Año: 2018
Autores: Correa, J.;
Resumen: El objetivo de esta Tesis Doctoral es hacer aportes sobre la estimación de velocidad y variaciones de resistencia rotórica en los motores de inducción trifásicos. Este trabajo se desarrolla en seis capítulos en la siguiente secuencia: introducción, modelo del motor de inducción, estado del arte en la técnica de estimar la velocidad de estos motores, propuesta para estimar la velocidad, propuesta para determinar variaciones de la resistencia rotórica y conclusiones. De estos temas, los más relevantes por sus aportes originales son tres: el modelo del motor, la propuesta para estimar la velocidad y la propuesta para estimar variaciones de resistencia rotórica. Por tal motivo, estos tres temas son los que se describen sucintamente a continuación:
El modelo del motor de inducción trifásico que se desarrolla en esta tesis, permite el análisis del comportamiento dinámico de las corrientes del estator y del rotor. El modelo que se presenta está compuesto por dos partes: una lineal y otra no lineal. La parte lineal describe el comportamiento de las variables eléctricas de la máquina y la parte no lineal realiza la misma función, pero para las variables mecánicas. Esta partición es posible porque la dinámica de ambos tipos de variables es muy diferente. Las variables eléctricas varían mucho más rápido que la velocidad del motor, por lo tanto, esta se puede considerar constante en un periodo mucho menor que la constante de tiempo mecánica. En estas condiciones, la velocidad es un parámetro que se actualiza en el modelo lineal desarrollado en espacio de estados. De esta forma se obtiene un modelo completo del motor de inducción en base a los parámetros eléctricos y mecánicos estándar.
La propuesta para estimar la velocidad, se basa en una propiedad que tienen las corrientes de estator y rotor cuando se produce un transitorio en la alimentación. Esta propiedad establece que la suma de las pulsaciones angulares de las corrientes de estator y rotor es igual a la velocidad angular eléctrica del eje del motor. Esta relación se demuestra analíticamente con herramientas de cálculo simbólico y se verifica experimentalmente en ensayos.
El método propuesto para estimar las variaciones de la resistencia rotórica se basa en analizar el comportamiento de la tensión de estator cuando estando en funcionamiento el motor, se le interrumpe la energía por un breve intervalo. Durante este tiempo, el motor pasa a funcionar como generador gracias a la energía acumulada en la inductancia del rotor y en las masas rotantes. En este transitorio, el rotor induce una tensión en las bobinas de estator. Esta tensión tiene una relación directa con la corriente del rotor que, a su vez depende de los elementos pasivos del circuito. La evolvente de la tensión generada en el estator refleja la variación de la corriente del rotor en el transitorio. Comparando la evolvente en dos estados de funcionamiento, se puede determinar en qué relación ha variado la resistencia rotórica. Esta propuesta se demuestra analíticamente con herramientas de cálculo simbólico, se explica físicamente lo que ocurren en la máquina y se verifica experimentalmente mediante ensayo.