cap 3 maquina de induccion
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8/20/2019 Cap 3 Maquina de Induccion
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRICA Y
ELECTRÓNICA
Máquinas Eléctricas III
Modelo Matemático del Motor deInducción
Ing. Tomas Modesto Palma
García
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1. Modelo Matemático del
Motor de Inducción
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• Consideraciones del Arranque: Condiciones de la red de alimentación
Consideraciones del Proceso
Consideraciones del propio motor
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• Tipos de Arranque del Motor de Inducción: Arranque a plena tensión (J. A y R. D.)
Arranque a tensión reducida
Arranque con resistencias en el circuito rotórico (R. D.)
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• Arranque a Plena Tensión: Corriente de Arranque ≈ 5-7 In
Torque de Arranque ≈ 1.5 – 3 Tn
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• Arranque a Tensión Reducida: Arranque con Resistencias
Arranque con Reactancias
Arranque con Auto transformadores
Arranque Estrella – Triangulo
Arrancador Suave
•
Arranque
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• Arranque a Tensión Reducida: Disminuye la corriente
Disminuye el Torque
T∝ V2
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Arrancador Suave
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2. Arranque con Resistencias en elCircuito Rotórico
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3. Arrancador Suave
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• Arrancador Suave: Funciones
Control de Corriente
Rampa de Tensión Aplicada
Control del Tiempo de Arranque Optimización del f.d.p
Optimización del rendimiento a bajas potencias
Monitoreamiento
Auto diagnóstico
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• Ventajas del arrancador Suave: Control de Corriente
Control de Sobretensión
Ahorro de Energía
Protección térmica del motor
Protección mecánica de la máquina
Control en la fase de frenado
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4. Arranque Suave con AceleraciónConstante
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5. Arranque Suave con Rampa deTensión
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6. Control de la velocidad del Motor deInducción
• Definiciones:
Regulación de Velocidad: Es la capacidad que tiene el control demantener la velocidad constante cuando suceden variaciones del
torque.
Control de Velocidad: Es la variación de velocidad de un motormanteniendo siempre el torque constante.
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Velocidad del Motor
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nr : Velocidad del rotor
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Ecuación Básica de la velocidad
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7. Variación de la Tensión deAlimentación
• Control relativamente continuo de velocidad
• T ∝ V2
• Motores con resistencia rotórica baja (normalmente),
provocan variaciones grandes de velocidad• Corrientes elevadas
• No es un método muy utilizado
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Para diferentes valores de tensiones a aplicar
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9. Variación de la ResistenciaRotórica
• Aplicable a motores de Rotor Devanado
• Control relativamente continuo de la velocidad
• Las resistencias de Arranque pueden servir para el control develocidad
• Teóricamente 50% de velocidad
• Genera pérdidas
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Actualmente
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10. Variación de la Frecuencia de laRed de Alimentación
• Mudar la frecuencia implica mudar el campo magnético giratorio
• Redes de Alimentación de corriente alterna con frecuencias normalizadas a50 y 60 Hz .
• Inicialmente un sistema de control muy costoso (máquinas adicionales)
• Poco utilizado hasta la década del ochenta
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Variación de la Frecuencia de laRed de Alimentación
• Aparecimiento de la Electrónica de Potencia
• Posibilidad de producir Fuentes trifásicas de Tensión y de FrecuenciaVariable.
• Comienza el desarrollo del motor de Inducción en el área de variación de lavelocidad
• Comienza el control de lazo Cerrado ( no aplicable al motor de Inducción de jaula de Ardilla).
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• Variación de la Frecuencia de la Red de Alimentación
• Como variar entonces la frecuencia de la red de alimentación?
• Condiciones para variar la frecuencia?
• Que sucede con el torque electromagnético?
• El control es confiable?
• CONVERTIDORES
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Control de velocidad
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Partes de un inversor
• Etapa rectificadora
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Partes de un inversor• Etapa de filtraje
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Partes de un inversor• Etapa Inversora
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PWM
• Vc= señal de control
• Vt = señal de disparo
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Tipos de Inversores
• Inversor de fuente de tensión con modulación de amplitud de pulsocon rectificador de diodo (PWM - VSI).
• Inversor de fuente de tensión de onda cuadrada con rectificador detiristor (Square - wave VSI).
• Inversor fuente de corriente con rectificador de tiristores (CSI).
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PWM (Modulación con ancho de pulsos)
• Amplitud de modulación:
• Frecuencia de modulación:
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Inversor Trifásico PWM-VSI
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Inversor Trifásico PWM-VSI
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Variación de la Velocidad
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11. Control Vectorial
• ¿Qué hacer para mejorar el desempeño del control?
Control Vectorial
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Características
• Existen básicamente dos técnicas de control: El directo y el indirecto.
• El control vectorial directo se implementa a partir de la medición directa del
módulo y la posición del vector espacial de flujo que se seleccione como
referencia.
• El método indirecto hace uso de un modelo de la máquina que depende de
sus parámetros, los que a su vez dependen de parámetros tales como la
temperatura, la frecuencia y la saturación.
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• Ha sido ampliamente estudiado en los últimos años.• También llamado Control de Orientación del Campo (FOC).
• El eje de referencia se sitúa a un vector de flujo.
• El vector más utilizado, es el vector de flujo del rotor.
• Controla el torque, la velocidad y la posición del eje del rotor.
• Pretende simular el motor de inducción como un motor de corrientecontinua, donde la corriente del campo y la corriente de torque estén
ortogonales.
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• Todo el método esta basado en la posición correcta de los ejes con el flujo.
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• ωr = Velocidad del rotor
• ω s1= Velocidad del rotor
• ¿Cómo determinar ω s1 ?
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• ¿Como determinar la posición exacta del flujo?
• Métodos Directos: Blaschke propuso un método, pero implicaba modificar
la máquina con colocación de sensores de flujo de efecto Hall en el
entrehierro de la máquina.
• Observadores de flujo: Control Indirecto de Flujo.
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12. Control Indirecto del flujo
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13. Control de Torque Directo
• El control de Torque Directo no reproduce el comportamiento
electromagnético del motor DC.
• Procura explorar las capacidades del torque y del flujo del motor.
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14. Enlaces de flujo
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15. Ecuación del motor para ejes dereferencia en el Estator (ω=0 )
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16. Expresión del Torque
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