT, com o objetivo de desenvolver métodos não invasivos e eficazes. Neste trabalho, aliadas a essas técnicas de IA, a teoria de potência conservativa (CPT, do inglês conservative power theory) é utilizada para decompor as potências relacionadas ao motor e utilizá- las no processo de identificação de falhas. Apesar de ser uma abordagem relativamente nova, a CPT já demonstrou grande eficácia em diversas aplicações. Utilizando características extraídas das potências resultantes da CPT como atributos de entrada, os modelos de classificação alcançaram resultados promissores, com valores elevados nas métricas de desempenho. A combinação dessas técnicas pode se mostrar uma ferramenta com potencial para identificar falhas de forma precisa. Portanto, a integração da teoria de potência conservativa com métodos baseados em IA oferece uma abordagem inovadora e eficaz para o diagnóstico e monitoramento de falhas em motores de indução, com benefícios significativos para a indústria, como a redução de custos com manutenção e a melhoria na confiabilidade dos sistemas.
Abstract: The three-phase induction motor (TIM) is widely used in the industrial sector for electromechanical energy conversion due to its well-established characteristics, such as low acquisition and maintenance costs, robustness, and simplicity. However, over time, these machines can develop various types of faults. For this reason, several studies have been conducted to find alternatives that reduce the number of unexpected shutdowns, detect faults in their incipient stages, and decrease maintenance costs. With the advancement of new technologies, alternative methods based on artificial intelligence (AI), such as machine learning techniques, have been applied to the analysis of the TIM's voltage and current signals, with the aim of developing non- invasive and effective methods. In this work, combined with these Al techniques, the conservative power theory (CPT) is used to decompose the power components related to the motor and use them in the fault identification process. Despite being a relatively new approach, CPT has already demonstrated great effectiveness in various applications. The results obtained by the models in detecting faults in the TIM, using features extracted from the CPT's resulting power signals as input attributes, are promising, achieving high values in performance metrics. The combination of these techniques shows potential as a tool for accurately identifying faults. Therefore, the integration of conservative power theory with Al based methods offers an innovative and effective approach for the diagnosis and monitoring of faults in induction motors, with significant benefits for the industry, such as reduced maintenance costs and improved system reliability.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38591
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