Identificação de falhas em motores de indução trifásicos utilizando a transformada de hilbert-huang e multissensoriamento
| Ano de defesa: | 2026 |
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| Orientador(a): | |
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| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Cornelio Procopio Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica - Uel/Utpfr UTFPR |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40379 |
Resumo: | Three-phase induction motors (TIMs) are considered robust and reliable electrical machines, which explains their wide application in various industries and production systems. However, like any other equipment, these TIMs are susceptible to adverse operating conditions and component failures, making it crucial to monitor their operation to avoid unexpected shutdowns and maintenance, which can result in losses within the industrial process. Due to the complexity of these processes and their impact on TIMs, one field of study in fault diagnosis that has received attention is the analysis of signals in the time-frequency domain, which deals with the non-stationary and nonlinear characteristics of signals. This work proposes a multi-sensor investigation using HHT in the processing of vibration, electrical current, and acoustic signals for diagnosing bearing, stator, and rotor faults in TIMs, highlighting techniques and methodologies for applying this tool to develop an alternative approach. To demonstrate the robustness of the proposed method, two TIMs with different power ratings will be used under various sinusoidal power supply conditions and oscillations in the motor shaft torque, in addition to diagnosing three types of faults with varying severities using a single methodology. Features of HHT were calculated for fault diagnosis, with their classification demonstrating separability and the potential to differentiate faults. Binary diagnostic results for faulty and healthy TIMs exceeded 99% accuracy, and multi-class faulty and healthy TIMs achieved an accuracy of over 96%. The results and experiments demonstrate the effectiveness of the HHT-based methodology for fault diagnosis in TIMs. |
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Identificação de falhas em motores de indução trifásicos utilizando a transformada de hilbert-huang e multissensoriamentoThree-phase induction motor fault detection using hilbert-huang transform multisensing.Motores elétricos de induçãoRolamentosFalhas de energia elétricaElectric motors, InductionBearings (Machinery)Electric power failuresCNPQ::ENGENHARIASEngenharia ElétricaThree-phase induction motors (TIMs) are considered robust and reliable electrical machines, which explains their wide application in various industries and production systems. However, like any other equipment, these TIMs are susceptible to adverse operating conditions and component failures, making it crucial to monitor their operation to avoid unexpected shutdowns and maintenance, which can result in losses within the industrial process. Due to the complexity of these processes and their impact on TIMs, one field of study in fault diagnosis that has received attention is the analysis of signals in the time-frequency domain, which deals with the non-stationary and nonlinear characteristics of signals. This work proposes a multi-sensor investigation using HHT in the processing of vibration, electrical current, and acoustic signals for diagnosing bearing, stator, and rotor faults in TIMs, highlighting techniques and methodologies for applying this tool to develop an alternative approach. To demonstrate the robustness of the proposed method, two TIMs with different power ratings will be used under various sinusoidal power supply conditions and oscillations in the motor shaft torque, in addition to diagnosing three types of faults with varying severities using a single methodology. Features of HHT were calculated for fault diagnosis, with their classification demonstrating separability and the potential to differentiate faults. Binary diagnostic results for faulty and healthy TIMs exceeded 99% accuracy, and multi-class faulty and healthy TIMs achieved an accuracy of over 96%. The results and experiments demonstrate the effectiveness of the HHT-based methodology for fault diagnosis in TIMs.Motores de indução trifásicos (MITs) são máquinas elétricas consideradas robustas e confiáveis, o que explica sua ampla aplicação em diversas indústrias e sistemas produtivos. Entretanto, como qualquer outro equipamento, estes MITs estão suscetíveis a condições adversas de operação e a falhas em seus componentes, tornando crucial o monitoramento de seu funcionamento para evitar paradas e manutenções inesperadas, que podem resultar em prejuízos no processo industrial. Devido à complexidade destes processos e seu reflexo nos MITs, um dos campos de estudo do diagnóstico de falhas que tem recebido atenção é o de análise de sinais no domínio do tempo-frequência para lidar com características não estacionárias e não lineares dos sinais. Com isso, este trabalho propõe uma investigação de multissensoriamento do uso da Transformada de Hilbert-Huang (do inglês, HilbertHuang transform – HHT) no processamento de sinais de vibração, corrente elétrica e som para o diagnóstico de falhas de rolamento, estator e rotor em MITs, levantando técnicas e metodologias de aplicação dessa ferramenta para propor uma estratégia alternativa para promover o diagnóstico dessas falhas. Para demonstrar a robustez do método proposto, serão utilizados dois MITs com potências diferentes, sob diversas condições de alimentação senoidal com variações em amplitude e oscilações no torque do eixo do motor, além de promover o diagnóstico dos três tipos de falha com diversas severidades em uma única metodologia. Foram levantados atributos da HHT com o propósito de diagnóstico de falhas, sendo a classificação deles o processo que mostrou haver separabilidade e possibilidade de diferenciação das falhas, com resultados de diagnóstico do MIT com falha ou saudável acima de 99% de acurácia e multiclasse de falhas e saudável acima de 96%. Os resultados e experimentos demonstram a eficácia da metodologia baseada na HHT para diagnóstico de falhas em MITs.Universidade Tecnológica Federal do ParanáCornelio ProcopioBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica - Uel/UtpfrUTFPRGoedtel, Alessandrohttps://orcid.org/0000-0001-7978-6664https://lattes.cnpq.br/1920650157123774Castoldi, Marcelo Favorettohttps://orcid.org/0000-0001-6199-8327https://lattes.cnpq.br/6178029384175205Goedtel, Alessandrohttps://lattes.cnpq.br/1920650157123774Alonso, Augusto Matheus dos Santoshttps://lattes.cnpq.br/4466165997088872Angelico, Bruno Augustohttps://lattes.cnpq.br/9570641208920027Agulhari, Cristiano Marcoshttps://lattes.cnpq.br/4935395556663775Bazan, Gustavo Henriquehttps://lattes.cnpq.br/7076940949764767Bornea, Yuri Piccolo2026-05-07T11:58:23Z2026-05-07T11:58:23Z2026-02-23info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfBORNEA, Yuri Piccolo. Identificação de falhas em motores de indução trifásicos utilizando a transformada de hilbert-huang e multissensoriamento. 2026. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica - Uel/Utpfr) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Cornélio Procópio, 2026.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40379porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2026-05-08T06:10:25Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/40379Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2026-05-08T06:10:25Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false |
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