WO2016183654A1

WO2016183654A1 - Sistema e método para identificar características de uma máquina elétrica

Info

Publication number: WO2016183654A1
Application number: PCT/BR2016/050106
Authority: WO
Inventors: Mauricio RIGONI; Nelson Jhoe Batistela; Nelson SADOWSKI; Leonardo Augusto FELER; Conrado Simões Pereira GAMEIRO; Helton Fernando Dos SANTOS; Ricardo De Araujo Elias; Patrick Kuo-Peng; João Pedro Assumpção BASTOS; Luciano Mendes De FREITAS
Original assignee: Tractebel Energia S.A.; Universidade Federal De Santa Catarina; Itá Energética S.A.
Priority date: 2015-05-19
Filing date: 2016-05-16
Publication date: 2016-11-24
Also published as: BR102015011438B1; BR102015011438A2

Abstract

A presente invenção proporciona um sistema e método pa- ra identificar características de uma máquina elétrica (3), compreen- dendo pelo menos um medidor (1, 11,..., 1N, 101) não invasivo e um dispositivo de análise (4), em que o pelo menos um medidor (1, 11,..., 1N, 101) adquire pelo menos um valor de derivada temporal com pelo menos um componente do espectro de frequência da forma de onda de uma grandeza eletromagnética (50, 51, 52, 53,...5N, 501) gerada pela máquina elétrica.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA E MÉTODO PARA IDENTIFICAR CARACTERÍSTICAS DE UMA MÁQUINA ELÉTRICA".

[001 ] A presente invenção refere-se a um sistema e método para identificar características elétricas e mecânicas, estabelecidas ou incipientes, em máquinas elétricas por meio da análise de distúrbios no campo magnético externo à máquina, medidos com sensores utilizando ferramentas de medição externas não invasivas.

Descrição do Estado da Técnica

[002] Máquinas elétricas são monitoradas por diversos tipos de sistemas a fim de identificar falhas, faltas, condição de operação e funcionamento, objetivando a manutenção de operacionalidade e de sua vida útil. Muitos sistemas de monitoramento só atuam quando a máquina já apresentou uma falha que inviabiliza sua operação. Estes sistemas, comum e obrigatoriamente utilizados, geralmente não são aptos para detectar falhas incipientes, principalmente aquelas que não provocam sua parada. Outros sistemas de monitoramento servem para detectar faltas incipientes, tais como vibração mecânica, deslocamento de entreferro, curtos-circuitos, entre outros. A maioria destes tipos de monitoramento utilizam sensores invasivos ou monitoram outras grandezas físicas diferentes do campo/indução magnética para detectar anomalias da máquina. Existem metodologias e sensores de campo magnético, ou sensores de indução magnética comerciais, ou para aplicação em estudos académicos, que monitoram campo ou indução magnética, detectando anomalias na máquina.

[003] No passado, se buscou soluções para problemas de instalação de geradores de alta potência, que tinham como principal defeito o sobreaquecimento devido a curtos-circuitos. Para solucionar tal problema, buscou-se detectar os curtos-circuitos entre espiras através da avaliação dos campos magnéticos no entreferro, entorno do núcleo e dos enrolamentos do estator, sempre através de sensores invasivos à máquina. A dificuldade veio em ter de desmontar a máquina elétrica para que o sensor pudesse ser inserido em algum ponto dentro da carcaça, como, por exemplo, no estator ou em algum dente ou alguma ranhura da máquina elétrica. Isso dificulta tanto a instalação como a substituição desses sensores, o que exige a parada completa do funcionamento da máquina, envolvendo grandes custos operacionais e investimentos.

[004] A prática da análise do campo magnético associado para a detecção de faltas nos motores de indução como, por exemplo, relacionadas a barras rompidas e a curto-circuitos entre espiras do estator, começou a ser explorada pela facilidade tanto da implantação de um sensor externo em máquinas já instaladas quanto pelas características funcionais deste tipo de máquina elétrica (por causa da existência do fenómeno de escorregamento, de modo diferente das máquinas síncronas, em que os motores de indução se constituem em máquinas assíncronas, é mais fácil detectar faltas neste tipo de motor pela análise de campo magnético externo). Neste tipo de monitoração pelo campo externo, não há a necessidade de se desmontar a máquina elétrica para que um sensor seja inserido.

[005] Um exemplo de sensor invasivo do estado da técnica é conhecido do documento de patente EP1418655 que revela um método invasivo que utiliza um sensor chamado de sonda de fluxo, o qual fica inserido na máquina elétrica, instalado no estator do gerador, para medir o campo magnético e variações de valores do campo.

[006] Já o documento WO2013136098 revela um método invasivo para a detecção de danos em máquinas rotativas alternadas através de medição diferencial de campo magnético usando duas bobinas de medição instaladas nos dentes do estator, ou seja, dentro da carcaça da máquina. [007] O documento US2009243647 revela um método e um sistema que identificam defeitos em uma máquina elétrica com base em monitoramento de campos magnéticos através de sensores dispostos externamente à máquina que avaliam o campo magnético gerado. Entretanto esse documento menciona unicamente a medição de valores do próprio campo magnético em si, para determinar se há falta na máquina elétrica e não de outros parâmetros relacionados ao campo magnético.

[008] O documento WO2012097825 revela um circuito e um método de detecção de faltas em uma turbina eólica. O circuito de detecção de faltas compreende um magnetômetro sob a forma de um sensor de efeito Hall acoplado entre um conversor de energia e um elemento de solo do conversor de energia e é configurado para medir uma corrente de aterramento a partir do conversor de energia para obter uma corrente de aterramento; e um comparador configurado para determinar a presença de uma falta com base na real corrente de aterramento. Entretanto esse documento não menciona a medição de outros parâmetros relacionados à corrente de aterramento, ao invés da corrente de aterramento em si.

Objetivos da invenção

[009] É objetivo da presente invenção proporcionar um método e sistema não-invasivos para detectar faltas, falhas de funcionamento e defeitos em máquinas elétricas.

[0010] É também objetivo da presente invenção identificar diferentes tipos de falta da máquina elétrica através de medições não invasivas.

[001 1 ] É ainda objetivo da presente invenção proporcionar um sistema mais simples de captação de sinais para a determinação da saúde da máquina elétrica.

Breve descrição da invenção [0012] Os objetivos da invenção são alcançados por meio de um sistema para identificar características de uma máquina elétrica, compreendendo pelo menos um medidor não invasivo e um dispositivo de análise, em que o pelo menos um medidor identifica valores de derivada temporal de uma grandeza eletromagnética gerada pela máquina elétrica e envia esses valores de derivada temporal da grandeza eletromagnética para o dispositivo de análise, e o dispositivo de análise interpreta os valores de derivada temporal da grandeza eletromagnética identificados por o pelo menos um medidor não invasivo e determina pelo menos uma característica da máquina elétrica.

[0013] Os valores de derivada temporal da grandeza eletromagnética incluem pelo menos um componente do espectro de frequência das formas de onda de um dentre o campo magnético externo à máquina elétrica, o fluxo magnético externo à máquina elétrica, a indução magnética externa à máquina elétrica e a corrente do cabo de aterra- mento da máquina elétrica, em que cada medidor mede pelo menos um componente diferente do espectro de frequência da máquina elétrica.

[0014] O dispositivo de análise compara os valores identificados de derivada temporal da grandeza eletromagnética com valores preestabelecidos de derivada temporal dessa grandeza eletromagnética e determina pelo menos uma característica da máquina elétrica com base no resultado da comparação.

[0015] Os valores de derivada temporal da grandeza eletromagnética identificada correspondem à derivada temporal de ordem n da referida grandeza eletromagnética, sendo que n varia de 1 a infinito.

[0016] Além disso, o pelo menos um medidor não invasivo é pelo menos um dentre: um medidor pontual, unidirecional e tridimensional e, em que cada pelo menos um medidor não invasivo compreende pelo menos um dentre: [0017] um sensor analógico de identificação dos valores de derivada temporal da grandeza eletromagnética e

[0018] um sensor compreendendo um meio de cálculo, sendo que o sensor mede escalar ou vetorialmente os valores da grandeza eletromagnética, e o meio de cálculo aplica operadores derivativos aos valores medidos pelo sensor, e identifica os valores de derivada temporal da grandeza eletromagnética.

[0019] Cada pelo menos um medidor não invasivo é disposto em uma posição compreendida entre uma localização em contato com a carcaça da máquina e uma distância afastada da máquina elétrica de no máximo 20 vezes o diâmetro da máquina elétrica.

[0020] Alternativamente cada pelo menos um medidor não invasivo é disposto em uma posição envolvendo o cabo de aterramento da máquina elétrica.

[0021 ] A característica de máquina elétrica identificada é pelo menos uma dentre: características de diagnóstico de operação da máquina fora do padrão normal, tempo de vida, características de início de falhas incipientes, estado de falha, ou características de funcionamento da máquina.

[0022] Os objetivos da invenção são ainda alcançados por um método para identificar características de uma máquina elétrica, em que o método compreende as seguintes etapas:

[0023] - identificar valores de derivada temporal de pelo menos uma grandeza eletromagnética gerada pela máquina elétrica em pelo menos uma posição externa à máquina elétrica;

[0024] - comparar os valores identificados da derivada temporal da pelo menos uma grandeza eletromagnética com os valores preestabelecidos da derivada temporal dessa grandeza eletromagnética gerada pela máquina elétrica; e

[0025] - determinar pelo menos uma característica da máquina elétrica com base no resultado da comparação.

[0026] A etapa de identificar o valor da derivada temporal da grandeza eletromagnética é realizada por pelo menos um medidor não invasivo dentre:

[0027] um sensor analógico de identificação de valores de derivada temporal de uma grandeza eletromagnética e

[0028] um sensor compreendendo um meio de cálculo, sendo que o sensor mede os valores da grandeza eletromagnética, e o meio de cálculo aplica operadores derivativos aos valores medidos pelo sensor, e identifica numericamente os valores de derivada temporal dessa grandeza eletromagnética.

[0029] Alternativamente cada medidor identifica um componente diferente do espectro de frequência da máquina elétrica, ou das derivadas das grandezas elétricas medidas dessa máquina.

[0030] A pelo menos uma posição externa à máquina elétrica onde é realizada a etapa de identificar os valores de derivada temporal de pelo menos uma grandeza eletromagnética está compreendida entre uma localização em contato com a carcaça da máquina e uma distância afastada da máquina elétrica de no máximo 20 vezes o diâmetro da máquina elétrica.

[0031 ] A etapa de identificar valores de derivada temporal de pelo menos uma grandeza eletromagnética é realizada ao redor do cabo de aterramento da máquina elétrica em uma localização entre a superfície do cabo de aterramento e uma distância afastada de no máximo 20 vezes o diâmetro da máquina elétrica.

[0032] Além disso, a etapa de comparar valores identificados de derivada temporal de uma grandeza eletromagnética gerada pela máquina elétrica com os valores pré-estabelecidos de derivada temporal dessa uma grandeza eletromagnética compreende adicionalmente as subetapas de: [0033] - filtrar o sinal medido;

[0034] - amplificar o sinal;

[0035] - passar o sinal por um filtro anti-aliasing; e

[0036] - amostrar o sinal.

[0037] O método compreende, preferencialmente e adicionalmente uma etapa de armazenar os valores identificados de derivada temporal da grandeza eletromagnética gerada pela máquina elétrica para serem utilizados como valores de derivada temporal pré-estabelecidos da grandeza eletromagnética.

[0038] Os valores pré-estabelecidos de derivada temporal da grandeza eletromagnética correspondem aos valores de medição de operação da máquina elétrica sadia, valores de histórico de operação da máquina elétrica ou valores teóricos esperados.

[0039] O método pode ser realizado por o sistema da invenção, objeto da presente invenção.

Descrição resumida do desenho

[0040] A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita. As figuras mostram:

[0041 ] Figura 1 - é um diagrama do sistema em uma modalidade preferida da invenção, por meio do qual são identificados valores, preferencialmente de formas de onda, de derivada temporal de uma grandeza eletromagnética gerada pela máquina elétrica;

[0042] Figura 2 - é um diagrama do sistema em uma outra modalidade preferida, por meio da qual são obtidas formas de onda da derivada temporal da corrente do cabo de aterramento da máquina elétrica.

[0043] Figura 3 - é um diagrama de blocos dos meios de controle utilizados no método de acordo com a invenção.

[0044] Figura 4 - é um diagrama de blocos das etapas de controle realizadas em uma modalidade preferida do método de acordo com a invenção.

[0045] Figura 5 - é um diagrama de blocos das etapas de controle realizadas em uma outra modalidade preferida do método de acordo com a invenção.

[0046] Figura 6 - é um exemplo da assinatura eletromagnética identificada pelo sistema e método da presente invenção de um gerador síncrono operando em 60 Hz.

[0047] Figura 7 - é um exemplo comparativo de assinaturas ele- tromagnéticas identificadas pelo sistema e método da presente invenção de dois geradores síncronos operando em 60 Hz.

[0048] Figura 8 - é um exemplo comparativo da assinatura eletromagnética de dois geradores síncronos operando em 60 Hz, obtidas pelo sistema e pelo método de acordo com uma modalidade da presente invenção, em que a derivada temporal de uma grandeza eletromagnética identificada é a derivada da corrente elétrica do cabo de aterramento dos geradores.

[0049] Figura 9 - é um exemplo de identificação da variação de amplitudes das componentes sub-harmônicas em função da severidade de uma falta de curto-circuito no enrolamento de campo de um gerador síncrono.

Descrição detalhada do desenho

[0050] Na figura 1 , é mostrado um diagrama do sistema para identificar características de uma máquina elétrica em uma modalidade preferida, por meio do qual são identificados valores, preferencialmente de formas de onda, de derivada temporal de uma grandeza eletromagnética 50, 51 , 52, 53, ...5N externa gerada pela máquina elétrica 3, e ao qual pode ser aplicado o método para identificar características de uma máquina elétrica 3 de acordo com a invenção. Os componentes do espectro de frequência da máquina elétrica compreendem fundamental, harmónicas, sub-harmônicas e inter-harmônicas de fre- quência mecânica e elétrica. As grandezas eletromagnéticas são identificadas e analisadas em dB.

[0051 ] A estrutura e o funcionamento do sistema serão aqui descritos para facilitar a compreensão do mesmo, bem como do método de acordo com a invenção, ficando claro que a aplicação do método não está limitada ao sistema aqui descrito.

[0052] O sistema da figura 1 compreende um ou mais medidores não invasivos 1 , 1 1 , 12, ...,1 N posicionados externamente a máquina elétrica 3 em pelo menos uma posição 2, 22,..., 2N na direção radial, com orientação conveniente dos medidores ou sensores em relação à direção do campo magnético. Essa posição dos medidores pode variar entre uma localização em contato com a carcaça da máquina e uma distância afastada da máquina. Essa posição 2, 22,..., 2N pode variar radialmente em relação a máquina 3 a partir de um ponto encostado à carcaça da máquina até uma distância 20 vezes o diâmetro da máquina 3.

[0053] As grandezas eletromagnéticas medidas e avaliadas pelos medidores ou sensores do sistema da presente invenção são: a frequência fundamental, componentes harmónicas da fundamental, sub- harmônicas e inter-harmônicas das formas de onda do campo magnético, do fluxo magnético, da indução magnética e da corrente de ater- ramento no cabo de aterramento, ou ainda a fundamental e componentes da frequência mecânica relacionada à rotação do gerador. Os valores usados para a avaliação e diagnóstico de funcionamento da máquina elétrica serão, portanto, as formas de onda das derivadas temporais dessas grandezas e componentes do espectro de frequência de formas de onda das derivadas temporais dessas grandezas. Os medidores podem medir diretamente esses valores ou formas de onda de derivada, ou então podem medir as componentes harmónicas, sub- harmônicas e inter-harmônicas em questão e realizar os processamen- tos de dados necessários para obter os valores das derivadas dessas componentes.

[0054] Os medidores 1 , 1 1 , ..., 1 N podem ser unidirecionais, tridimensionais ou pontuais, dependendo do tipo de sensor usado. Em uma modalidade preferida, o medidor 1 , 1 1 ,..., 1 N é um sensor analógico que identifica diretamente os valores da derivada temporal, por exemplo de primeira ordem, de uma grandeza eletromagnética 50, 51 , 52, 53,...5N.

[0055] Em uma outra modalidade da invenção, o medidor 1 , 1 1 ,..., 1 N compreende um sensor e meios de cálculo. O sensor mede a forma de onda, em valores escalares ou valores vetoriais da grandeza eletromagnética (1 D, 2D ou 3D, por associação de sensores e pela própria natureza do sensor), e os meios de cálculo aplicam operadores derivativos aos valores medidos e realizam etapas de processamento de dados para identificar os valores da derivada temporal da grandeza eletromagnética 50, 51 , 52, 53, ...5N.

[0056] Em uma modalidade preferencial da invenção, os valores de derivada temporal da grandeza eletromagnética 50, 51 , 52, 53, ...5N são identificados por um sensor de indução, como por exemplo, uma bobina sonda (search-coil voltage). Outros sensores como, por exemplo, sensores de campo magnético, de fluxo magnético ou de indução magnética, elementos transdutores de campo magnético/indução, sensor magnético de indução, por exemplo, ou bobina sonda com núcleo de ar, dielétrico ou ferromagnético, entre outros, podem ser empregados nos medidores do sistema.

[0057] Em uma modalidade da invenção, os valores de derivada temporal da grandeza eletromagnética 50, 51 , 52, 53, ...5N identificados pelo(s) medidor(es) 1 , 1 1 ,..., 1 N correspondem à derivada de ordem n do campo magnético externo gerado pela máquina elétrica 3. De modo geral, os valores de derivada temporal da grandeza eletro- magnética 50, 51 , 52, 53, ...5N identificados pelo(s) medidor(es) 1 , 1 1 ,..., 1 N podem corresponder à derivada temporal de ordem n da grandeza eletromagnética avaliada, por exemplo do fluxo magnético ou a indução magnética gerados pela máquina elétrica 3 e medidos externamente a ela. O valor de n (ordem da derivada) é de 1 a infinito para esses casos, sendo preferencialmente igual a 1 .

[0058] A posição 2, 22,..., 2N de cada medidor 1 , 1 1 ,..., 1 N em relação à máquina é identificada em função da distância em qualquer orientação radial em relação à extremidade oposta da carcaça da máquina e mais especificamente da carcaça do estator, conforme exemplo mostrado no eixo horizontal abaixo da máquina representado na figura 1. Esses medidores podem estar localizados em uma posição a uma distância da máquina elétrica 3 que varia desde um ponto em contato com a carcaça da máquina até uma distância radial de 30 vezes o diâmetro da máquina elétrica.

[0059] Cada máquina elétrica possui uma assinatura eletromagnética, a qual varia devido, principalmente, aos diferentes tipos de máquinas, às diferentes especificações, às diferentes naturezas de construção, às possíveis falhas incipientes, ao estado de vida útil ou ao modo de operação dessas máquinas. Essa assinatura eletromagnética deve ser entendida no âmbito dessa invenção como o espectro de frequência das derivadas temporais das formas de onda das grandezas 50, 51 , 52, 53, ...5N identificadas por o pelo menos um medidor 1 , 1 1 ,..., 1 N. Exemplos de assinaturas eletromagnéticas podem ser vistas nas figuras 6 a 9.

[0060] Em uma modalidade preferencial da invenção, a assinatura eletromagnética da máquina elétrica 3 é constituída por uma ou mais dentre as componentes sub-síncronas, harmónicas e inter-harmônicas da frequência fundamental elétrica, incluindo a componente de frequência nula. Estas frequências são também relacionadas à frequên- cia fundamental mecânica, ou seja, são a fundamental mecânica e suas harmónicas.

[0061 ] Sempre que algum problema ocorre na máquina elétrica 3, a assinatura eletromagnética sofre variação comparada com a assinatura da máquina sadia. A presente invenção consegue identificar essa variação na assinatura eletromagnética da máquina 3 e relacionar essa variação a uma característica da máquina elétrica que sofreu alteração. A característica da máquina elétrica será melhor descrita a frente.

[0062] A fim de realizar a identificação das características da máquina 3, o sistema de acordo com a invenção utiliza um ou mais dos medidores 1 , 1 1 ,..., 1 N que identificam os valores de derivada temporal da grandeza eletromagnética 50, 51 , 52, 53, ...5N gerada pela máquina elétrica 3. Após serem identificados, seja diretamente pelo sensor do medidor, seja pelos meios de cálculo acoplados ao sensor, os valores de derivada temporal de uma grandeza eletromagnética 50, 51 , 52, 53, ...5N são enviados ao dispositivo de análise 4. Em uma modalidade preferencial, a utilização de apenas um sensor pode ser suficiente para se atingir os objetivos de análise 4.

[0063] O dispositivo de análise 4 interpreta os valores de derivada temporal de uma grandeza eletromagnética (50, 51 , 52, 53, ...5N, 501 ) gerada pela máquina, e/ou de componentes do espectro de frequência de formas de onda das derivadas temporais dessas grandezas para determinar as características da máquina elétrica 3. Em uma modalidade preferencial da invenção o dispositivo de análise 4 trata e processa os valores ou a forma de onda da derivada temporal da grandeza eletromagnética 50, 51 , 52, 53, ...5N gerada pela máquina elétrica 3 e/ou de componentes do espectro de frequência de formas de onda das derivadas temporais dessas grandezas, através de filtros 41 e de amplificadores de instrumentação 42. [0064] Logo após, o sinal passa por um filtro anti-aliasing 43, a fim de evitar problemas de recobrimento espectral. Em seguida, o sinal é enviado para um circuito amostrador 44, para que o sinal seja amostrado e discretizado. Esse circuito amostrador 44 pode ser um conversor analógico/digital. Um meio computacional 45, como, por exemplo, um computador provido de um processador e um software adequados, faz a leitura do sinal do circuito amostrador 44, e compara esse sinal com os valores pré-estabelecidos de derivada temporal daquela grandeza eletromagnética gerada pela máquina elétrica 3. Em uma outra modalidade da invenção, o meio computacional 45 faz a leitura do sinal do circuito amostrador 44, faz a decomposição espectral de frequência do sinal, gerando a assinatura magnética, e compara essa assinatura e/ou valores de componentes do espectro de frequência com diversos valores correspondentes de componentes de frequência dos valores de derivada temporal de uma grandeza eletromagnética 50, 51 , 52, 53, ...5N externa à máquina 3, obtidos anteriormente ou pré- estabelecidos. Os valores pré-estabelecidos de derivada temporal de uma grandeza eletromagnética 50, 51 , 52, 53, ...5N gerada pela máquina elétrica 3 e/ou de componentes do espectro de frequência de formas de onda das derivadas temporais dessas grandezas serão melhor descritos a frente.

[0065] Em uma modalidade preferida da invenção o meio computacional 45 lê os valores de amplitudes das componentes sub- síncronas, harmónicas e inter-harmônicas da grandeza eletromagnética do sinal gerado pelo circuito amostrador 44 e os compara com os valores das amplitudes dos valores pré-estabelecidos de derivada temporal de uma grandeza eletromagnética 50, 51 , 52, 53, ...5N gerada pela máquina elétrica 3.

[0066] Após a comparação, o meio computacional 45 é capaz de identificar as características da máquina elétrica 3 e disponibilizá-las para visualização no dispositivo de análise 4 através de um display, ou por outra forma de apresentação de resultados de análise, tal como, por exemplo, uma listagem de valores. Em uma outra modalidade da invenção o meio computacional 45 disponibiliza os dados para um sistema supervisório 6 incluído ou não no dispositivo de análise 4. O dispositivo de análise 4 garante a adequada relação sinal/ruído necessária à aquisição eficiente das informações para o meio computacional 45 e para o sistema supervisório 6.

[0067] O sistema supervisório 6 lê as informações transmitidas a ele e, dependendo da característica da máquina elétrica determinada, caso seja uma característica de falta da máquina elétrica, dispara um alarme, que pode ser preferencialmente sonoro ou visual, ou em forma de relatório, ou por outra modalidade de aviso, avisando um usuário sobre a característica de falta que a máquina elétrica sofre.

[0068] Os valores pré-estabelecidos de derivada temporal de uma grandeza eletromagnética gerada pela máquina elétrica 3 podem ser obtidos através de uma primeira medição quando a máquina está em condições sadias, para poder adquirir-se valores de referência. Por exemplo, quando a máquina estiver sadia, essa medição pode ser realizada com uma frequência de tempo que pode ser diária, semanal, mensal ou anual, ou conforme às necessidades e especificações do usuário/especialista. Os valores pré-estabelecidos de derivada temporal de uma grandeza eletromagnética gerada pela máquina elétrica 3 podem também ser obtidos através de um histórico de valores armazenados enquanto a máquina está sadia. Além disso, os valores pré- estabelecidos de derivada temporal de uma grandeza eletromagnética gerada pela máquina elétrica 3 também podem consistir em valores teóricos esperados, que podem ser previamente calculados ou estimados em simuladores.

[0069] As características da máquina elétrica 3 são, normalmente, características de diagnóstico de operação da máquina fora do padrão normal, tempo de vida, características de início de falhas incipientes (faltas), ou características de funcionamento da máquina. As características de início de falhas incipientes, em geral faltas na máquina elé- trica, não prejudicam, a princípio, o seu funcionamento, mas alteram o campo eletromagnético gerado pela máquina 3. Essas faltas, se não forem identificadas, e extinguidas, levam a máquina elétrica a uma falha. Por conta disso, em uma modalidade preferencial da invenção, o sistema supervisório 6 desliga a máquina elétrica 3 caso a característica seja uma característica de falta.

[0070] As características de diagnóstico de operação ou de funcionamento podem ser entre outras, uma condição de falta, uma condição de falha, uma condição de funcionamento normal, a vida útil da máquina, entre outros. A condição de falta da máquina elétrica 3 pode ser entre outras, um mal funcionamento do enrolamento amortecedor, curtos-circuitos no enrolamento de campo, defeitos em barras, desba- lanceamento de tensão, desequilíbrio de fases, curto-circuito entre espiras, curto-circuito entre fases, bobinas abertas, circuitos elétricos abertos, excentricidades, vibração mecânica, deslocamento de entre- ferro, curtos-circuitos externos, perda de alimentação em partes da máquina, problemas de excitação, problemas mecânicos em mancais ou de balanceamento mecânico, perda de isolamentos, curto-circuito nos núcleos magnéticos, outros problemas nos núcleos magnéticos do estator e rotor, correntes de fuga, correntes induzidas indevidamente, subtensão, sobretensão, presença de harmónicos na alimentação, sobreaquecimento, influências da carga elétrica ou mecânica, entre outros. Normalmente, quando ocorre uma falha ou uma falta na máquina elétrica, o espectro de frequência do campo magnético externo (ou indução magnética, ou fluxo magnético) é alterado, principalmente nas componentes de frequência de baixas ordem e de ordem par, facilitan- do assim sua identificação através do sistema e do método da invenção. Entretanto, o sistema e método da invenção também monitoram componentes de frequências elevadas, até a ordem de grandeza de dez mil vezes a frequência da fundamental elétrica.

[0071 ] Na figura 2, é mostrado um diagrama do sistema de acordo com uma outra modalidade preferida, no qual a derivada temporal de uma grandeza eletromagnética 501 gerada pela máquina elétrica 3 é a derivada temporal da corrente do cabo de aterramento da máquina elétrica. Nessa modalidade da invenção também é aplicado o método para identificar características de uma máquina elétrica 3 de acordo com a invenção.

[0072] O sistema da figura 2 compreende pelo menos um medidor 101 não invasivo posicionado externamente à máquina elétrica 3 em pelo menos uma posição 201 com uma orientação conveniente. Nessa modalidade da invenção, os medidores podem ser unidirecionais, tridimensionais ou pontuais, dependendo do tipo de sensor usado. Em uma modalidade preferida, uma bobina de Rogowisky é usada como medidor, que fornece naturalmente os valores da forma de onda proporcional à derivada de primeira ordem da corrente de aterramento da máquina elétrica 3.

[0073] A posição 201 mostrada no eixo das ordenadas abaixo da máquina elétrica da figura 2 corresponde à distância do medidor 101 em relação ao cabo de aterramento da máquina 3. O medidor 101 pode ficar localizado em uma distância que pode variar radialmente em relação à máquina 3 ou ao seu cabo de aterramento. Essa distância varia a partir de uma posição encostada à carcaça da máquina ou à superfície do cabo de aterramento até uma posição localizada a uma distância de 20 vezes o diâmetro da máquina 3. Na modalidade preferida da invenção em que o medidor 101 é uma bobina de Rogowsky, esse medidor 101 fica disposto envolvendo o cabo de aterramento da máquina elétrica 3. Da mesma forma que na modalidade da figura 1 , a máquina elétrica 3 possui uma assinatura eletromagnética correspondente à corrente do cabo de aterramento. Em uma modalidade preferencial se analisam as formas de onda das derivadas temporais da corrente do cabo de aterramento e/ou de componentes do espectro de frequência de formas de onda das derivadas temporais dessa corrente. Diferentes máquinas elétricas ou estados de uma mesma máquina elétrica compreendem assinaturas eletromagnéticas da corrente de aterramento e de suas derivadas temporais também distintas. A assinatura eletromagnética na modalidade da figura 2 é constituída pelo espectro de frequência das derivadas temporais das formas de onda da corrente do cabo de aterramento 501 da máquina elétrica 3 identificadas pelo medidor 101.

[0074] Em uma modalidade preferencial da invenção, a assinatura da corrente do cabo de aterramento da máquina elétrica 3 é constituída pelas componentes sub-síncronas, harmónicas e inter-harmônicas da frequência elétrica fundamental, incluindo a componente de frequência nula, ou de frequências harmónicas da frequência fundamental mecânica, incluindo a fundamental do giro mecânico.

[0075] Sempre que algum problema ocorre na máquina elétrica 3, a assinatura eletromagnética da corrente e dos valores de suas derivadas temporais do cabo de aterramento da máquina 3 (incluindo os componentes do espectro de frequência de formas de onda dessas derivadas temporais)sofrem uma alteração. O sistema de acordo com essa modalidade invenção consegue identificar essa alteração na assinatura eletromagnética da máquina 3 e relacionar essa alteração a uma característica da máquina elétrica.

[0076] O pelo menos um medidor 101 identifica os valores relativos à derivada temporal da corrente do cabo de aterramento da máquina elétrica 3. Esses valores 501 podem ser valores de derivada de ordem n, tal que n pode variar de 1 a infinito, e é preferencialmente igual a 1.

[0077] Esses valores 501 são obtidos analogicamente pelo medidor 101. Após obtidos, os valores da derivada temporal da grandeza eletromagnética 501 são enviados ao dispositivo de análise 4 que irá realizar as mesmas etapas de tratamento de sinal e de identificação das características da máquina elétrica 3 descritas para a modalidade da invenção da figura 1 e, em seguida irá disponibilizar as características identificadas para visualização em um display do dispositivo de análise 4, ou por outra forma de apresentação de resultados de análise, tal como, por exemplo, uma listagem de valores, ou irá disponibilizar os dados para um sistema supervisório 6 incluído ou não no dispositivo de análise 4.

[0078] Na figura 3, é mostrado um diagrama de blocos das etapas do método para identificar características de uma máquina elétrica de acordo com a invenção. Na etapa 1000, é feita a identificação dos valores de derivada temporal de uma grandeza eletromagnética 50, 51 , 52, 53, ...5N, 501 gerada pela máquina elétrica 3 em pelo menos uma posição 2, 22,..., 2N, 201 externa à máquina elétrica 3. Essa etapa 1000 pode ser realizada por meio de um medidor 1 , 1 1 ,..., 1 N, 101 que mede os valores escalares ou vetoriais da grandeza eletromagnéti- ca50, 51 , 52, 53, ...5N, 501. Além disso, podem ser aplicados, por exemplo, por meios de cálculo, operadores derivativos aos valores escalares ou vetoriais, ou podem ser realizadas etapas de processamento de dados para poder identificar os valores da derivada temporal da grandeza eletromagnética 50, 51 , 52, 53, ...5N medida e/ou de componentes do espectro de frequência de formas de onda das derivadas temporais dessas grandezas.

[0079] Na etapa 1001 é realizada a comparação 1001 dos valores identificados da derivada temporal da grandeza eletromagnética 50, 51 , 52, 53, ...5N, 501 gerada pela máquina elétrica 3 e/ou de componentes do espectro de frequência de formas de onda das derivadas temporais dessas grandezas com os valores pré-estabelecidos de derivada temporal e componentes do seu espectro de frequência daquela grandeza eletromagnética gerada pela máquina elétrica 3.

[0080] Na etapa 1002 é realizada a determinação 1002 de pelo menos uma característica da máquina elétrica 3 com base no resultado da comparação. Essas etapas do método podem ser realizadas pelo sistema para identificar características de uma máquina elétrica 3 do tipo aqui descrito.

[0081 ] Na figura 4, é mostrado um diagrama de blocos das etapas do método de acordo com a invenção em uma modalidade preferida, em que a etapa de comparar 1001 os valores identificados da derivada temporal da grandeza eletromagnética 50, 51 , 52, 53, ...5N, 501 gerada pela máquina elétrica 3 com os valores pré-estabelecidos da derivada temporal daquela grandeza eletromagnética compreende adicionalmente as subetapas de:

[0082] - filtrar 1003 o sinal medido;

[0083] - amplificar 1004 o referido sinal;

[0084] - passar 1005 esse sinal por um filtro anti-aliasing 43; e

[0085] - discretizar 1006 o sinal.

[0086] Na subetapa 1003, o sinal enviado pelo(s) medidor(es)1 , 1 1 ,..., 1 N, 101 é filtrado através dos filtros 41 no dispositivo de análise 4 do sistema de acordo com a invenção. O sinal filtrado é, então, enviado para ser amplificado na subetapa 1004 através dos amplificadores de instrumentação 42, para, então, na subetapa 1005, passar por um filtro anti-aliasing 43. Em seguida, na subetapa 1006, o dispositivo de análise 4 discretiza o sinal através do circuito amostrador 44 e, finalmente, um meio computacional 45 lê o sinal discretizado e o compara com os valores pré-estabelecidos da derivada temporal daquela gran- deza eletromagnética 50, 51 , 52, 53, ...5N gerada pela máquina elétrica 3. Dessa forma, a etapa de comparação 1001 é finalizada, e então, pode ser realizada a etapa 1002 de determinar pelo menos uma característica da máquina elétrica 3.

[0087] Na figura 5, é mostrado um diagrama de blocos das etapas do método de acordo com a invenção em uma outra modalidade da invenção , em que, após a determinação 1002 de pelo menos uma característica da máquina elétrica 3, os dados coletados são armazenados 1007 para serem usados como valores pré-estabelecidos de derivada temporal daquela grandeza eletromagnética gerada pela máquina 3. Esses dados armazenados como valores pré-estabelecidos são usados para obter-se uma primeira assinatura eletromagnética da máquina elétrica 3. Esses valores armazenados também podem ser usados para constituir um histórico de operação da máquina elétrica 3 compreendendo diversos valores identificados com um intervalo de tempo determinado.

[0088] Na figura 6 é mostrado um espectro de frequência proveniente da derivada temporal de primeira ordem dos valores da grandeza eletromagnética. Nessa modalidade da invenção, a grandeza eletromagnética é o campo magnético externo à máquina 3. São utilizados três medidores, um deles fixo na parede externa e outro medidor na parede interna do compartimento de alojamento de um gerador de uma usina hidrelétrica e o terceiro medidor na face acessível da carcaça do estator da máquina. Na figura 6, os medidores são identificados como: medidor 1 (face externa do housing), medidor 2 (face interna do housing) e medidor 3 (face da carcaça do estator). A máquina elétrica 3 correspondente a esse espectro de frequência é um gerador síncrono operando em 60Hz, sem defeito. Nota-se a presença das sub- harmônicas (componentes de frequência menores do que a frequência fundamental elétrica de 60Hz) e inter-harmônicas (frequências distin- tas de múltiplos inteiros de 60Hz) presentes naturalmente na máquina devido a pequenas assimetrias eletromagnéticas ou construtivas da máquina. A frequência fundamental mecânica é de 2Hz, sendo as demais componentes suas múltiplas naturais. Por meio do método e do sistema da presente invenção, todas essas componentes são identificadas, o sinal delas é tratado, e comparado com valores preestabelecidos relativos ao campo magnético externo à máquina 3 e de sua(s) derivada(s) temporal(is) para determinar pelo menos uma característica da máquina elétrica 3.

[0089] Como as amplitudes das componentes sub-harmônicas e inter-harmônicas, ou da frequência fundamental mecânica e suas harmónicas, são relativamente menores do que a frequência fundamental elétrica, a análise das amplitudes das componentes de frequência de interesse aplicada na invenção é realizada em decibel e em valores relativos a uma frequência que pode ser a fundamental elétrica, ou frequência fundamental mecânica ou outra qualquer, desde que adequada ao procedimento de análise espectral e à análise de características da máquina 3. Esta é uma das vantagens da invenção, pois as sub-harmônicas e as inter-harmônicas (ou a frequência fundamental mecânica e suas harmónicas) possuem normalmente amplitudes menores do que a amplitude da frequência fundamental elétrica que, visualmente, inviabilizariam a detecção de anomalias na máquina se fossem utilizados valores absolutos reais das grandezas eletromagnéticas, pois estariam no início da escala.

[0090] Na figura 7 é mostrado um exemplo comparativo das assinaturas magnéticas dos espectros de dois geradores. Nesta usina, os geradores A e B avaliados têm o mesmo projeto construtivo, de forma que encontrou-se um padrão espectral semelhante entre eles. As pequenas diferenças de amplitude observadas para algumas componentes podem indicar particularidades de cada um dos equipamentos. Também nestes experimentos, os sensores foram posicionados em um mesmo ponto em relação ao pacote estatórico de cada gerador, os quais funcionavam sob uma mesma condição de operação.

[0091 ] Na figura 8 é mostrado um exemplo comparativo da assinatura eletromagnética de dois geradores síncronos operando em 60 Hz, mostrando a análise espectral dos valores da derivada temporal de primeira ordem da corrente elétrica do cabo de aterramento dos geradores (corrente de neutro) como grandeza elétrica. Estas correntes mostram a presença de algumas das componentes de frequência sub- harmônicas. Além disso, comparando, por exemplo, o espectro destas correntes para os geradores A e B da Figura 7, nota-se que esta grandeza possui uma assinatura própria para cada máquina elétrica.

[0092] Na Figura 9 é mostrado um exemplo de identificação da variação de amplitudes das componentes sub-harmônicas em função da severidade da falta do tipo curto-circuito no enrolamento de campo de um gerador síncrono de oito poios operando em 60Hz. A componente de frequência de 15 Hz é a fundamental mecânica. Nessa figura, são mostrados os valores de amplitude em dBV das componentes sub-harmônicas da derivada de primeira ordem do campo magnético externo à máquina, em relação à frequência fundamental elétrica, medidas por um medidor do sistema de acordo com a invenção, inicialmente a máquina se encontra sem nenhum curto-circuito, e, subsequentemente com aumento progressivo da quantidade de espiras colocadas em curto-circuito.

[0093] Para exemplificar a detecção de anomalias em uma máquina elétrica, como pode ser observado na Figura 9, conforme o agravamento da falta (nesse caso, o aumento da quantidade de espiras em curto-circuito), as amplitudes das componentes sub-harmônicas monitoradas aumentam. Na mudança do estado sadio para a colocação de 20% das espiras de um polo em curto-circuito, todas as três compo- nentes sub-harmônicas observadas aumentam em amplitude, em proporções ligeiramente diferentes, porém em aproximadamente 12 dBV.

[0094] Com o aumento da falta, as amplitudes das sub-harmônicas continuam a crescer, novamente em proporções distintas. Para um curto-circuito em 50% das espiras em curto-circuito, houve um aumento médio de 7,5 dBV em relação ao estado anterior, ou 19,5 dB em relação ao estado considerado sadio. Curto-circuitando todas as espiras de um polo, as amplitudes tiveram incremento, de aproximadamente 5dBV para as componentes sub-harmônicas em 15 e 30 Hz, e 2,5 dBV para a componente de 45 Hz. A amplitude da frequência fundamental mecânica de 15 Hz ficou praticamente com a mesma amplitude da frequência fundamental elétrica. A medição, a análise e a avaliação do comportamento da fundamental mecânica e suas harmónicas presentes nas formas de onda das derivadas temporais do campo magnético externo (ou indução ou fluxo magnético externos) é também uma novidade da invenção. Nesta modalidade, apenas um sensor foi empregado, mostrando-se suficiente para a detecção da falta incipiente.

[0095] Através dessas diferenças de amplitudes quando a máquina elétrica sofre uma falta, falha ou quando há algo de errado com a máquina, o sistema e o método conseguem identificar, através da medida dos valores de derivada temporal de uma grandeza eletromagné- tica 50, 51 , 52, 53, ...5N, 501 gerada pela máquina elétrica 3 no domínio da frequência, pelo menos uma característica da máquina elétrica 3.

[0096] O sistema e o método para identificar características de uma máquina elétrica de acordo com a invenção realizam, portanto, de maneira não invasiva, a identificação de valores de derivada temporal de uma grandeza eletromagnética 50, 51 , 52, 53, ...5N, 501 e/ou de componentes do espectro de frequência de formas de onda das derivadas temporais dessa grandeza gerada pela máquina elétrica 3 em pelo menos uma posição 2, 22, 2N, 201 que pode variar radialmente em relação a máquina 3 a partir de encostada a carcaça da máquina até uma distância 30 vezes o diâmetro da máquina 3, para então, comparar os valores identificados da derivada temporal da grandeza eletromagnética gerada pela máquina elétrica 3 com os valores preestabelecido de derivada temporal dessa mesma grandeza eletromagnética. Em seguida, no dispositivo de análise 4 é determinada pelo menos uma característica da máquina elétrica 3 com base no resultado da comparação.

[0097] Todas as etapas do método para identificar características de uma máquina elétrica aqui descritas podem ser realizadas por meio do sistema para identificar características de uma máquina elétrica aqui descrito.

[0098] Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema para identificar características de uma máquina elétrica (3), compreendendo pelo menos um medidor (1 , 1 1 ,..., 1 N, 101 ) não invasivo e um dispositivo de análise (4),

caracterizado pelo fato de que o pelo menos um medidor (1 , 1 1 ,..., 1 N, 101 ) identifica valores de derivada temporal de uma grandeza eletromagnética (50, 51 , 52, 53, ...5N, 501 ) gerada pela máquina elétrica (3) e envia esses valores de derivada temporal da grandeza eletromagnética (50, 51 , 52, 53, ...5N, 501 ) para o dispositivo de análise (4), e

o dispositivo de análise (4) interpreta os valores de derivada temporal da grandeza eletromagnética (50, 51 , 52, 53, ...5N, 501 ) identificados por o pelo menos um medidor (1 , 1 1 ,..., 1 N, 101 ) não invasivo e determina pelo menos uma característica da máquina elétrica (3).

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que a grandeza eletromagnética é pelo menos um componente do espectro de frequência das formas de onda e suas derivadas temporais de um dentre o campo magnético externo à máquina elétrica (3), o fluxo magnético externo à máquina elétrica, a indução magnética externa à máquina elétrica e a corrente do cabo de aterra- mento da máquina elétrica.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que cada medidor (1 , 1 1 ,..., 1 N, 101 ) mede pelo menos um componente diferente do espectro de frequência da máquina elétrica.

4. Sistema, de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de análise (4) compara os valores identificados de derivada temporal da grandeza eletromagnética (50, 51 , 52, 53, ...5N, 501 ) com valores pré-estabelecidos de derivada temporal dessa grandeza eletromagnética e determina pelo menos uma característica da máquina elétrica com base no resultado da comparação.

5. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que os valores de derivada temporal da grandeza eletromagnética (50, 51 , 52, 53, ...5N, 501 ) identificada correspondem à derivada temporal de ordem n da referida grandeza eletromagnética, sendo que n varia de 1 a infinito.

6. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um medidor (1 , 1 1 ,..., 1 N, 101 ) não invasivo é pelo menos um dentre: um medidor pontual, unidirecional e tridimensional.

7. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que cada pelo menos um medidor (1 , 1 1 ,..., 1 N, 101 ) não invasivo compreende pelo menos um dentre:

um sensor analógico de identificação dos valores de derivada temporal da grandeza eletromagnética (50, 51 , 52, 53, ...5N, 501 ) e

um sensor compreendendo um meio de cálculo, sendo que o sensor mede escalar ou vetorialmente os valores da grandeza eletromagnética (50, 51 , 52, 53, ...5N, 501 ), e o meio de cálculo aplica operadores derivativos aos valores medidos pelo sensor, e identifica os valores de derivada temporal da grandeza eletromagnética (50, 51 , 52, 53,...5N, 501 ).

8. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que cada pelo menos um medidor (1 , 1 1 ,..., 1 N, 101 ) não invasivo é disposto em uma posição (2, 22,..., 2N) compreendida entre uma localização em contato com a carcaça da máquina e uma distância afastada da máquina elétrica (3) de no máximo 30 vezes o diâmetro da máquina elétrica (3).

9. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que cada pelo menos um medidor (1 , 1 1 ,..., 1 N, 101 ) não invasivo é disposto em uma posição (2, 22,..., 2N) envolvendo o cabo de aterramento da máquina elétrica (3).

10. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a característica de máquina elétrica identificada é pelo menos uma dentre: características de diagnóstico de operação da máquina fora do padrão normal, tempo de vida, características de início de falhas incipientes, estado de falha, ou características de funcionamento da máquina.

1 1. Método para identificar características de uma máquina elétrica (3), caracterizado por compreender as seguintes etapas:

- identificar (1000) valores de derivada temporal de pelo menos uma grandeza eletromagnética (50, 51 , 52, 53, ...5N, 501 ) gerada pela máquina elétrica (3) em pelo menos uma posição (2, 22,..., 2N, 201 ) externa à máquina elétrica (3);

- comparar (1001 ) os valores identificados da derivada temporal da pelo menos uma grandeza eletromagnética (50, 51 , 52, 53, ...5N, 501 ) com os valores pré-estabelecidos da derivada temporal dessa grandeza eletromagnética gerada pela máquina elétrica (3); e

- determinar (1002) pelo menos uma característica da máquina elétrica (3) com base no resultado da comparação.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1 1 , caracterizado pelo fato de que a grandeza eletromagnética é pelo menos um componente do espectro de frequência de um dentre o campo magnético externo à máquina elétrica (3), o fluxo magnético externo à máquina elétrica, a indução magnética externa à máquina elétrica e a corrente do cabo de aterramento da máquina elétrica.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1 1 ou 12, caracterizado pelo fato de que a etapa de identificar (1000) o valor da deri- vada temporal da grandeza eletromagnética é realizada por pelo menos um medidor (1 , 1 1 ,..., 1 N, 101 ) não invasivo dentre:

um sensor analógico de identificação de valores de derivada temporal de uma grandeza eletromagnética (50, 51 , 52, 53, ...5N, 501 ) e

um sensor compreendendo um meio de cálculo, sendo que o sensor mede os valores da grandeza eletromagnética (50, 51 , 52, 53, ...5N, 501 ), e o meio de cálculo aplica operadores derivativos aos valores medidos pelo sensor, e identifica numericamente os valores de derivada temporal dessa grandeza eletromagnética (50, 51 , 52, 53,...5N, 501 ).

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que cada medidor (1 , 1 1 ,..., 1 N, 101 ) identifica um componente diferente do espectro de frequência da máquina elétrica.

15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 1 a 14, caracterizado pelo fato de que os valores de derivada temporal da pelo menos uma grandeza eletromagnética (50, 51 , 52, 53, ...5N, 501 ) identificada correspondem à derivada temporal de ordem n da referida grandeza eletromagnética, sendo que n varia de 1 a infinito.

16. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um medidor (1 , 1 1 ,..., 1 N, 101 ) não invasivo é um dentre um medidor pontual, uni- direcional ou tridimensional.

17. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 1 a 16, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma posição (2, 22,..., 2N, 201 ) externa à máquina elétrica (3) onde é realizada a etapa de identificar os valores de derivada temporal de pelo menos uma grandeza eletromagnética está compreendida entre uma localização em contato com a carcaça da máquina e uma distância afastada da máquina elétrica (3) de no máximo 30 vezes o diâmetro da máquina elétrica (3).

18. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 1 a 17, caracterizado pelo fato de que a etapa de identificar

(1000) valores de derivada temporal de pelo menos uma grandeza ele- tromagnética (50, 51 , 52, 53, ...5N, 501 ) é realizada ao redor do cabo de aterramento da máquina elétrica (3) em uma localização entre a superfície do cabo de aterramento e uma distância afastada de no máximo 30 vezes o diâmetro da máquina elétrica (3).

19. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 1 a 18, caracterizado pelo fato de que a característica de máquina elétrica identificada é pelo menos uma dentre: características de diagnóstico de operação da máquina fora do padrão normal, tempo de vida, características de início de falhas incipientes, estado de falha, ou características de funcionamento da máquina.

20. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 1 a 19, caracterizado pelo fato de que a etapa de comparar

(1001 ) valores identificados de derivada temporal de uma grandeza eletromagnética (50, 51 , 52, 53, ...5N, 501 ) gerada pela máquina elétrica (3) com os valores pré-estabelecidos de derivada temporal dessa uma grandeza eletromagnética (50, 51 , 52, 53, ...5N, 501 ) compreende adicionalmente as subetapas de:

- filtrar (1003) o sinal medido;

- amplificar (1004) o sinal;

- passar (1005) o sinal por um filtro anti-aliasing (43); e

- amostrar (1006) o sinal.

21. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 1 a 20, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma etapa de armazenar (1007) os valores identificados de derivada temporal da grandeza eletromagnética (50, 51 , 52, 53, ...5N, 501 ) gerada pela máquina elétrica (3) para serem utilizados como valores de derivada temporal pré-estabelecidos da grandeza eletromag- nética.

22. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 1 a 21 , caracterizado pelo fato de que os valores pré- estabelecidos de derivada temporal da grandeza eletromagnética correspondem aos valores de medição de operação da máquina elétrica (3) sadia, valores de histórico de operação da máquina elétrica (3) ou valores teóricos esperados.

23. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 1 a 22, caracterizado pelo fato de que as grandezas eletromag- néticas são identificadas em dB.

24. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 1 a 23, caracterizado pelo fato de ser realizado por um sistema, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.