Detección temprana de cortocircuitos entre vueltas en motores de inducción utilizando la derivada de la corriente del estator y una red 1D-ResNet ligera
Autores: Morales-Perez, Carlos Javier; Camarena-Martinez, David; Amezquita-Sanchez, Juan Pablo; Rangel-Magdaleno, Jose de Jesus; Ramírez, Edwards Ernesto Sánchez; Valtierra-Rodriguez, Martin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Detección temprana de cortocircuitos entre vueltas en motores de inducción utilizando la derivada de la corriente del estator y una red 1D-ResNet ligera
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Metodología
Fallas de cortocircuito inter-turn
Motores de inducción de jaula de ardilla
Red neuronal convolucional
Señales de corriente del estator
Detección de fallas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Este trabajo presenta una metodología ligera y práctica para detectar fallas de cortocircuito entre espiras en motores de inducción de jaula de ardilla bajo diferentes condiciones de carga mecánica. El enfoque propuesto utiliza una red neuronal convolucional unidimensional (1D-CNN) mejorada con bloques residuales y entrenada en señales de corriente de estator diferenciadas obtenidas bajo diferentes condiciones de carga mecánica. Este paso de preprocesamiento mejora las características relacionadas con la falla, permitiendo un aprendizaje mejorado mientras se mantiene la simplicidad de una CNN ligera. El modelo logró precisión de clasificación por encima del 99.16% en todas las divisiones en validación cruzada de cinco pliegues y demostró la capacidad de detectar fallas que involucran tan solo tres espiras en cortocircuito. Experimentos comparativos con el Multi-Scale 1D-ResNet demuestran que el método propuesto logra un rendimiento similar o superior mientras reduce significativamente el tiempo de entrenamiento. Estos resultados resaltan la idoneidad del modelo para la detección de fallas en tiempo real en entornos industriales integrados y con recursos limitados.
Descripción
Este trabajo presenta una metodología ligera y práctica para detectar fallas de cortocircuito entre espiras en motores de inducción de jaula de ardilla bajo diferentes condiciones de carga mecánica. El enfoque propuesto utiliza una red neuronal convolucional unidimensional (1D-CNN) mejorada con bloques residuales y entrenada en señales de corriente de estator diferenciadas obtenidas bajo diferentes condiciones de carga mecánica. Este paso de preprocesamiento mejora las características relacionadas con la falla, permitiendo un aprendizaje mejorado mientras se mantiene la simplicidad de una CNN ligera. El modelo logró precisión de clasificación por encima del 99.16% en todas las divisiones en validación cruzada de cinco pliegues y demostró la capacidad de detectar fallas que involucran tan solo tres espiras en cortocircuito. Experimentos comparativos con el Multi-Scale 1D-ResNet demuestran que el método propuesto logra un rendimiento similar o superior mientras reduce significativamente el tiempo de entrenamiento. Estos resultados resaltan la idoneidad del modelo para la detección de fallas en tiempo real en entornos industriales integrados y con recursos limitados.