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Modelagem de Falhas Prof. Marcos Flávio S. V. D’Angelo UNIMONTES MODELAGEM DE FALHAS  SISTEMA DE ACIONAMENTO C.C. SISTEMA DE ACIONAMENTO C.C. v a i a i fd r a ,L a r fd L fd T em T L e a C o n v e r s o r 1 MÁQUINA CARGA v fd Conversor 2 DIAGRAMA DE BLOCOS PI PI PI MOTOR + CARGA MECÂNICA v a v fd i fd i a  r  a  fd i fd *  r * - - - + + + i a * MODELAGEM DO SISTEMA       di dt L v r i e di dt L v r i d dt J T B T a a a a a a ifd fd fd rfd fd r m em m r L                      1 1 1          a fd afd em r fd afd a i i L T i L e  REPRESENTAÇÃO NA FORMA DE EQUAÇÃO DE ESTADO      x x x r L L L x r L L J x B J x x x L L v v T y y y a a afd a fd fd afd m m m a fd a fd L 1 2 3 3 2 1 2 3 1 2 3 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1                                                                                                                                   1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 2 3 1 2 3 x x x onde y y y i i a fd r ,  MODELO DISCRETO                               x k x k x k a a k a a k a x k x k x k b b v k v k d T k y k y k y k a fd L 1 2 3 1 2 3 4 5 1 2 3 1 2 1 1 2 2 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1                                                                                    0 0 0 1 1 2 3                     x k x k x k                                                                                     m m m fd fd fd a fd fd a fd afd fd a a fd fd fd a a a a a m afd m m h J B m m h L r fd fd h L r a a B a J B d d r a L r b b a L r a L r k x a a L L L r L r k x L r L r a k a r a L r b b k x B a L k x J B a k a e J B a a e L r a a e L r a a m m fd fd a a 5 1 1 3 2 2 3 1 3 1 3 3 2 2 1 1 1 2 5 2 4 4 5 5 3 3 1 1 1 , 1 , 1 , , , , 1 , 1 , , , , , MODELO DA CARGA T C C C L r r    0 1 2 2   MODELO DOS CONVERSORES fd ofd fd a oa a V v V v   cos 34 2 cos 34 2   MODELAGEM DAS FALHAS  Falhas em Atuadores :  abertura da bobina da armadura abertura da bobina de campo curto - circuito do conversor da armadura curto - circuito do conversor do campo  Falhas em Componentes da Planta:  curto - circuito entre espiras da bobina de armadura curto - circuito entre espiras da bobina de campo falha no sistema de ventilaçãofalha de lubrificação dos mancais falha  Falhas em Sensores:  da corrente da armadura, da corrente de campo e da velocidade FALHAS EM ATUADORES v a i a i fd r a ,L a CH aa CH cca CH ccfd CH afd v fd k i = 0 se CH i estiver aberta e k i = 1 se CH i estiver fechada, i = aa , afd , cca e ccfd MODELO PARA FALHAS EM ATUADORES                                     (3.9) 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 3 2 1 2 2 1 1 2 1 3 2 1 5 4 3 2 1 3 2 1 i i L fd ccfd afd a cca aa afd aa aa k k onde k x k x k x k y k y k y k T d k v k k k v k k b b k x k x k x a k a a k k a k a k k x k x k x                                                                                                  FALHAS EM COMPONENTES                 m fl f m fd L cfd f fd fd r fv r cfd f fd a L ca f a a r fv r ca f a B k B L k L r k k r L k L r k k r fd fd fd a a a FALHA DE INSTRUMENTAÇÃO             i i f f i f i k k k x k x k x k k k k y k y k y r fd a                                  1 onde 0 0 0 0 0 0 3 2 1 2 2 1  MODELO GERAL DE FALHAS                                       3.12 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 3 2 1 2 2 1 1 3 2 1 3 2 1 2 1 5 4 3 2 1 i i f w f i f i L f fd ccfd af a cca aa f f f f f af f aa f aa k k onde k x k x k x k k k k y k y k y k T d k v k k k v k k b b k x k x k x a k a a k k a k a k k x k x k x r fd a                                                                                                  TABELA RESUMO Tipo de Falha Variáveis Afetadas Parâmetros Indicadores da Falha Definição dos Parâmetros abertura da bobina da armadura i a =0 k aa , {0, 1} abertura da bobina de campo i fd =0 k af {0, 1} curto - circuito do conversor da armadura v a =0 k cFa {0, 1} curto - circuito do conversor do campo v fd =0 k cFa {0, 1} curto - circuito entre espiras da bobina de armadura r a e L a k ca r a e k ca L a [0, 1] curto - circuito entre espiras da bobina de campo r fd e L fd k cf r fd e k cf L fd [0, 1] falha no sistema de ventilação r a e r fd k fv r a e k fv r fd [1,  ) falha de lubrificação dos mancais B m k fl [0,  ) falha no sensor de corrente da armadura i a k i f a {0, 1} falha no sensor de corrente da fonte i fd k i f fd {0, 1} falha no sensor de velocidade  r k r f  {0, 1} RESULTADOS DE SIMULAÇÕES 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 tempo(s) ia iaref 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 wr wrref ifd Simulação da desconexão do conversor da armadura Parâmetros ran=4.6e - 3; rfdn=12.1875; Lan=2.38e - 4; Lfdn=8.750; Lafd=0.23; Jm=2580; va=750; vfd=750; ia=17098; Bmn=127; C0 = 0; C1 = 5041.7; C2 = 0;