Autor: Carlos Alberto Vera Romero
Director: MSc. Jorge Luis Díaz Rodríguez
Co-Director: Ph.D. Aldo Pardo García
RESUMEN
En este trabajo se desarrolló un estudio de los diferentes procesos transitorios que ocurren en el motor de inducción tipo jaula ardilla, mediante un paquete de software desarrollado en Matlab® Simulink®, se simularon los procesos transitorios naturales que con mayor frecuencia ocurren en los motores de inducción.
El incesante desarrollo de las técnicas de cómputo ha posibilitado que el diseño asistido por computadora (CAD) se convierta en nuestros días en una herramienta atractiva para el análisis de sistemas. Este trabajo trata sobre el desarrollo de un paquete de simulación de los procesos transitorios que ocurren en el motor inducción al variar su régimen de trabajo. Con los resultados se puede conocer el comportamiento del motor frente a las variaciones producidas por cambios voluntarios o involuntarios de regímenes de trabajo.
En el capítulo II se exponen el modelo del motor a partir de sus aspectos constructivos, fuerza magnetomotriz, obtención de inductancias, ecuación del flujo, etc., el modelo matemático en los ejes dqo de coordenadas arbitrario, modelos en varios sistemas de coordenadas, etc. y otros modelos como, variables de estado, variables complejas, aproximados.
En el capítulo III se exponen los procesos transitorios, tipos y causas, dentro de las cuales se analizan el arranque, cortocircuitos, diferentes métodos de frenado, desconexión de la red, cambio brusco de carga, etc.
En el capítulo IV, se exponen las simulaciones del motor de inducción y de los procesos transitorios, utilizando el simulador profesional Simulink® del Matlab®, complementando el trabajo con algunas obtenciones de las señales en tiempo real utilizando una tarjeta de adquisición de datos donde se muestra el desarrollo del software implementado para capturar las señales provenientes del motor.
Bibliografía
[1].- Alhami, N. Control por Campo Orientado del Motor de Inducción con
Inteligencia Artificial. Tesis para optar por el Grado Científico de Doctor en
Ciencias Técnicas, Universidad de Camagüey, Camagüey, 2000.
[2].- Aparicio, J. Criterios de Diseño de Convertidores Estáticos para
Accionamientos Regulados en Corriente Alterna con Motores de Inducción.
Tesis doctoral, Universidad de Oviedo, España, 1987.
[3].- Avila-Rosales. J, Seml Yen .A. “Iron care modeling for electrical transient”.
IEEE transactions on Industry applications. November 1985.
[4].- Barbi, I. Introdução ao Estudo do Motor de Indução. Universidade Federal
de Santa Catarina. 1988.
[5].- Bose, B. K. Power Electronics and AC Drives. Prentice-Hall, Englewood
Cliffs, New Jersey, 1987.
[6].- Brereton. D. S, Lewis. D. G., Young. C. G. “Representation of Induction
Motor Loads During Power System Stability Studies”. AIEE Trans., Vol. 76,
August 1957, pp.451-461.
[7].- Briz, F., Control Vectorial del Motor de Inducción con Identificación y
Adaptación a los Parámetros de la carga, Tesis doctoral, Universidad de
Oviedo, 1995
[8].- Bühler, A. “Introduction to the Theory of Controlled Electrical Drives”,
Birkhäuser, Basel, 1977.
[9].- Cabrera. E., I. E. . Control por Campo Orientado de Máquinas de Inducción.
Tesis de Maestría. Universidad Central de Las Villas, Las Villas, Cuba,
1995.
[10].- Costa, A. y Bonne F. Principios fundamentales de accionamiento eléctrico,
Editorial Pueblo y Educación, Ciudad de la Habana, Cuba, 1989.
[11].- Crespo, E. y otros, Principios de la Teoría Unificada de las Máquinas
Eléctricas y su aplicación al mando por frecuencia, Universidad de
Camagüey, Camagüey, Cuba, 1986.
[12].- Daugherty, R. H. “Induction motors transient electrical torques and shaft
torques due to power supply disturbances”. IEEE Rotating Machine
Transient Analysis. December, 1982.
[13].- Díaz, J. L., Control por Campo Orientado del Motor de Inducción con
adaptación de los parámetros por modelo de referencia, Tesis de Maestría,
UCLV, Santa Clara, Cuba, 2000.
[14].- Díaz, J. L., Simulación de Sistemas de Accionamiento Eléctrico, Trabajo de
Diploma, Universidad de Camagüey, Camagüey. Cuba. 1996.
[15].- Eterm. S. “Induction motors, fast recursive solution”. IEEE Rotating Machine
Transient Analysis. September-October, 1988.
[16].- Filtzgerald, A.E. Electric Machinery. New York: McGraw Hill, 1970.
[17].- García P., J. C. La Máquina Asincrónica como un elemento de regulación.
Trabajo de Diploma. Universidad de Camagüey, 1997.
[18].- Guy. B. D. “A computer based data acquisition System for Teaching
Transients and Performing Research on Digital protection”. IEEE
Transactions on power systems. 3(3): 1360 – 1366, August, 1988.
[19].- Hernández, G. Tutorial para el estudio de Procesos Transitorios en
máquinas asincrónicas. Trabajo de Diploma, Universidad de Camagüey,
Camagüey, Cuba, 2000.
[20].- Holtz, J. “The Representation of AC Machine Dynamics by Complex Signal
Flow Graphs”, IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 42, No. 3, June
1995, pp. 263-271.
[21].- Ivanov -Smolenski, A.V. Máquinas Eléctricas. Editorial Mir, Moscú, 1988.
[22].- Keyhani, A. “IGSPICE. Simulation of Induction Machines with Saturable
Inductances”. IEEE Transactions on Industry Applications: 1-8, February-
March, 1987.
[23].- Kostenko, M. P. Máquinas Eléctricas.La Habana: Editorial Pueblo y
Educación, 1984.
[24].- Krause, P. C. Analysis of Electric Machinery. McGraw-Hill, Series in
Electrical Engineering, USA, 1986.
[25].- Krause. P. C., Wasynczuk. O., Sudhoff. S. D. Analysis of Electrical
Machinery. IEEE Press, 1994.
[26].- Krause.P. C. & C. H. Thomas, “Simulation of Symmetrical Induction
Machinery”. IEEE Trans. Power Apparatus and Systems. November 1965.
[27].- Kron. G. A. Short Course in Tensor Analysis for Electrical Engineers. John
Wiley & Sons, New York, 1942.
[28].- Kron. G. Tensors for Circuits. Dover Publications Inc., New York, 1959.
[29].- Lauw. H. “Universal machine modeling for representation of rotating
machines in power system electromagnetic transients program”. IEEE
Rotating Machine Transient Analysis. June, 1981.
[30].- Le Doeuff, R., “Modelling and Control of Electrical Machines. New Trends”.
Proceedings of the Third International Symposium on Modelling and
Simulation of Electrical Machines. Elsever Science Publishers, IMACS,
France, 1991.
[31].- Leonhard. W. Control of Electrical Drives. Springer-Verlag, Heidelberg,
1990.
[32].- Lima. M. Simulación e identificación del Motor de Inducción por Campo
Orientado utilizando Redes Neuronales. Tesis de Maestría. CIPEL, Instituto
Superior Politécnico José Antonio Echeverría, Ciudad de la Habana, Cuba,
1998.
[33].- López, G. y Corrales, Y. Simulación de Procesos Transitorios en Motores
Eléctricos. Trabajo de Diploma, Universidad de Camagüey, Camagüey,
Cuba, 2000.
[34].- Machado, E. D. Curso interactivo en WWW sobre una metodología para la
detección de fallas en motores eléctricos. Trabajo de Diploma. Camagüey:
Universidad de Camagüey, 1998.
[35].- Maginiss, F. J and Schultz, N. R. “Transient Performance of Induction
Motors”, AIEE Transactions (Electrical Engineering) Vol. 63, 1944, pp 641-
646.
[36].- Murthy. S.S. “SCR- Controlled induction motors, dynamic modeling and
transient analysis”. IEEE Rotating Machine Transient Analysis. September,
1982.
[37].- Naunin. D. “Representation of the Dynamic Behavior of a Voltage-Fed
Induction Motor by a Complex Second Order Delay (in German)”, Wiss.
Berichte AEG-Telefunken, Vol. 42, 1969, pp. 53-57.
[38].- Novotny. D. W and Lorenz. R. D. “Introduction to Field Orientation and High
Performance AC Drives”, IEEE Industry Applications Society Annual
Meeting, Sep. 1986, pp. 1-1 1-45.
[39].- Novotny. D. W. and Lorenz. R. “Introduction to field orientation and high
performance ac drives”. In Tutorial Course of the IEEE Industry Application
Society, 1985.
[40].- Novotny. D. W., Wouterse. J. H. “Induction Machine Transfer Functions and
Dynamic Response by Means of Complex Time Variables”, IEEE Trans. on
Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-95, No. 4, July/August 1976, pp.
1325-1333.
[41].- Nuez, M., Simulación y control del motor de inducción por campo orientado.
Tesis para optar por el Grado Científico de Doctor en Ciencias Técnicas,
ISPJAE, Ciudad de La Habana, 1998.
[42].- O'Kelly. D. and Simmons. S. Introduction to Generalized Electrical Machine
Theory. McGraw-Hill. Publishing Company, London, 1968.
[43].- Ong, C-M. Dynamic Simulation of Electrical Machinery. Prentice Hall, N.J,
1998.
[44].- Ostovic, V. “A novel method for evaluation of transient states in saturated
electric machines”. IEEE transactions on Industry applications. January-
February 1989.
[45].- P. K. Kovacs. Transient phenomena in electrical machines. Akademi Kradó,
Budapest, 1986.
[46].- Park. R. H. “Two-Reaction Theory of Synchronous Machine. Generalized
Method of Analysis - Part I”. AIEE Trans., Vol. 48, July 1929.
[47].- Park. R. H. “Two-Reaction Theory of Synchronous Machine. Generalized
Method of Analysis - Part II”. AIEE Trans., 1933.
[48].- Ramos, R. y López, E. Control Vectorial del Motor de Inducción por Campo
Orientado. Trabajo de Diploma, Universidad de Camagüey, Camagüey,
Cuba, 1998.
[49].- Reginatto. R. y Rico. J. E. N. Modelagem de Motor de Indução. Nota
Técnica de Laboratorio, LCMI, Universidad Federal de Santa Catarina,
1993.
[50].- Reginatto. R. Controle por Campo Orientado Indireto do Motor de Indução
com Adaptação de Parâmetros Via MRAC, Tesis de Maestría, LCMI, UFSC,
1993.
[51].- Richard, T. S. Analysis of electrical machines. Pergamon Press. New York.
1982.
[52].- Richards. G. G. and Tan. O. T. “Simplified Models for Induction Machine
Transients under Balanced and Unbalanced Conditions”. IEEE Trans. Ind.
Appl. , vol. IA-17,no. 1, Jan/Feb, 1981.
[53].- Rodríguez, W. Simulación del control por campo orientado de la posición de
un Motor Sincrónico de Imanes Permanentes. Trabajo de Diploma,
Universidad de Oriente, Santiago de Cuba, Cuba, 2001.
[54].- Rojas, I. Inversores de frecuencia con modulación del ancho de pulso
empleados para el control del motor de inducción. Tesis de Maestría.
Universidad de Camagüey, Cuba, 2000.
[55].- S. B. Dewan, G. R. Slemon, A. Straughen, Power Semiconductor Drives,
1984.
[56].- Saied, M. M and Al-Fuhaid, A. “Electromagnetic transient in a linetransformer
cascade by a numerical Laplace transform technique”. IEEE
Trans. Power Apparatus and Systems. 1995.
[57].- Sebastian, T. “Transient Modeling and Performance of Variable-Speed
Permanent-Magnet Motors”. IEEE Transactions on Industry Applications. 25
(1): 101-108, January- February, 1989.
[58].- Sebastian. T and Slemon, G. R. “Transient modeling and performance of
variable-speed permanent-magnet motors”. IEEE transactions on Industry
applications. January- February 1989.
[59].- Serrano. L. Fundamentos de máquinas eléctricas rotativas. Marcombo,
1989.
[60].- Stanley. H. C “An Analysis of the Induction Motor”. AIEE Trans., Vol. 57
(Suplement), 1938, pp. 751-755.
[61].- Trujillo, R. Instalación para el estudio experimental de los procesos
transitorios en las máquinas eléctricas. Trabajo de Diploma. Camagüey:
Universidad de Camaguey, 1999.
[62].- Using MATLAB®, (online version), The MathWorks, 2000.
[63].- Using Simulink®, (online version), The MathWorks, 2000.
[64].- Vas, P. Vector Control of AC Machines. Oxford Science Publications, New
York, 1990.
[65].- Vas. P. Electrical machines and drives. A space- vector approach. Oxford
University Press, 1992.
[66].- Voldek, A.I. Máquinas Eléctricas. Moscú: Editorial Uneshtorgizdat, 1983.
[67].- Yanes, G y González, L. M. Simulación de varios esquemas de control
vectorial por campo orientado. Trabajo de Diploma, Universidad de Camagüey, Camagüey, Cuba, 2000.