Proposal of model of current consumption variation of an MSIP due to the effect of imbalance due to the presence of surface cracks in the rotor

[EN] This article proposes a model to characterize the current variation in terminals of a permanent magnet synchronous motor (MSIP) as a result of the imbalance effect on the rotor due to a surface crack. The imbalance in the rotor is modeled using the Laval equations with the effect of the surface crack. A model of the air gap variation effect is proposed based on this imbalance, which causes a variation in the inductances of the MSIP model, which in turn causes a variation in current consumption. With this model it is expected to contribute in the field of determination of  hysical parameters, in this case, cracks or imbalances caused by imperfections that behave as such.[ES] En el presente artículo se propone un modelo para caracterizar las variación de corriente en terminales de un motor síncrono de imanes permanentes (MSIP) como consecuencia del efecto de desbalance en el rotor a causa de una grieta superficial. Se modela el desbalance en el rotor mediante las ecuaciones de Laval con acoplamiento del efecto de la grieta superficial. Se propone un modelo de efecto de variación del entrehierro a partir de este desbalance, lo cual origina una variación en las inductancias del modelo del MSIP, que a su vez ocasionan una variación en el consumo de la corriente. Con este modelo se espera contribuir en el campo de determinación de parámetros físicos, en este caso, grietas o desbalances causados por imperfecciones que se comporten como tal.Este trabajo es desarrollado bajo el programa de Doctorado en Optomecatrónica de la Universidad Politécnica de Tulancingo (UPT) en apoyo económico brindado por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) mediante la beca número 622392, y publicado gracias a la labor y trabajo de los miembros de la Revista de Iberoamericana de Automática e Informática Industrial (RIAI).Manilla-García, A.; Rivas-Cambero, I.; Guerrero-Rodriguez, NF. (2020). Propuesta de modelo de variación de consumo de corriente de un MSIP por efecto de desbalance por presencia de grietas superficiales en el rotor. Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial. 17(4):424-431. https://doi.org/10.4995/riai.2020.12200OJS424431174Arana J. L., González J. J., 2011, Mecánica de la fractura, Servicio editorial de la universidad del País Vasco, página. 186.Bachschmid N., Pennacchi P., Tanzi E., 2010, Cracker Rotors, Editorial Springer, pages 109-196. https://doi.org/10.1007/978-3-642-01485-7_5Cha Y., Choi W., Büyüköztürk O., Deep Learning‐Based Crack Damage Detection Using Convolutional Neural Networks, Computer Aided Civil and Infraestructure Engineering, First published, 23 March 2017, https://doi.org/10.1111/mice.12263Dunn M., Carcione A., Blanloeuil P. Veidt M., Critical Aspects of Experimental Damage Detection Methodologies Using Nonlinear Vibro-ultrasonics, Procedia Engineering, Volume 188, 2017, Page 133-140, https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.04.466.Forth S. C., Newman J. C., Forman R. G., Anomalous Fatigue Crack Growth Data Generated Using the ASTM Standards, Journal of ASTM International, volumen 3, January 2006, https://doi.org/10.1520/JAI13180.Genta G., 2005, Dynamics of Rotating System, editorial Springer, pages 332-354. https://doi.org/10.1007/0-387-28687-XGinsberg, J.H. Mechanical and Structural Vibration: Theory and Applications. New York: John Wiley & Sons, 2001. https://doi.org/10.1115/1.1383673González G. N., De Angelo C. H., Forchetti D. G., Aligia D. A., Diagnostico de fallas en el convertidor del Rotor en Generadores de Inducción con Rotor Bobinado, Revista Iberoamericana de automática e informática industrial, Volumen 15, 2018, páginas 297-308, https://doi.org/10.4995/riai.2017.9042.Krause P. C., Wasynczuk O., Sudhoff S. D., 2002, Analisys of electric machinery and drive systems, Editorial Wiley Interscience, pages 109-138. https://doi.org/10.1109/9780470544167Krishnan R., 2010, Permanent Magnet Synchronous and Brushless DC Motor Drives, Editorial CRC Press, pages 72-105.Manilla-García A., Rivas-Cambero I., Monroy-Anieva J. A., Modelado y análisis de sintonización de velocidad de un MSIP con presencia de fisura mediante algoritmos genéticos, Revista Iberoamericana de automática e informática industrial, https://doi.org/10.4995/riai.2018.9767.Xue W., Li Y., Cang S., Jia H.,Wang Z. Chaotic behavior and circuit implementation of a fractional-order permanent magnet synchronous motor model, Journal of the Franklin Institute, 20 de mayo de 2015, pages 2887-2898, https://doi.org/10.1016/j.jfranklin.2015.05.025.Zerbst U., Madia M., Vormwald M., Beier H.Th., Fatigue strength and fracture mechanics - A general perspective, Engineering Fracture Mechanics, Volume 198, July 2018, Page 2-23, https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2017.04.030

Modeling and Analysis of speed tuning of a PMSM with presence of crack using genetic algorithms

[EN] In this article, we propose the continuous system model corresponding to the Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) with the presence of degradation in the rotational inertia of the rotor through the fissure mechanism, which allows the estimation of the physical parameters. We consider the diameter of the split on the rotor in the analysis of the model, and in effect, the decrease of the uncertainty of the PMSM model. The closed- loop identification of the gains is achieved by a sensibility analysis, whilst the gains obtained by the computational optimization method of search through genetic algorithms, allows the proposed model converge to the reference model.[ES] En el presente artículo se propone el modelado del sistema continuo correspondiente al motor síncrono de imanes permanentes (MSIP) con presencia de degradación en la inercia rotacional del rotor, mediante el mecanismo de fisura, lo cual permite la estimación de parámetros físicos, en el caso de análisis, el diámetro de la grieta presente en el rotor, disminuyendo con ello la incertidumbre en el modelado del MSIP. Se lleva a cabo la identificación en bucle cerrado de las ganancias mediante un análisis de sensibilidad, donde mediante el método computacional de optimización de búsqueda por algoritmos genéticos se obtienen las ganancias que logran converger el modelo propuesto al modelo de referencia.Este trabajo ha sido realizado gracias al apoyo de la beca otorgada por el consejo nacional de ciencia y tecnología (CONACYT) con número de asignación 622392, la Universidad Politécnica de Tulancingo (UPT) y la Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial (RIAI), sin cuyo apoyo académico, económico y motivacional no habría podido desarrollarse el presente escrito, nuestro mayor reconocimiento y agradecimiento a todas las personas que se encuentran detrás de los citados organismos e instituciones.Manilla Garcia, A.; Rivas Cambero, I.; Monroy Anieva, J. (2019). Modelado y Análisis de Sintonización de Velocidad de un MSIP con Presencia de Fisura Mediante Algoritmos Genéticos. Revista Iberoamericana de Automática e Informática. 16(2):190-199. https://doi.org/10.4995/riai.2018.9767SWORD19019916