Diagnosis of electric induction machines in non-stationary regimes working in randomly changing conditions

Tradicionalmente, la detección de faltas en máquinas eléctricas se basa en el uso de la Transformada Rápida de Fourier ya que la mayoría de las faltas pueden ser diagnosticadas con ella con seguridad si las máquinas operan en condiciones de régimen estacionario durante un intervalo de tiempo razonable. Sin embargo, para aplicaciones en las que las máquinas operan en condiciones de carga y velocidad fluctuantes (condiciones no estacionarias) como por ejemplo los aerogeneradores, el uso de la Transformada Rápida de Fourier debe ser reemplazado por otras técnicas. La presente tesis desarrolla una nueva metodología para el diagnóstico de máquinas de inducción de rotor de jaula y rotor bobinado operando en condiciones no estacionarias, basada en el análisis de las componentes de falta de las corrientes en el plano deslizamiento frecuencia. La técnica es aplicada al diagnóstico de asimetrías estatóricas, rotóricas y también para la falta de excentricidad mixta. El diagnóstico de las máquinas eléctricas en el dominio deslizamiento-frecuencia confiere un carácter universal a la metodología ya que puede diagnosticar máquinas eléctricas independientemente de sus características, del modo en el que la velocidad de la máquina varía y de su modo de funcionamiento (motor o generador). El desarrollo de la metodología conlleva las siguientes etapas: (i) Caracterización de las evoluciones de las componentes de falta de asimetría estatórica, rotórica y excentricidad mixta para las máquinas de inducción de rotores de jaula y bobinados en función de la velocidad (deslizamiento) y la frecuencia de alimentación de la red a la que está conectada la máquina. (ii) Debido a la importancia del procesado de la señal, se realiza una introducción a los conceptos básicos del procesado de señal antes de centrarse en las técnicas actuales de procesado de señal para el diagnóstico de máquinas eléctricas. (iii) La extracción de las componentes de falta se lleva a cabo a través de tres técnicas de filtrado diferentes: filtros basados en la Transformada Discreta Wavelet, en la Transformada Wavelet Packet y con una nueva técnica de filtrado propuesta en esta tesis, el Filtrado Espectral. Las dos primeras técnicas de filtrado extraen las componentes de falta en el dominio del tiempo mientras que la nueva técnica de filtrado realiza la extracción en el dominio de la frecuencia. (iv) La extracción de las componentes de falta, en algunos casos, conlleva el desplazamiento de la frecuencia de las componentes de falta. El desplazamiento de la frecuencia se realiza a través de dos técnicas: el Teorema del Desplazamiento de la Frecuencia y la Transformada Hilbert. (v) A diferencia de otras técnicas ya desarrolladas, la metodología propuesta no se basa exclusivamente en el cálculo de la energía de la componente de falta sino que también estudia la evolución de la frecuencia instantánea de ellas, calculándola a través de dos técnicas diferentes (la Transformada Hilbert y el operador Teager-Kaiser), frente al deslizamiento. La representación de la frecuencia instantánea frente al deslizamiento elimina la posibilidad de diagnósticos falsos positivos mejorando la precisión y la calidad del diagnóstico. Además, la representación de la frecuencia instantánea frente al deslizamiento permite realizar diagnósticos cualitativos que son rápidos y requieren bajos requisitos computacionales. (vi) Finalmente, debido a la importancia de la automatización de los procesos industriales y para evitar la posible divergencia presente en el diagnóstico cualitativo, tres parámetros objetivos de diagnóstico son desarrollados: el parámetro de la energía, el coeficiente de similitud y los parámetros de regresión. El parámetro de la energía cuantifica la severidad de la falta según su valor y es calculado en el dominio del tiempo y en el dominio de la frecuencia (consecuencia de la extracción de las componentes de falta en el dominio de la frecuencia). El coeficiente de similitud y los parámetros de regresión son parámetros objetivos que permiten descartar diagnósticos falsos positivos aumentando la robustez de la metodología propuesta. La metodología de diagnóstico propuesta se valida experimentalmente para las faltas de asimetría estatórica y rotórica y para el fallo de excentricidad mixta en máquinas de inducción de rotor de jaula y rotor bobinado alimentadas desde la red eléctrica y desde convertidores de frecuencia en condiciones no estacionarias estocásticas.Vedreño Santos, FJ. (2013). Diagnosis of electric induction machines in non-stationary regimes working in randomly changing conditions [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/34177TESI

Individual Cell-Level Temperature Monitoring of a Lithium-Ion Battery Pack

The work described herein details the deployment of an optical fibre strand with five fibre Bragg grating (FBG) sensors for individual cell-level temperature monitoring of a three-cell lithium-ion battery pack. A polymer guide tube with 3D printed plinths is employed, resulting in high precision temperature readings with an average error of 0.97 °C, 1.33 °C, and 1.27 °C for FBG sensors on each battery cell, surpassing traditional thermocouple and platinum resistance sensors in some circumstances. The temperature response of FBGs positioned between battery cells demonstrates that, in addition to sensing temperature at the cell level, temperature data can be effectively acquired between cells, suggesting that FBGs may be used to monitor the heat radiated from individual cells in a battery pack

Diseño de puesto de prácticas para redes de comunicación industrial

Consulta en la Biblioteca ETSI Industriales (7821)[ES] El presente Proyecto Final de Carrera tiene por objetivo el diseño de un puesto de prácticas sobre las nuevas técnicas de comunicación industrial. Por ello, el puesto de prácticas a proyectar tendrá la capacidad de incorporar equipos de diversas marcas y modelos, pretendiendo demostrar, de este modo, la gran potencia que aportan las nuevas formas de efectuar las comunicaciones industriales dentro de los procesos de fabricación automatizados, ya que permite una rápida transferencia de datos independientemente del equipo, marca, modelo y fabricante. Solo se requiere que los diferentes equipos a conectar dispongan del hardware preciso del bus de comunicaciones al que se deseen incorporar. El puesto de prácticas diseñado debe servir para que los alumnos encuentren, de una forma fácil, un camino introductorio a las redes de comunicación en la industria. Así, en primer lugar, se introducirá a los alumnos a los diferentes equipos que pueden componer una red de comunicación industrial, para dotarles de los conocimientos mínimos que les permita el manejo de todos estos dispositivos por separado. En segundo lugar, se abordará la forma de conexionado entre equipos, es decir, el tendido de la red de comunicación, para posteriormente realizar la transferencia de datos entre los equipos que componen el puesto de prácticas. Se realizará a continuación, la programación tanto lógica de los diferentes dispositivos, como la programación de diferentes maniobras. Se tendrá también como objetivo importante, la realización manuales básicos que permitan realizar la conexión, tanto a nivel de hardware como a nivel de software, de los diversos equipos instalados en el puesto de prácticas diseñado. Para ello, se realizará una visión general de los diferentes dispositivos utilizados en el puesto de prácticas, así como de sus principales registros, observando de este modo, las grandes posibilidades de automatización que ofrecen las redes de comunicación industrial. Como tercer objetivo, se propondrán unas sesiones de prácticas para que los alumnos puedan afianzar mejor los conceptos asociados a las redes de comunicación inudustrial. Otro de los objetivos del proyecto es remarcar las grandes diferencias entre los distintos métodos de automatización existentes, es decir, permitir observar las diferencias tecnológicas desde los primeros procesos automatizados (cableando las operaciones de maniobra), pasando por la automatización punto a punto con la aparición de los PLC's, hasta la tecnología utilizada actualmente para la automatización de los procesos mediante las redes de comunicación industrial.Vedreño Santos, FJ. (2008). Diseño de puesto de prácticas para redes de comunicación industrial. http://hdl.handle.net/10251/34356.Archivo delegad