Estudio de una máquina de alta velocidad para su aplicación en transporte. Cálculo de las pérdidas en el hierro.

Ibáñez Rodríguez, María Isabel (2016). Estudio de una máquina de alta velocidad para su aplicación en transporte. Cálculo de las pérdidas en el hierro.. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM).

Descripción

Título: Estudio de una máquina de alta velocidad para su aplicación en transporte. Cálculo de las pérdidas en el hierro.
Autor/es:
  • Ibáñez Rodríguez, María Isabel
Director/es:
  • Lafoz Pastor, Marcos
Tipo de Documento: Proyecto Fin de Carrera/Grado
Grado: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Fecha: Junio 2016
Materias:
Palabras Clave Informales: Máquina de reluctancia conmutada (SRM), pérdidas en el hierro, método de Bertotti, modelo de superficie de pérdida o Loss Surface Model, histéresis, método de los elementos finitos (FEM).
Escuela: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Departamento: Ingeniería Eléctrica, Electrónica Automática y Física Aplicada
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

El presente trabajo fin de grado se ha realizado en colaboración con el CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas). En la actualidad los motores de reluctancia conmutada (SRM) son utilizados en gran multitud de aplicaciones y sectores. En este trabajo se ha realizado el estudio de una máquina de reluctancia conmutada analizando el par y las pérdidas en el hierro con dos herramientas de análisis mediante el método de los elementos finitos. En primer lugar, se describirá de forma general la máquina de reluctancia conmutada. Se aportarán los conocimientos teóricos necesarios para abarcar el objetivo principal, explicando de forma general la constitución física, características y principio de funcionamiento de este tipo de máquinas. Además se analizarán las distintas aplicaciones de la tecnología de reluctancia conmutada como equipo embarcado en aeronaves, destacando las fortalezas y debilidades de cada una de ellas. Se hará referencia al concepto More Electric Aircraft (MEA).Uno de los pilares que impulsan MEA son las tecnologías de velocidad variable y de distribución en corriente continua.Las alternativas ampliamente aceptadas para esta tecnología son: las máquinas síncronas de imanes permanentes (PMSM), las máquinas de reluctancia conmutada (SRM) y las máquinas de inducción (IM). Todas ellas se caracterizan por su robustez (que es esencial para las aplicaciones aeronáuticas) y porque requieren muy poco mantenimiento. Sin embargo, son diferentes en muchos otros aspectos que se explicarán en el capítulo 1. Se llega a la conclusión de que el posible nicho de aplicación de la SRM se encuadraría en una futura aeronave totalmente electrificada, sin arrastre directo de bombas (hidráulica, combustible, lubricación) y por tanto carentes de caja de accesorios. En esta línea, la tecnología SRM podría emplearse como generador embarcado en UAV’s (“Unmanned Aerial Vehicle”) en donde se necesita una masiva generación eléctrica para el suministro no sólo de aviónica y comunicaciones, sino también para equipos de drones militares, equipos de vigilancia y reconocimiento (aplicaciones militares y civiles) y equipos e instrumentos de investigación científica (misiones de investigación y control ambiental). En segundo lugar, se presentarán las herramientas de análisis utilizadas para la simulación de la máquina. Los programas utilizados son Flux® y ANSYS Maxwell. Ambos programas de cálculo de elementos finitos se dividen en tres áreas de funcionamiento: - Pre-procesado. En primer lugar, se dibuja el modelo y se decide el tipo de estudio que se va a realizar. Después, se malla la geometría, se seleccionan los materiales que constituyen máquina y se definen las condiciones de contorno del problema. - Procesado. Se realizan los cálculos y se obtienen las soluciones. - Post-procesado. Se lleva a cabo la representación gráfica de los resultados de las simulaciones y se analizan para sacar las conclusiones finales. En los capítulos 2 y 3 dedicados al programa Flux® y ANSYS Maxwell respectivamente, se explicará la dinámica utilizada para realizar el diseño de la SRM y posterior observación de los parámetros de las simulaciones en dichos programas destacando las diferencias entre ellos y justificando por qué se realiza un estudio con ambos programas. En cuanto al cálculo de las pérdidas en el hierro, es importante destacar que el programa de análisis mediante elementos finitos denominado Flux® proporciona a los usuarios dos métodos de cálculo de dichas pérdidas: el método de Bertotti (disponible también en ANSYS Maxwell) y el modelo de superficie de pérdida o Loss Surface Model (LS). El objetivo final es comprobar que el método tradicional de cálculo basado en la separación de las pérdidas (Bertotti) no es adecuado para máquinas cuya alimentación no es sinusoidal como las SRMs. Finalmente, una vez realizadas las simulaciones, se procederá al análisis y comparación de los diversos resultados obtenidos a lo largo del capítulo 4 y se presentarán unas conclusiones en base a estos resultados.

Más información

ID de Registro: 43110
Identificador DC: http://oa.upm.es/43110/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:43110
Depositado por: Biblioteca ETSI Industriales
Depositado el: 23 Sep 2016 10:43
Ultima Modificación: 11 Oct 2016 15:54
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