Análisis de firma de corriente para la detección de fallas de rotor en motores de inducción de baja potencia.
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Date
2025
Authors
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Publisher
Universidad de Concepción
Abstract
Esta Memoria de Título presenta el desarrollo, implementación y validación de un algoritmo basado en la técnica de Motor Current Signature Analysis (MCSA) para el diagnóstico de fallas de rotor en máquinas de inducción de jaula de ardilla de baja potencia. Se realiza una identificación detallada de las frecuencias características asociadas a defectos como rotura de barras y fallas en rodamientos, las cuales se reflejan en componentes específicas del espectro de corriente de estator. El algoritmo propuesto emplea herramientas de procesamiento digital de señales, como la transformada rápida de Fourier (FFT) y filtrado mediante ventana de Hanning, para extraer y evaluar estas componentes, clasificando el estado del rotor según una tabla de diagnóstico basada en amplitud espectral.
El estudio contempla una validación cruzada entre simulaciones numéricas mediante el método de elementos finitos (FEM) y resultados experimentales obtenidos en el Laboratorio de Ensayo de Máquinas Eléctricas (LEME), analizando múltiples configuraciones de falla y condiciones operacionales. Se destacan casos de alimentación directa desde la red (DOL), alimentación mediante variador de frecuencia (VDF), tanto operación a voltaje reducido en vacío como con carga controlada. Uno de los principales aportes es demostrar que, bajo ciertas condiciones de deslizamiento, es posible diagnosticar fallas de rotor con precisión incluso a voltajes reducidos, sin necesidad de aplicar plena carga al motor.
Los resultados obtenidos evidencian la efectividad del algoritmo propuesto para diagnosticar roturas de barras con distintos niveles de severidad, así como su robustez frente a perturbaciones armónicas introducidas por inversores. Además, se explora el uso complementario de MCSA para la detección de fallas en rodamientos, observando una correlación parcial con mediciones de vibraciones. El trabajo concluye con una discusión sobre los desafíos y potenciales mejoras de la técnica, así como líneas futuras de investigación.
Description
Tesis presentada para optar al título de Ingeniero/a Civil Eléctrico/a.
Keywords
Motores eléctricos de inducción, Algoritmos, Método de elementos finitos