CENTRO NACIONAL DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO. cenidet

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1 S.E.P. S.E.S. D.G.E.S.T. CENTRO NACIONAL DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO cenidet DIAGNÓSTICO Y RECONFIGURACIÓN DE FALLAS EN EL MOTOR DE INDUCCIÓN UTILIZANDO OBSERVADORES NO LINEALES T E S I S QUE PARA OBTENER EL GRADO DE MAESTRO EN CIENCIAS EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA P R E S E N T A: ING. ERNESTO ELÍAS VIDAL ROSAS DIRECTORES DE TESIS: DR. GERARDO VICENTE GUERRERO RAMÍREZ DR. CARLOS MANUEL ASTORGA ZARAGOZA Cuenavaca, Moelos Eneo 006

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3 Dedicatoia A Dios, po mostame siempe el camino cuando no había luz. A mis pades, Apolina L. E. Vidal Casto y J. Gloia Rosas Rosete po su infinito e incondicional amo, Dios los colme de bendiciones. A mis hemanitos: Camen, Ale, Gloia y Beto, po apoyame siempe, gacias, los quieo mucho. Con todo mi caiño y amo, paa ustedes

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5 Agadecimientos Al D. Geado V. Gueeo Ramíez, po su amistad y po confia en mi, siempe estaé en deuda. Al D. Calos Manuel Astoga Zaagoza, po la amistad y compensión bindadas. A los miembos del comité eviso de tesis: D. Calos Daniel Gacía Beltán, D. Geado Vela Valdés y al D. Enique Quinteo-Mamol po los valiosos comentaios que eniquecieon este tabajo. A mis pofesoes: D. Alejando Rodíguez, Da. Paticia Caatozzolo, D. Hugo Calleja, D. Vícto Alvaado y al D. Maco Olive. Al Lic. Agustín Díaz Mateos, po su valiosa ayuda y compensión sin la cual no hubiea sido posible loga esta meta. A mis compañeos de geneación: Max Méndez, Edson López, José Luis Rullán, Luis A. Socia, Isael Uibe, Geado Vázquez, Abaham Cotés y Javie Molina, po su amistad y apoyo. A todas aquellas pesonas muy especiales que conocí y que llenaon de alegía mi vida, gacias Feliz, Sa. Isabel, Anita, Pedo, Lázao y Sol. Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) y a la Secetaía de Educación Pública (SEP) po el apoyo económico bindado que pemitió este logo.

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7 Diagnóstico y Reconfiguación de Fallas en el Moto de Inducción Utilizando Obsevadoes No Lineales Enesto Elías Vidal Rosas Resumen Los motoes de inducción son ampliamente utilizados en la industia y paulatinamente están desplazando a los motoes de coiente continua en aplicaciones de alto desempeño. Aunado a lo anteio, el moto de inducción pesenta otas ventajas sobe otos motoes como costo educido, simplicidad de opeación, obustez y necesidad casi nula de mantenimiento. Sin embago, el moto de inducción no se encuenta exento de fallas, causadas po esfuezos elécticos, mecánicos, témicos o ambientales. Debido a esto, es necesaio conta con una unidad de detección y localización de fallas, con objeto de peveni o evita daños al moto o al poceso y de esta foma considea acciones de mantenimiento, econfiguación o acomodación al sistema en caso de se posible. Este tabajo de tesis aboda dos poblemas: diagnóstico de fallas multiplicativas (paámetos) y econfiguación de fallas en sensoes de coiente. El enfoque utilizado en ambos casos es el basado en el modelo. El diagnóstico de fallas multiplicativas se ealiza con obsevadoes no lineales de entada desconocida, también denominados obsevadoes de petubación desacoplada. La acción de econfiguación de fallas se lleva a cabo en sensoes de coiente, utilizando el enfoque del obsevado genealizado. Una apotación impotante es el desaollo de un modelo del moto de inducción que no se encuenta epotado en la liteatua. El modelo pemite detecta y localiza específicamente la fase en que ocuió la falla, lo cual no es posible de lleva a cabo utilizando el modelo bifásico equivalente de uso común. Las puebas de simulación demuestan que los esquemas de diagnóstico y econfiguación popuestos son válidos y factibles de se utilizadas en el moto de inducción.

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9 Fault Diagnosis and Reconfiguation in the Induction Moto Using Nonlinea Obseves Enesto Elías Vidal Rosas Abstact Induction motos ae widely used in the industy and gadually ae displacing diect cuent moto fo high pefomance application. In addition, induction motos have othe advantages ove othe motos as educed cost, simplicity in the opeation, obustness and low maintenance necessity. Howeve, induction motos can pesent faults caused by electical, mechanical, themal o envionmental stesses. Due to such stesses, fault detection and isolation unit is necessay to pevent o to avoid damage to the moto o the pocess and conside maintenance, econfiguation o accommodation actions to the system if it is possible. This thesis deals with two poblems: multiplicative fault diagnosis (paametes) and fault econfiguation in cuent sensos. Based-model appoach is used in both cases. Fault diagnosis is caied out using nonlinea unknown input obseves, also called distubance decoupled obseves. Fault econfiguation action is caied out ove cuent sensos using the genealized obseve scheme. An impotant contibution is the development of an induction moto model which is not epoted in the liteatue. The induction moto model allows detecting and isolating the specific phase whee the fault was poduced, which is not possible with the equivalent biphasic moto model of common use. Simulation esults demonstate that diagnosis and econfiguation schemes ae valid and feasible to implement in the induction moto.

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11 TABLA DE CONTENIDO LISTA DE FIGURAS LISTA DE TABLAS LISTA DE SÍMBOLOS V IX XI CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN Planteamiento del poblema 1. Justificación 1.3 Hipótesis Objetivos Objetivo geneal Objetivos paticulaes Metodología Alcances y limitaciones Apotaciones Antecedentes Utilización de los motoes en la industia Clasificación de las fallas pesentes en los motoes de 6 inducción Estudio de las fallas en los motoes de inducción en la 7 industia petolea, química, efineías y teminales de gas Diagnóstico de fallas Diagnóstico de fallas basado en señales y basado en el modelo 1 aplicado al moto de inducción 1.9 Oganización del tabajo 13 CAPITULO ANÁLISIS DEL MOTOR DEL INDUCCIÓN EN ESTADO ESTACIONARIO 15.1 Poducción del pa en el moto de inducción 15. Concepto de deslizamiento del oto 18.3 Cicuito equivalente de un moto de inducción 19 CAPITULO 3 ANÁLISIS DINÁMICO DEL MOTOR DEL INDUCCIÓN Modelo tifásico del moto de inducción 5 3. Modelo del moto de inducción bajo la teoía del maco de efeencia Cálculo de las vaiables del moto de inducción en estado 35 estable 3.3 Modelo del moto de inducción en función de coientes y flujos en el 38 maco de efeencia fijo al estato I

12 TABLA DE CONTENIDO 3.4 Modelo del moto de inducción en función de coientes y flujos en el 45 maco de efeencia fijo al oto 3.5 Modelo bilineal del moto de inducción Modelo del moto de inducción con esistencias explícitas Simulación de fallas en el moto de inducción utilizando el modelo con 53 esistencias explícitas CAPÍTULO 4 CONTROL VECTORIAL DEL MOTOR DE INDUCCIÓN Contol del moto de inducción po campo oientado Obsevado de flujo en el maco de efeencia fijo al estato Obsevado de flujo en el maco de efeencia fijo al oto Contol del moto de inducción con obsevadoes de estado 64 CAPÍTULO 5 DIAGNÓSTICO DE FALLAS EN LOS PARÁMETROS DEL MOTOR DE INDUCCIÓN Metodología de diagnóstico de fallas Obsevadoes no lineales de petubación desacoplada Diagnóstico de fallas en el moto de inducción utilizando el modelo 7 con esistencias implícitas Modelado de fallas Estategia de diagnóstico de fallas Diseño de obsevadoes de petubación desacoplada 76 aplicados al moto de inducción 5.4 Diagnóstico de fallas en el moto de inducción utilizando el modelo 83 con esistencias explícitas Modelado de fallas Estategia de diagnóstico de fallas Diseño de obsevadoes de petubación desacoplada 86 aplicados al moto de inducción 5.5 Diagnóstico de fallas en el moto de inducción utilizando el modelo 89 con esistencias explícitas y la teoía del maco de efeencia 5.6 Contol del moto de inducción y diagnóstico de fallas utilizando el 95 modelo con esistencias implícitas CAPÍTULO 6 RECONFIGURACIÓN DE FALLAS EN EL MOTOR DE INDUCCIÓN 6.1 Reconfiguación de fallas en sensoes de coiente en el moto de inducción 6. Simulación de econfiguación de fallas en sensoes basado en el esquema del obsevado genealizado II

13 TABLA DE CONTENIDO CAPÍTULO 7 CONCLUSIONES Conclusiones geneales Tabajos futuos 114 REFERENCIAS 117 APÉNDICE A DESACOPLAMIENTO DE PERTURBACIONES UTILIZANDO EL TEOREMA DE FROBENIUS A-1 A.1 Desacoplamiento de R s en el modelo con fases implícitas A-1 A. Desacoplamiento de R sa en el modelo con fases explícitas A-10 APÉNDICE B MANUAL DEL USUARIO SOBRE EL USO DE LOS PROGRAMAS DE SIMULACIÓN B-1 B.1 Modelo tifásico del moto de inducción B-1 B. Modelo del moto de inducción bajo la teoía del maco de efeencia B-1 B.3 Cálculo de las vaiables del moto de inducción en estado estable B- B.4 Geneación de distintos modelos basados en coiente B-3 B.5 Modelo en el maco de efeencia fijo al estato B-4 B.6 Modelo en el maco de efeencia fijo al oto B-4 B.7 Modelo bilineal B-4 B.8 Modelo del moto de inducción con fases explícitas B-4 B.9 Deteminación de las funciones que desacoplan petubaciones B-4 B.10 Diagnóstico de fallas en paámetos utilizando el modelo del moto B-8 con esistencias implícitas B.11 Diagnóstico de fallas en paámetos utilizando el modelo del moto B-8 con esistencias explícitas B.1 Reconfiguación de fallas en sensoes en el moto de inducción B-9 III

14 TABLA DE CONTENIDO IV

15 LISTA DE FIGURAS Figua 1.1 Moto de inducción 1 Figua 1. Consumo de enegía eléctica en México Figua 1.3 Distibución de las fallas en el moto de inducción 6 Figua 1.4 Excenticidad estática 7 Figua 1.5 Excenticidad dinámica 7 Figua 1.6 Esquema de un sistema toleante a fallas con un subsistema 11 de supevisión Figua 1.7 Clasificación de los métodos de diagnóstico de fallas 11 Figua 1.8 Temogafía IR 1 Figua 1.9 Enfoque basado en el modelo 1 Figua 1.10 Falsas alamas vs. Detectabilidad [9] 13 Figua.1 Campo magnético giatoio en el estato 16 Figua. Voltaje inducido en el oto 16 Figua.3 (a) Regla de la mano deecha. (b) Geneación del voltaje 16 inducido en el oto Figua.4 Coiente poducida en el oto 17 Figua.5 (a) Regla de la mano deecha. (b) Geneación del campo 17 magnético en el oto Figua.6 Campo magnético neto 18 Figua.7 (a) Devanados en el moto de inducción (b) Campo 19 magnético debido a un devanando Figua.8 Flujos en el estato 0 Figua.9 Relación ente la fueza magnetomotiz en el núcleo y la coiente equeida. (a) Flujo en el núcleo del estato. (b) Cuva de magnetización del núcleo. (c) Coiente equeida paa mantene el flujo en el núcleo Figua.10 Cicuito equivalente del moto de inducción Figua.11 Cicuito equivalente del oto 3 Figua.1 Cicuito equivalente del oto con los efectos de la 4 fecuencia expesados en la esistencia Figua.13 Cicuito equivalente del moto de inducción con el cicuito del oto efeido al cicuito del estato 4 Figua 3.1 Modelo de un moto de inducción tifásico 5 Figua 3. (a) Coientes de estato y oto (b) cuva pa-velocidad 9 Figua 3.3 Tansfomación de tes a dos fases 30 Figua 3.4 Esquema de simulación de la ecuación (3.30) 34 Figua 3.5 Voltajes de alimentación al estato en el maco de 34 efeencia fijo al estato Figua 3.6 Coientes del estato y oto en el maco de efeencia fijo 34 al estato Figua 3.7 Voltajes de alimentación al estato en el maco de 34 efeencia fijo al oto Figua 3.8 Coientes del estato y oto en el maco de efeencia fijo 34 al oto Figua 3.9 Voltajes de alimentación al estato en el maco de efeencia síncono 35 V

16 LISTA DE FIGURAS Figua 3.10 Coientes del estato y oto en el maco de efeencia 35 síncono Figua 3.11 Respuesta dinámica y estacionaia de las coientes del 38 estato en el maco de efeencia fijo al estato Figua 3.1 Respuesta dinámica y estacionaia de las coientes del 38 estato en el maco de efeencia fijo al oto Figua 3.13 Respuesta dinámica y estacionaia de las coientes del 38 estato en el maco de efeencia síncono Figua 3.14 Tansfomación de coodenadas 39 Figua 3.15 (a) Velocidad y pa alcanzado po el oto (b) Coientes 44 en los devanados de estato y flujos en el oto Figua 3.16 Poyección de los ejes del maco de efeencia fijo al 45 estato sobe el maco de efeencia fijo al oto Figua 3.17 Magnitud del flujo del oto 46 Figua 3.18 Oientación del eje d con la magnitud del flujo del oto 46 Figua 3.19 Esquema de simulación del modelo del moto en el maco 47 de efeencia fijo al oto Figua 3.0 Voltajes de estato en difeentes macos de efeencia 47 Figua 3.1 Coientes de estato y magnitud de flujo en el oto 47 Figua 3. Cuva pa-velocidad 50 Figua 3.3 Voltajes de alimentación en tes y dos fases 50 Figua 3.4 Pa geneado po el moto y velocidad de otación 50 alcanzada po el eje Figua 3.5 Coientes del estato y oto en el maco de efeencia fijo 50 al estato Figua 3.6 Velocidad y pa en el moto de inducción 53 Figua 3.7 Acecamiento a la velocidad y al pa del moto de 53 inducción al ocui la falla Figua 3.8 Coientes de estato y oto en el moto de inducción 54 Figua 3.9 Acecamiento al compotamiento de las coientes al momento de ocui la falla 54 Figua 4.1 Esquema de contol basado en campo oientado 56 Figua 4. Velocidad del oto 57 Figua 4.3 Pa geneado po el moto 57 Figua 4.4 Coientes en los devanados del estato 57 Figua 4.5 Magnitud del flujo del oto 57 Figua 4.6 Eo de convegencia paa divesos valoes de p1 y p (a) 61 p 1 =, p = 10. (b) p 1 = 4, p = 10. (c) p 1 =, p = 0. (d) p 1 = 4, p = 0 Figua 4.7 Esquema de contol vectoial utilizando obsevadoes no 64 lineales Figua 4.8 Velocidad del oto 64 Figua 4.9 Pa alcanzado po el moto 64 Figua 4.10 Flujo del oto 65 Figua 4.11 Acecamiento al flujo del oto 65 Figua 5.1 Estuctua del diagnóstico de fallas basado en el modelo 67 Figua 5. Tansfomación de las vaiables del moto de inducción de 7 VI

17 LISTA DE FIGURAS tes fases a su equivalente en dos fases Figua 5.3 Falla en la esistencia del devanado del estato 73 Figua 5.4 Falla en la esistencia del devanado del oto 73 Figua 5.5 Falla en la inductancia mutua 74 Figua 5.6 (a) Esquema del modelo paalelo paa diagnostica fallas 79 (b) Esquema del obsevado paa diagnostica fallas Figua 5.7 Falla en la esistencia de estato 83 Figua 5.8 Falla en la esistencia de oto 83 Figua 5.9 Petubación debida a una vaiación en el pa de caga 83 Figua 5.10 Falla en la inductancia mutua 83 Figua 5.11 Tansfomación de las vaiables del moto de inducción de 84 tes fases a su equivalente en dos fases Figua 5.1 Esquema de diagnóstico de fallas en el moto de inducción 87 Figua 5.13 Falla en la esistencia del devanado de la fase A 87 Figua 5.14 Falla en la esistencia del devanado de la fase B 88 Figua 5.15 Falla en la esistencia del devanado de la fase C 88 Figua 5.16 Diagnóstico de fallas en los devanados de las fases del 89 estato Figua 5.17 Oientación del obsevado 1 con los devanados de las 89 fases B y C Figua 5.18 Obsevado que desacopla las fallas en el devanado de la 90 fase B Figua 5.19 Esquema de diagnóstico de fallas utilizando la teoía del 91 maco de efeencia Figua 5.0 Falla de cicuito abieto en la fase A del estato 9 Figua 5.1 Falla de cicuito abieto en la fase B del estato 9 Figua 5. Falla de cicuito abieto en la fase C del estato 9 Figua 5.3 Falla de cicuito abieto en la fase A del oto 9 Figua 5.4 Falla de cicuito abieto en la fase B del oto 93 Figua 5.5 Falla de cicuito abieto en la fase C del oto 93 Figua 5.6 Falla de coto cicuito en la fase A del estato 93 Figua 5.7 Falla de coto cicuito en la fase B del estato 93 Figua 5.8 Falla de coto cicuito en la fase C del estato 94 Figua 5.9 Falla de coto cicuito en la fase A del oto 94 Figua 5.30 Falla de coto cicuito en la fase B del oto 94 Figua 5.31 Falla de coto cicuito en la fase C del oto 94 Figua 5.3 Falla de excenticidad 95 Figua 5.33 Petubación debida a una vaiación del 30% del pa de 95 caga Figua 5.34 Velocidad del moto 96 Figua 5.35 Residuos en condiciones nomales de opeación 96 Figua 5.36 Residuos al poducise la falla 96 Figua 5.37 Filtado de la señal del obsevado 96 Figua 5.38 Residuos con falla en Rs al se educido el valo nominal 97 30% Figua 5.39 Residuos con falla en R al se educido el valo nominal 97 10% Figua 5.40 Residuos al ocui una falla de R al se educida 40% 97 Figua 5.41 Compotamiento de la velocidad con una falla en R 97 Figua 5.4 Falla de la inductancia mutua 1% 98 Figua 5.43 Falla de la inductancia mutua % 98 Figua 5.44 Petubación debida al pa de caga con esiduo filtado 98 VII

18 LISTA DE FIGURAS Figua 5.45 Petubación debida al pa de caga con esiduo sin filta 98 Figua 6.1 Esquema de contol vectoial 101 Figua 6. Esquema de econfiguación de fallas en sensoes de 10 coiente Figua 6.3 Bloque geneado de fallas 103 Figua 6.4 Coientes obtenidas de los sensoes en pesencia de falla 105 Figua 6.5 Coientes obtenidas de los bloques A, B y C 105 Figua 6.6 Velocidad del oto 107 Figua 6.7 Magnitud del flujo del oto 107 Figua 6.8 Detección de falla en sensoes de coiente 107 Figua 6.9 Flujos estimados al momento de poducise la desconexión 108 Figua 6.10 Flujos estimados después de ealizada la desconexión 108 Figua 6.11 Velocidades estimadas po los obsevadoes después de 108 poducise la falla Figua 6.1 Velocidad del oto 108 Figua 6.13 Señal de detección de falla 109 Figua 6.14 Flujos estimados po los obsevadoes 109 Figua A.1 Pogama paa desacopla petubaciones. (a) Intefaz de Usuaio (b) Resultados obtenidos en el ambiente de tabajo A-10 Figua B-1 Menú que muesta los paámetos de los motoes utilizados B- Figua B- Menú del pogama estado_estable.m B- Figua B-3 Menú del pogama modelo_coientes.m donde se deben B-3 selecciona las caacteísticas del modelo del moto de inducción Figua B-4 Selección del paámeto a desacopla B-5 Figua B-5 Selección de la matiz de petubaciones. Ejemplo 1 B-5 Figua B-6 Selección de la matiz de petubaciones. Ejemplo B-6 Figua B-7 Selección de vectoes elementales B-6 Figua B-8 Selección del estado estable B-7 Figua B-9 Tansfomación que desacopla la petubación B-7 Figua B-10 Diagnóstico de fallas en paámetos. (a) Achivo B-8 moto_nuio.mdl. (b) Pantalla de definición de fallas Figua B-11 Pantalla donde se define la falla B-8 Figua B-1 Selección del senso con falla B-9 VIII

19 LISTA DE TABLAS Tabla 1.1 Distibución del númeo de motoes jaula de adilla en 4 8 tipos de plantas Tabla 1. Distibución de fallas en componentes 8 Tabla 1.3 Causas de fallas en cojinetes 9 Tabla 1.4 Causas de fallas en los devanados del oto 9 Tabla.1 Vaiables del moto efeidas al estato 4 Tabla 3.1 Paámetos del moto de inducción 8 Tabla 5.1 Estategia de diagnóstico de fallas en paámetos en el 76 moto de inducción Tabla 5. Valoes de las ganancias de los obsevadoes 8 Tabla 5.3 Estategia de detección y localización de fallas 86 Tabla 5.4 Tabla de esiduos 88 Tabla 5.5 Estategia de detección y localización de fallas 90 Tabla 5.6 Resumen de esultados de simulación 99 Tabla 6.1 Salidas de los bloques en opeación nomal 104 Tabla 6. Desconexión del senso de coiente de la fase B 104 Tabla 7.1 Resumen de caacteísticas de los enfoques utilizados 113 IX

20 X LISTA DE TABLAS

21 B s, B l v ω s ω Y ls Y l e LISTA DE SÍMBOLOS Vecto de densidad de flujo magnético en el estato y oto, espectivamente Vecto que epesenta la posición de la baa del oto Vecto de velocidad elativa de las baas del oto con especto al campo magnético Velocidad de los campos magnéticos en ad/s Velocidad mecánica del eje del moto en ad/s Fueza magnetomotiz debida al flujo dispeso del estato y oto, espectivamente Reluctancia del medio φ ls, φ l Flujo dispeso del estato y oto, espectivamente Ns, N Númeo de vueltas de las bobinas del estato y oto, espectivamente Is, I Coientes del estato y oto, espectivamente Ias, Ibs, I cs Coientes de los devanados del estato Ia, Ib, I c Coientes de los devanados del oto vas, vbs, v cs Voltajes de alimentación tifásicos en los devanados de estato λas, λbs, λ cs Enlaces de flujo de los devanados del estato λa, λb, λ c Enlaces de flujo de los devanados del oto R s, R Resistencias de los devanados de estato y oto, espectivamente L ls, L l Inductancias de dispesión de los devanados de estato y oto, espectivamente L ss, L Autoinductancias o inductancias popias de los devanados de estato y oto, espectivamente L, L Inductancias mutuas ente los devanados de estato y oto, sm m espectivamente Valo pico de las inductancias mutuas estato oto L s θ Desplazamiento angula del oto J Inecia del oto B Coeficiente de ficción viscosa en N m s / ad τ Pa de la caga L θ Desplazamiento angula del maco de efeencia c a, b, c Vaiables tifásicas q, d Vaiables bifásicas f Vaiable que puede epesenta coientes, flujos o voltajes M Inductancia de magnetización L ls, L l Inductancias de dispesión de los devanados de estato y oto, espectivamente Iqs, Ids, I 0s Coientes de los devanados del estato en el maco de efeencia abitaio Iq, Id, I 0 Coientes de los devanados del oto en el maco de efeencia abitaio λqs, λds, λ 0s Enlaces de flujo de los devanados del estato en el maco de efeencia abitaio λq, λd, λ 0 Enlaces de flujo de los devanados del oto en el maco de efeencia abitaio XI

22 LISTA DE SÌMBOLOS ω c n p p E ( x ) K( x, u ) d( t ) f ( t ) Velocidad de otación del maco de efeencia Númeo de paes de polos Opeado difeencial d dt Matiz de distibución de entadas desconocidas o petubaciones Matiz de distibución de fallas Señal de entada desconocida Señal de falla XII

23 Capítulo 1 INTRODUCCIÓN El moto de inducción (Figua 1.1) es una de las fomas más convenientes de obtene enegía mecánica a pati de enegía eléctica. Po ello son ampliamente utilizados en la industia. Ente las ventajas que pesentan los motoes de inducción se encuentan: velocidad de funcionamiento pácticamente constante, simplicidad de opeación, obustez, necesidad casi nula de mantenimiento y costo educido de opeación en compaación con otos motoes elécticos. Figua 1.1 Moto de inducción Actualmente en el mundo, el 60% de la poducción mundial de enegía es consumida po los motoes elécticos. Se tienen incontables ejemplos de su aplicación en la industia, el comecio, los sevicios y el hoga. Los motoes de inducción tifásicos son los más utilizados, pues epesentan el 90% de los motoes elécticos existentes. La situación en México es muy paecida pues el uso de los motoes elécticos consume de igual foma el 60% de la enegía eléctica geneada [10]. Ve Figua 1.. 1

24 Diagnóstico y econfiguación de fallas en el moto de inducción utilizando obsevadoes no lineales Figua 1. Consumo de enegía eléctica en México. El moto de inducción es ampliamente utilizado en la industia petolea, petoquímica, teminales de gas, efineías, las cuales epesentan la base económica de México. Además se usan en industias de tansfomación como papeleas, ceveceas, cementeas, industias textiles, etcétea, así como también en sevicios vitales paa las gandes ciudades como po ejemplo, el bombeo de agua potable a la ciudad de México desde el sistema Cutzamala. 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA La pesencia del moto de inducción en la industia o en sevicios es vital paa el funcionamiento de la economía, po ello es deseable mantene al moto en condiciones óptimas de opeación a fin de obtene alta eficiencia, laga vida útil, calidad en la poducción y disminución de los gastos de opeación. Sin embago, esto no siempe es posible pues a pesa de las gandes ventajas del moto, también es susceptible a la ocuencia de fallas. La falla de un moto de inducción en la industia obliga a ealiza el mantenimiento coectivo, detene líneas de poducción, sistemas de bombeo, extacción, ventilación, compesión, etcétea, y finalmente epesenta pédidas en tiempo y dineo. En el caso de los sevicios, po ejemplo, la suspensión del sevicio de agua potable a comunidades, lo que povoca incluso daños a la salud. No impotando el luga de pesencia del moto de inducción, la ocuencia de fallas povoca gaves consecuencias; po ello es de suma impotancia detecta a tiempo síntomas de falla antes de que el moto se deteioe po completo y no pueda segui funcionando. 1. JUSTIFICACIÓN La detección de fallas de manea opotuna, pemite aplica un plan de mantenimiento peventivo sin detene el funcionamiento del moto de inducción o pepaa un plan de mantenimiento coectivo paa su posteio evisión, es deci, si se loga detecta los síntomas, es posible conta con el tiempo necesaio, paa planea su mantenimiento, sin necesidad de paa las líneas de poducción o suspende el bombeo de agua a las comunidades poque el moto se ha aveiado. Más aún, es conveniente conoce la pate específica en donde se pesenta la falla, pues agilizaía su epaación en caso de se posible y mejoaía el ambiente de opeación del moto.

25 CAPITULO 1 Po ello es necesaio conta con una solución metodológica, que pemita conoce la existencia de fallas, que concluiían en una incipiente aveía mayo, a fin de toma en cuenta las medidas petinentes y sin epecuti gavemente en el funcionamiento de las entidades que lo utilizan y todo este planteamiento en beneficio mismo de las industias y la sociedad. En este tabajo se considean los siguientes casos a) Las fallas que ocuen en el moto de inducción se deben a los esfuezos a que es sometido. Los esfuezos pueden se mecánicos, elécticos, témicos y ambientales [11] y pueden povoca fallas en los devanados de estato y oto en el caso de motoes de inducción de oto devanado, fallas en las baas y anillos teminales del oto en el caso de los motoes jaula de adilla, fallas en los cojinetes, factua del eje, etc. b) Oto poblema de gan consideación que ocue en el moto de inducción es la pesencia de fallas en sensoes, ya sea de voltaje, coiente o velocidad. Los poblemas que se pueden pesenta son poblemas de desplazamiento de la señal eal a un valo distinto (offset), también la multiplicación po un escala de la señal medida o en caso extemo, la epentina desconexión, ya sea pemanente o intemitente. Los poblemas causados po fallas en los sensoes pueden povoca petubaciones al contol pudiéndolo lleva a la inestabilidad o también pueden epecuti en el daño del actuado o la máquina de inducción. Po ello es conveniente la existencia de una estategia que pemita la coección de tales fallas en caso de se posible y continua con la opeación más póxima a la nomal. Los enfoques desaollados paa las fallas en sensoes cuentan con una base teóica sólida en el caso de utilización de obsevadoes, a pati de la cual es posible desaolla esquemas obustos. Ejemplo de ello son los esquemas del obsevado dedicado (DOS- Dedicated Obseve Scheme) y el esquema del obsevado genealizado (GOS- Genealized Obseve Scheme) [30]. De acuedo a la tascendencia de las ventajas que ocasionaía el diagnóstico y econfiguación de fallas en el moto de inducción, es de suma impotancia conta con una metodología que pemita el desaollo de tales estategias y en vitud del conocimiento que se tiene en la utilización de obsevadoes paa la detección y econfiguación de fallas, se plantea el uso de obsevadoes, sin embago, puesto que el moto de inducción es un sistema altamente no lineal debido al acoplamiento de sus paámetos, el tema de tesis se denomina: Diagnóstico y econfiguación de fallas en el moto de inducción utilizando obsevadoes no lineales 1.3 HIPÓTESIS La aveía o daño significativo del moto de inducción tiene como consecuencia el impacto negativo económico y social en las entidades en que es utilizado. Po ello es necesaia la existencia de un método de detección, tal que sea capaz de detecta fallas siempe que éstas se pesenten (popiedad de detectabilidad), evitando incui en falsas alamas y que además sea capaz de localiza todas las fallas paa las que fue diseñado (popiedad de localización), po ello, la hipótesis de tabajo sobe la cual se basa la tesis es: 3

26 Diagnóstico y econfiguación de fallas en el moto de inducción utilizando obsevadoes no lineales El diagnóstico de fallas en paámetos del moto de inducción utilizando obsevadoes no lineales, satisface las popiedades de detectabilidad y localización. Aunado a la anteio hipótesis, también se desaolla un contol toleante a fallas povocadas po la desconexión de sensoes. El tipo de fallas a considea es la desconexión de sensoes de coiente, ya sea que se poduzcan de manea pemanente o intemitente. Po lo tanto la hipótesis popuesta es: El esquema del obsevado genealizado aplicado al moto de inducción, pemite la econfiguación de fallas debidas a la desconexión de sensoes de coiente de manea satisfactoia, sin epecuti de manea consideable en el desempeño global del sistema. 1.4 OBJETIVOS Objetivo geneal En la teoía sobe el diagnóstico y econfiguación de fallas utilizando obsevadoes no lineales, se han desaollado distintos enfoques y esquemas. De los esquemas existentes se petende estudia su aplicación al moto de inducción y posteiomente analiza el desempeño, po lo tanto, el objetivo geneal que guía el desaollo de la tesis es: Analiza y evalua el desempeño de obsevadoes no lineales como estategia de diagnóstico y econfiguación de fallas en el moto de inducción Objetivos paticulaes Los objetivos paticulaes que guían el desaollo del tema de investigación se basan en pime luga en un estudio detallado del moto de inducción y una evisión exhaustiva del estado del ate sobe el diagnóstico y la econfiguación de fallas utilizando obsevadoes. Posteiomente los esquemas analizados se aplican al moto de inducción. Los objetivos son los siguientes: 1. Estudio, análisis, modelado y simulación de la opeación de la máquina de inducción tifásica.. Revisión del estado del ate de los difeentes esquemas de diagnóstico y econfiguación de fallas basados en obsevadoes. 3. Aplica esquemas de diagnóstico de fallas factibles de se utilizados en el moto de inducción. 4. Simula los esquemas de diagnóstico elegidos a fin de evalua su desempeño en la detección y localización de fallas. 5. Desaolla esquemas de econfiguación de fallas en sensoes basados en los enfoques del obsevado dedicado y obsevado genealizado. 6. Analiza el desempeño y factibilidad de los enfoques de econfiguación utilizados. 4

27 CAPITULO METODOLOGÍA El pocedimiento paa loga los objetivos popuestos compende las siguientes etapas: Análisis del moto de inducción en estado estacionaio y dinámico. Estudio de las metodologías existentes en el diseño de obsevadoes paa diagnóstico y econfiguación de fallas. Investigación de los métodos de contol en el moto de inducción. Implementación de esquemas de diagnóstico y econfiguación en el moto de inducción. Análisis de los esultados obtenidos de las técnicas de diagnóstico y econfiguación utilizadas. 1.6 ALCANCES Y LIMITACIONES El estudio del moto de inducción, obsevadoes no lineales, diagnóstico y econfiguación de fallas, son campos de conocimiento muy amplios. Po ello en la tesis se poponen los siguientes alcances: La investigación abaca el desaollo de distintos modelos del moto de inducción paa su posteio análisis y simulación. Diseño de obsevadoes no lineales paa ealiza el contol po enfoque vectoial, puesto que es un método de contol modeno y acode a las necesidades actuales. Diagnóstico de fallas en los paámetos del moto de inducción utilizando obsevadoes no lineales de entada desconocida. Reconfiguación de fallas, solo en sensoes de coientes, utilizando el enfoque del obsevado genealizado. 1.7 APORTACIONES En este tabajo de tesis se desaollan distintos modelos del moto inducción, estos son: Modelo tifásico Modelo bifásico en función de coientes en tes macos de efeencia: fijo al estato, fijo al oto y síncono. Modelo bifásico en función de coientes y flujos Modelo bilineal Se desaolla un modelo bifásico nuevo que contempla la expesión de las esistencias del estato y oto en función de las esistencias oiginales Sobe el diseño de obsevadoes aplicados al diagnóstico de fallas, se desaolla po completo la metodología basada en el desacoplamiento de petubaciones utilizando el teoema de Fobenius. En cuanto al esquema de econfiguación, se expone la aplicación del enfoque del obsevado genealizado al contol del moto de inducción, paa obtene un contol toleante a fallas debidas a la desconexión de sensoes de coiente. 5

28 Diagnóstico y econfiguación de fallas en el moto de inducción utilizando obsevadoes no lineales 1.8 ANTECEDENTES Utilización de los motoes en la industia En la industia de la tansfomación, el moto de inducción es utilizado en bombas, ventiladoes, compesoes, elevadoes, máquinas centifugadoas, bandas tanspotadoas, etcétea y en la industia petolea, se agegan las pefoadoas, tituadoas y bombas de extacción. En cuanto a los sevicios públicos, tiene una amplia aplicación en bombas de agua paa suminista de agua potable a comunidades, abastece de iego a los campos de cultivo, extae agua en pozos pefoados, etcétea. En esumen, son incontables las aplicaciones y el apovechamiento que se hace de los motoes de inducción en beneficio de la sociedad en geneal Clasificación de las fallas pesentes en los motoes de inducción Las fallas en el moto de inducción se agupan en [5] a) Cojinetes d) Eje b) Estato e) Dispositivos c) Roto extenos Ot os 1% Roto 10% De manea pocentual, la distibución de las fallas se muesta en la figua 1.3, en donde otas concenta los incisos d) y e). 6 Coj i netes 41% Estato 37% Figua 1.3 Distibución de las fallas en el moto de inducción Las fallas pesentes en el estato se deben nomalmente a una combinación de esfuezos a que son sometidos sus componentes. En el estato los esfuezos se clasifican en: a) Témicos c) Mecánicos 1. Envejecimiento témico 1. Movimiento de los devanados. Sobecaga témica. Golpeteo del oto 3. Aanque continuo 3. Misceláneos b) Elécticos d) Ambientales 1. Dieléctico. Efecto coona 3. Tansitoios 1. Humedad. Químicos 3. Desgaste po ficción (abasión) 4. Objetos extaños Los esfuezos a que es sometido el oto se agupan en: a) Témicos b) Dinámicos c) Electomagnéticos d) Mecánicos e) Residuales f) Ambientales Los esfuezos pesentes en el oto son el esultado de las siguientes condiciones: Pa de tabajo

29 CAPITULO 1 Esfuezo dinámico no balanceado Vibación y tansitoios en el pa Fundido, soldado, maquinado y ajuste de piezas del oto (axial, adial, etc.) Fueza magnética causada po los enlaces de flujo de dispesión de las anuas las cuales viban al doble de la fecuencia de las coientes del oto Fueza magnética causada po la excenticidad del entehieo Fueza centífuga Esfuezo témico causado po el calentamiento del anillo teminal Esfuezo témico causado po la tempeatua difeencial en las baas del oto duante el encendido (efecto piel) En cuanto a las fallas en cojinetes, se deben pincipalmente a uptuas mecánicas y sobecalentamiento témico po ficción. Las consecuencias de esta falla son múltiples, peo las más seveas son la excenticidad del eje y vaiación del campo magnético. El campo magnético desigual povoca fallas en la localización. La excenticidad puede incluso povoca oces o choques ente el estato y el oto. En efeencia al poblema de la excenticidad, existen básicamente dos tipos, la estática, en la cual el oto está descentado peo fijo en un luga, como se apecia en la figua 1.4. Genealmente este tipo de poblema se poduce cuando los alojamientos de los cojinetes están desalineados, ya sea po una inadecuada colocación o po que la cacaza del moto fue tocida cuando se instaló en su base [16]. El oto tipo de excenticidad es la dinámica, y como esultado, el oto se balancea dento del estato, como se muesta en la figua 1.5, po lo tanto, la inductancia mutua vaía constantemente. La excenticidad dinámica es poducida po una deflexión en el eje. Figua 1.4 Excenticidad estática Figua 1.5 Excenticidad dinámica Estudio de las fallas en los motoes de inducción en la industia petolea, química efineías y teminales de gas En el año de 1995, en Euopa se ealizó un estudio sobe las fallas que pesentan los motoes de inducción en el ámbito petoleo [39]. El estudio contempló 60 plantas que incluían teminales de gas, petoquímicas, platafomas y efineías. En la tabla 1.1 se muesta el númeo de motoes utilizados en dicha investigación. El estudio se ealizó en 596 motoes de inducción de un total de 560, abacando a 8 empesas euopeas dedicadas al secto petoleo. 7

30 Diagnóstico y econfiguación de fallas en el moto de inducción utilizando obsevadoes no lineales Tabla 1.1. Distibución del númeo de motoes jaula de adilla en 4 tipos de plantas [9] Potencia KW Petoquímica Refineía Teminal de gas Platafoma El estudio consistió en ealiza un seguimiento muy detallado de la fallas en los motoes. Al final se obtuvieon 1637 fallas. Las conclusiones fueon las siguientes: Potencia: Los motoes cuyo equeimiento sobepasa KW pesentan mayo númeo de fallas. Voltaje: confome se incementa el voltaje de alimentación, igualmente se incementa la ocuencia de fallas. Velocidad: El incemento de la velocidad poduce mayo númeo de fallas. Potección eléctica: Los motoes con mejo potección egistaon muy pocas fallas. Ciclo de opeación: Lo motoes que opean en foma ininteumpida pesentaon meno númeo de fallas que aquellos que se aancan continuamente. Ciclo de mantenimiento: El mantenimiento se clasificó en: cada 1 meses o menos, de 13 a 4 meses y po último, de 5 meses o más. Se concluyó que confome se incementa el peiodo de mantenimiento se incementa el númeo de fallas. Calidad del mantenimiento: Un mejo mantenimiento ofece meno númeo de fallas Fallas en componentes: El 51% de las fallas se debe a fallas en los cojinetes. Las fallas en el estato y dispositivos extenos epesentan el 31.34%, de manea que en conjunto epesentan más del 80% del total de fallas. En la tabla 1. se muesta la distibución de fallas en componentes del moto de inducción [39]. Tabla 1.. Distibución de fallas en componentes Componente en falla Númeo de fallas Pocentaje Cojinetes Bobinas del estato Baas del oto/ anillos del oto Eje Dispositivos extenos No especificado Total En el estudio se definió iniciado de falla a la causa pincipal de la falla, contibuido de falla a las condiciones que se vieon involucadas en la falla al momento de pesentase y causas adyacentes a las condiciones en las que el moto fue tanspotado, manipulado e instalado. En la tabla 1.3 se muestan las causas de falla en los cojinetes del oto y en la tabla 1.4 se pesentan las causas de falla en los devanados del oto [39]. 8

31 Causas de falla de cojinetes Tabla 1.3. Causas de fallas en cojinetes Númeo de fallas Pocentaje CAPITULO 1 Distibución de la clasificación no especificado Iniciado de la falla 1. Sobevoltaje tansitoio Sobecalentamiento Ruptua del aislamiento Ruptuas mecánicas Fallas elécticas o malfuncionamiento Calado del Moto No especificado Contibuidoes a la falla 1. Sobecaga pesistente Tempeatua ambiental alta Humedad anomal Voltaje anomal Fecuencia anomal Alta vibación Químicos agesivos Lubicación deficiente Ventilación deficiente Deteioo nomal po el tiempo No especificado Causas adyacentes a la falla 1. Componentes defectuosos Deficiente instalación / pueba Inadecuado mantenimiento Opeación inapopiada Manejo inapopiado Potección física inadecuada Potección eléctica inadecuada Eo del pesonal Tanspote de la agencia Equipo de manejo del moto No especificado Tabla 1.4. Causas de fallas en los devanados del oto Númeo Pocentaje Causas de falla en las bobinas del oto de fallas Distibución de la clasificación no especificado Iniciado de la falla 1. Sobevoltaje tansitoio Sobecalentamiento Ruptua del aislamiento Ruptuas mecánicas Fallas elécticas o malfuncionamiento

32 Diagnóstico y econfiguación de fallas en el moto de inducción utilizando obsevadoes no lineales 6. Calado del Moto No especificado Contibuidoes a la falla 1. Sobecaga pesistente Tempeatua ambiental alta Humedad anomal Voltaje anomal Fecuencia anomal Alta vibación Químicos agesivos Lubicación deficiente Ventilación deficiente Deteioo nomal po el tiempo No especificado Causas adyacentes a la falla 1. Componentes defectuosos Deficiente instalación / pueba Inadecuado mantenimiento Opeación inapopiada Manejo inapopiado Potección física inadecuada Potección eléctica inadecuada Eo del pesonal Tanspote de la agencia Equipo de manejo del moto No especificado De acuedo con dichos esultados, se tiene que: 1. Los daños de uptua mecánica (6.5%) y el sobecalentamiento (19.60%) son las causas más fecuentes que inician las fallas en cojinetes, mientas que la alta vibación es la causa que más contibuye. La opeación inapopiada y los componentes defectuosos son las pincipales causas adyacentes a la falla.. El sobecalentamiento y otas uptuas del aislamiento son los pincipales iniciadoes de falla en las bobinas del estato. La pincipal contibución a la falla se debe a sobecagas pesistentes; po último, las causas adyacentes a la falla más fecuentes son la opeación inapopiada, los componentes defectuosos y la inadecuada potección eléctica Diagnóstico de fallas En la figua 1.6 se muesta el esquema geneal de un sistema de contol toleante a fallas. El esquema tiene cuato componentes pincipales: La planta, en la que se incluyen los sensoes y actuadoes, una unidad de Detección y Localización de Fallas (FDI-Fault Detection and Isolation), un contolado de etoalimentación y un subsistema de supevisión. Las líneas continuas epesentan las señales de flujo y las líneas punteadas epesentan adaptación (sintonización, econfiguación o eestuctuación) [31] 10

33 CAPITULO 1 Unidad FDI Falla Falla Falla Contolado Actuado Planta Sensoes Sistema supeviso Figua 1.6 Esquema de un sistema toleante a fallas con un subsistema de supevisión Se considea que la planta pesenta fallas potenciales en los sensoes y actuadoes (fallas aditivas) o en su configuación intena (fallas multiplicativas). Dento de este esquema es de suma impotancia la unidad FDI, la cual es esponsable de detemina la falla, su localización y gavedad, así como povee de infomación al subsistema de supevisión, a fin de que pueda toma acciones coectivas, tales como econfigua a un conjunto de sensoes o actuadoes paa aisla la falla, sintoniza o adapta al contolado paa acomoda los efectos de la falla. Existen divesos enfoques paa desempeña las funciones de la unidad FDI, ente los cuales podemos menciona los basados en el modelo y los basados en señales. La clasificación de los métodos de diagnóstico de fallas basados en el modelo se muesta en la figua 1.7 [40]. Figua 1.7 Clasificación de los métodos de diagnóstico de fallas También existen otos esquemas como po ejemplo, el basado en temogafías IR la cuál es una técnica utilizada paa detecta falsos contactos [16]. (Figua 1.8) Los esquemas de detección y localización de fallas intentan povee señales de fallas incipientes, de manea que acciones coectivas deban se tomadas en cuenta sin inteupción pejudicial del poceso, llevando a una mayo disponibilidad de la planta, extensión de vida útil, calidad en los poductos y opeación más segua. 11

34 Diagnóstico y econfiguación de fallas en el moto de inducción utilizando obsevadoes no lineales Un sistema de diagnóstico de fallas debe posee dos popiedades, a sabe, detectabilidad y localización. La pimea se efiee a la posibilidad de detecta fallas, siempe que éstas ocuan, y la segunda se efiee a la posibilidad de localiza todas las fallas paa las cuales fue diseñada la unidad de detección y localización de fallas [31]. Se dice que el sistema de detección y localización de fallas se desempeña coectamente si pesenta alta pobabilidad de Figua 1.8 Temogafía IR detecta fallas y baja pobabilidad de falsas alamas [14]. Si la unidad de detección de fallas no es demasiado sensible paa captalas, entonces se están pediendo anomalías que pueden conduci a fallas. Las fallas no detectadas conducen a fallas aún más cíticas, las cuales povocan el deteioo total del sistema, quedando fuea de opeación. En tanto que si el sistema de detección es demasiado sensible, pueden ocui falsas alamas. Cualquie alama geneada fueza al opeado a decidi si pone fuea de funcionamiento al sistema o no. La ocuencia fecuente de falsas alamas lleva al opeado a cuestiona la efectividad del sistema de detección de fallas, incementando la posibilidad de ignoa alamas que indiquen una falla eal del sistema. Po lo tanto, en el diseño de un sistema de detección de fallas existe un compomiso ente la sensibilidad a fallas y la insensibilidad a falsas alamas Diagnóstico de fallas basado en señales y basado en el modelo aplicado al moto de inducción El enfoque basado en análisis y tatamiento de señales aplicado al moto de inducción, consiste en la medición de la secuencia negativa de coiente paa detecta fallas en el estato y en el análisis espectal de la coiente del estato paa detecta fallas en el oto. El análisis de tales señales confoma lo que se conoce como Análisis de las Fimas de Coiente del Moto (MCSA Moto Cuent Signatue Analysis). [14]. Actuado Sensoes de voltaje Sensoes de coiente Residuos Banco de obsevadoes no lineales Senso de valocidad El enfoque basado en el Figua 1.9 Enfoque basado en el modelo modelo tata pincipalmente con el diagnóstico de fallas en línea. Se define como la detección, localización y caacteización de fallas de un sistema a pati de la compaación de las mediciones disponibles del sistema conta la infomación epesentada po el modelo matemático del sistema [31]. 1

35 CAPITULO 1 Aplicado al moto, el enfoque basado en el modelo utilizando obsevadoes, consiste en la medición de las señales de coiente, voltaje y velocidad, las cuales son alimentadas a un modelo matemático, el cual epesenta al moto sin fallas. Las señales poducidas son compaadas con las del moto en funcionamiento, geneando señales de falla denominadas esiduos. Ve figua 1.9 Se ha demostado que el enfoque basado en el modelo supea al basado en señal, pues pesenta meno pobabilidad de genea falsas alamas y satisface la condición de detectabilidad. [14] Haahai [14] sometió a la pesencia de 56 fallas ambos enfoques, 31 de las cuales ean falsas alamas. Ente las puebas más contundentes se encuenta que las vaiaciones en la caga, la ficción, los amónicos de la coiente del estato y el desbalance de los voltajes poducen falsas alamas en el enfoque basado en señal, mientas que el enfoque basado en el modelo compensa tales petubaciones. + Basado en el modelo -o- Basado en señal ---- Pobabilidad de una moneda Pobabilidad de falsas alamas Figua 1.10 Falsas alamas vs. Detectabilidad [9] El estudio esultó en una gáfica de pobabilidad de detección de fallas en función de la pobabilidad de falsas alamas. La figua 1.10 muesta que en el caso del enfoque basado en señal, si se desea tolea un mínimo de 50% de falsas alamas, se podá obtene un pocentaje cecano al 50% de detectabilidad de fallas, lo cual no es ecomendable, pues el volado de una moneda tiene la misma pobabilidad. En cambio el enfoque basado en el modelo, consideando 0% de incidencia de falsas alamas, se tendá po lo menos el 89% de detectabilidad de fallas. Po lo tanto, el hecho de utiliza el enfoque basado en el modelo, es una altenativa de solución ecomendable paa el diagnóstico de fallas en el moto de inducción. 1.9 ORGANIZACIÓN DEL TRABAJO Los esultados pincipales del tabajo de tesis consisten en el diagnóstico de fallas en los paámetos del moto de inducción y en la econfiguación de fallas en sensoes de coiente. Paa llega a la compensión de las soluciones popuestas es necesaio tene conocimiento de las ecuaciones que desciben al moto de inducción, la foma de lleva a cabo el contol y más impotante, el diseño de obsevadoes paa diagnóstico y econfiguación. Po ello la tesis se oganiza de la siguiente foma: 13

36 Diagnóstico y econfiguación de fallas en el moto de inducción utilizando obsevadoes no lineales El capítulo dos tata sobe el análisis del moto de inducción en estado estable, patiendo de las leyes básicas que fundamentan el compotamiento hasta la obtención del cicuito equivalente en estado estacionaio. En el capítulo tes se pesentan los modelos dinámicos del moto de inducción. Se muesta el desaollo de los modelos en tes y dos fases, tanto en función de coientes como de flujos y en difeentes macos de efeencia. Todos los desaollos se ealizan en la epesentación qd. Posteiomente se pesenta el modelo bilineal del moto de inducción como un caso paticula del maco de efeencia abitaio. Po último, se desaolla un modelo del moto de inducción que mantiene explícitos los valoes de las tes esistencias de los devanados del estato a tavés de la tansfomación de tes a dos fases. Sobe el desaollo de este modelo, no se tiene efeencia en la bibliogafía sobe su obtención. La técnica de contol vectoial basado en la oientación de campo se expone en el capítulo cuato. Así mismo, se incluye el desaollo de obsevadoes paa estima los estados necesaios en el contol vectoial. En el capítulo cinco se pesenta el diagnóstico de fallas en los paámetos del moto de inducción. Este objetivo se logó utilizando tes esquemas de diagnóstico difeentes. El pime esquema se basa en la epesentación común del moto de inducción. Debido a las desventajas pesentes en dicho modelo, se utiliza una epesentación más completa, el modelo con esistencias explícitas, a pati del cual sugen dos esquemas más. El desaollo de ambos esquemas se expone en el mismo capítulo mostando sus desventajas y ventajas. En el capitulo seis se aboda la econfiguación del sistema debida a fallas en sensoes de coiente. Las fallas estudiadas coesponden a desconexiones súbitas y pemanentes. Se muesta la aplicación del enfoque del obsevado genealizado como estategia de econfiguación del sistema. En el apéndice A se popocionan los desaollos completos paa desacopla petubaciones utilizando el teoema Fobenius, el cual es la heamienta más impotante paa inicia la aplicación del esquema de diagnóstico de fallas en paámetos utilizado. Po último, en el apéndice B se popociona un manual que explica la foma de ejecuta los pogamas que se desaollaon duante la ealización de la tesis. 14