Trabalho de Conclusão de Curso
Documento
Autoria
Unidade da USP
Data de Apresentação
Orientador
Banca
Lang, Rafael Guedes
Gesualdo, Edson
Título em Português
Medidor inteligente de energia aplicado à indústria
Palavras-chave em Português
Medidor de energia
Medidor inteligente
Espectro de corrente
Assinatura de corrente
Internet das coisas
Frequências harmônicas
Resumo em Português
Um medidor inteligente de energia elétrica aplicado à indústria foi projetado e proposto para motores de indução trifásicos. Dividido em módulos, o medidor possui módulos sensores que fazem a aquisição de tensões e correntes de fase de forma não invasiva, facilitando a instalação. O módulo principal conta com um dsPic33, um microcontrolador com alta capacidade de processamento, capaz de realizar, em hardware, cálculos de transformada rápida de Fourier, viabilizando a obtenção das frequências harmônicas de tensão e corrente. São calculados ainda os valores eficazes e fator de potência do motor. Por último, um módulo de comunicação WiFi baseado em um ESP8266 foi projetado para receber os dados do módulo principal via comunicação serial (SPI) e enviar por protocolo GET e internet sem fio, a um servidor online. O projeto busca oferecer uma solução simples e de baixo custo que pode ser útil para analisar falhas em motores de indução, largamente utilizados na indústria, que ao falharem podem causar grandes prejuízos econômicos. Comparado a medidores disponíveis no mercado, o seu preço, cerca de 10 a 20 vezes menor, viabiliza a instalação permanente em motores de forma individual. Finalmente, afim de comprovar a funcionalidade do projeto, um protótipo foi construído e uma metodologia de testes foi desenvolvida para ensaiar cada módulo de forma individual e em seguida o medidor como um todo, comparando os resultados com os obtidos com medidores, como multímetros e osciloscópios. O teste final escolhido foi realizado com um motor de indução comercial, refletindo uma situação de operação muito próxima da realidade de uma indústria.
Título em Inglês
Smart meter of energy invested to industry
Palavras-chave em Inglês
Energy meter
Smart meter
Current Spectrum
Current sgnature
Internet of things
Harmonic frequencies
Resumo em Inglês
An intelligent meter of electrical energy applied to the industry was designed and proposed for three-phase induction motors. Divided into modules, the meter has sensor modules that make the acquisition of phase voltages and phase currents non-invasively, facilitating the installation. The main module has a dsPic33, a microcontroller with high processing capacity, able to perform, in hardware, fast Fourier transform calculations, making it possible to obtain the harmonic frequencies of voltage and current. The effective values and power factor of the motor are also calculated. A WiFi communication module based on an ESP8266 was designed to receive the data from the main module by serial communication (SPI) and send by the GET protocol and wireless to an online server. The project aims to offer a simple and low-cost solution that can be useful for analyzing faults in induction motors widely used in industry, which, when fail, can cause great economic losses. Compared to meters available in the market, its price, about 10 to 20 times smaller, enables the permanent installation on individual motors. Finally, in order to show the functionality of the project, the prototype was built and a test methodology was developed to evaluate each module individually and then the meter as a whole. The results were compared with the measurements obtaine via meters such as multimeters and oscilloscopes. The final test was performed with a commercial induction motor, reflecting an operating situation very close to the reality of an industry.
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Data de Publicação
2018-01-18
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