Electrical machines are subject to faults which, depending on the type and importance of the plant, can cause material, economic and social damage. The reliability required for electric motors constantly grows due to the importance of their applications and technological advancement. One of these possible faults is an inter-turn short circuit of the stator winding. This is a very severe failure because its evolution to a worst fault is very fast. Thus, the initial detection of the inter-turn short circuit is of fundamental importance to avoid further damage to the motor. Steady-state analysis is not adequate when applied in some cases, such as unloaded machines, loads with oscillating torque and power with voltage fluctuations. The present work brings a new study of the transient current to analyze the beginning of inter-turn short circuits in the induction motor stator windings. The proposed methodology extracts the second component from the transient envelope of the motor starting current signals by principal component analysis. These components reflect the asymmetry caused by the initial short circuit and carry the desired fault information. By variance analysis it becomes possible to monitor the evolution of a short-circuit fault. Numerical and experimental signals are provided to validate the effectiveness of the novel technique.

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Este artigo apresenta um estudo e uma aplicação da técnica de detecção de defeitos em rolamentos de motores de indução a partir do sinal de corrente do estator. A teoria utilizada baseia-se no princípio de que os defeitos nos rolamentos causam alterações no comportamento mecânico da máquina. Essas alterações refletem no comportamento elétrico do equipamento e podem ser percebidas nos sinais de corrente do estator. Para identificação do defeito no espectro de corrente, foi utilizado um filtro de predição linear, associada à Transformada de Hilbert para extração do envelope, ambas implementadas no software Matlab, permitindo o tratamento e análise dos sinais coletados. Os resultados mostraram essa técnica como uma possível alternativa à análise de vibração, tendo como vantagem a não necessidade de instalação de acelerômetros na carcaça do equipamento e a possibilidade de aplicação em máquinas de difícil acesso, permitindo assim o monitoramento remoto das condições dos rolamentos em motores de indução.

Em certas aplicações industriais críticas, as respectivas cargas são acionadas por motores de indução controlados em malha fechada. No entanto, esta categoria de acionamento é a menos explorada na literatura no que se refere à detecção de falhas. Isto ocorre porque a estrutura do controle em malha fechada modifica drasticamente, ou mesmo oculta, as assinaturas das falhas, dificultando sobremaneira a sua identificação. Neste contexto, o presente artigo aborda, como objeto de um estudo computacional, um motor de indução em gaiola com falha inicial entre espiras do estator, acionado por Controle Direto de Torque (DTC), explorando todos os mecanismos que influenciam as assinaturas da falha de curto-circuito entre espiras que dificultam o diagnóstico. Dessa forma, o trabalho traz contribuições ao tema em foco, proporcionando ao leitor a compreensão de tais fenômenos e auxiliando futuras pesquisas no campo de diagnósticos de falhas on-line, monitoramento da condição de equipamentos e confiabilidade.