Modelagem numérica de um motor de indução trifásico aplicado ao diagnóstico de defeitos em barras de rotor e enrolamentos de armadura

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Gremonini, Lucas
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Sistemas de Energia
UTFPR
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38979
Resumo: This work presents the development and analysis of a numerical model of a threephase squirrel-cage induction motor (IM) based on the Finite Element Method (FEM), implemented in Ansys Maxwell. The study aims to investigate the motor performance under both healthy conditions and specific fault scenarios, including broken rotor bars and stator winding defects. Several fault severities and load conditions were simulated, and the numerical outcomes were validated against experimental measurements and theoretical results reported in the literature. Frequency-domain analyses of the stator current signals, performed using the Fast Fourier Transform (FFT) and the Motor Current Signature Analysis (MCSA) technique, enabled the identification of faultrelated spectral components, confirming the accuracy of the proposed model. Additionally, the application of symmetrical components was assessed as a complementary diagnostic approach. The obtained results exhibit strong agreement between simulation and theory, demonstrating that the developed FEM-based model is a reliable and effective tool for fault detection and diagnosis studies in three-phase induction motors.
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spelling Modelagem numérica de um motor de indução trifásico aplicado ao diagnóstico de defeitos em barras de rotor e enrolamentos de armaduraNumerical modeling of a three-phase induction motor applied to the diagnosis of rotor bar and armature winding faultsMotores elétricos de induçãoRotoresLocalização de falhas (Engenharia)Motores elétricos - EnrolamentoModelos matemáticosSimulação (Computadores)Electric motors, InductionRotorsFault location (Engineering)Electric motors - WindingsMathematical modelsComputer simulationCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAEngenharia ElétricaThis work presents the development and analysis of a numerical model of a threephase squirrel-cage induction motor (IM) based on the Finite Element Method (FEM), implemented in Ansys Maxwell. The study aims to investigate the motor performance under both healthy conditions and specific fault scenarios, including broken rotor bars and stator winding defects. Several fault severities and load conditions were simulated, and the numerical outcomes were validated against experimental measurements and theoretical results reported in the literature. Frequency-domain analyses of the stator current signals, performed using the Fast Fourier Transform (FFT) and the Motor Current Signature Analysis (MCSA) technique, enabled the identification of faultrelated spectral components, confirming the accuracy of the proposed model. Additionally, the application of symmetrical components was assessed as a complementary diagnostic approach. The obtained results exhibit strong agreement between simulation and theory, demonstrating that the developed FEM-based model is a reliable and effective tool for fault detection and diagnosis studies in three-phase induction motors.Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a análise de um modelo numérico de um Motor de Indução Trifásico de gaiola (MIT), elaborado com o Método dos Elementos Finitos (MEF) no software Ansys Maxwell. O objetivo é avaliar o comportamento do MIT em condições normais e com defeitos em barras de rotor e em enrolamentos de armadura. Foram simulados diferentes níveis de defeito e condições de carga, e os resultados numéricos foram comparados com dados experimentais e formulações teóricas da literatura. As análises das correntes no domínio da frequência, por meio da Transformada Rápida de Fourier (FFT) e da técnica MCSA, permitiram identificar componentes associadas aos defeitos, validando o modelo proposto. Também foi avaliado o uso das componentes simétricas como ferramenta de diagnóstico. Os resultados demonstram boa concordância entre simulações e teoria, indicando que o modelo numérico desenvolvido é adequado para estudos de detecção e diagnóstico de defeitos em MITs.Universidade Tecnológica Federal do ParanáCuritibaBrasilPrograma de Pós-Graduação em Sistemas de EnergiaUTFPRBazzo, Thiago de Paula Machadohttps://orcid.org/0000-0002-4033-748Xhttps://lattes.cnpq.br/6077469077785397Bastos, João Pedro AssumpçãoFerreira, Angela Paula Barbosa da Silvahttps://orcid.org/0000-0002-9288-133Xhttps://orcid.org/0000-0002-1912-2556http://lattes.cnpq.br/9859703662630141Hafner, Angelo Alfredohttps://orcid.org/0009-0004-8680-0232https://lattes.cnpq.br/6709710087606410Iamamura, Bruno Akihiro Tannohttps://orcid.org/0000-0002-1956-6181https://lattes.cnpq.br/9326110132754585Bazzo, Thiago de Paula Machadohttps://orcid.org/0000-0002-4033-748Xhttps://lattes.cnpq.br/6077469077785397Gremonini, Lucas2025-11-28T17:06:54Z2025-11-28T17:06:54Z2025-11-07info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfGREMONINI, Lucas. Modelagem numérica de um motor de indução trifásico aplicado ao diagnóstico de defeitos em barras de rotor e enrolamentos de armadura. 2025. Dissertação (Mestrado em Sistemas de Energia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2025.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38979porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2025-11-29T06:18:22Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/38979Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2025-11-29T06:18:22Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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