Optimización de la regulación de máquinas de jaula de ardilla basada en vectores espaciales

Herrero Fuerte, Javier (2003). Optimización de la regulación de máquinas de jaula de ardilla basada en vectores espaciales. Thesis (Doctoral), E.T.S.I. Industriales (UPM).

Description

Title: Optimización de la regulación de máquinas de jaula de ardilla basada en vectores espaciales
Author/s:
  • Herrero Fuerte, Javier
Contributor/s:
  • Vega González, Carlos Mario
Item Type: Thesis (Doctoral)
Date: 2003
Subjects:
Freetext Keywords: APLICACIONES ELECTRICAS; MOTORES ELECTRICOS; INGENIERIA Y TECNOLOGIA ELECTRICAS; CIENCIAS TECNOLOGICAS;
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Ingeniería Eléctrica [hasta 2014]
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

En esta tesis se propone un planteamiento distinto del habitual para la regulación de motores de jaula de ardilla. La idea principal consiste en emplear un procedimiento para modificar las variables de estado del motor en el menor tiempo posible contando con la limitaciones de máxima corriente admisible. Se consigue de esta forma que los procesos transitorios sean lo más breve posible. Adicionalmente se afronta la minimización de pérdidas haciendo funcionar el motor a corriente mínima cuando el régimen es permanente. Dicho planteamiento permite ampliar el campo de aplicación de la regulación óptima al gran número de accionamientos eléctricos cuyo par de carga y velocidad varían con relativa frecuencia. Se trata de un amplísimo campo de accionamientos eléctricos que abarca, por ejemplo, bombas, ventiladores, compresores, mecanismos de transporte (gasoductos, cintas, rodillos etc.), mecanismos principales y auxiliares en la industria del metal (metalurgia, siderurgia, laminación, fundición, máquinas - herramienta), industrias química, maderera, alimenticia etc. El flujo asignado en los motores de jaula de ardilla requiere una corriente de imantación elevada que en algunos casos puede superar la mitad de la corriente asignada del motor. Esa cantidad de flujo permite lograr una rápida reacción del par durante los procesos transitorios relacionados con la variación del par de carga y velocidad, entre otras causas, por no tener apenas que vencer la inercia electromagnética del motor. No obstante, si el motor trabaja a menudo con pares de carga reducidos o incluso prácticamente nulos, resulta contraproducente mantener en él un flujo tan grande por las elevadas pérdidas que ello supone, siendo más conveniente regularlo en función del par desarrollado, es decir, reducirlo o aumentar conforme disminuye o aumenta el par, para conseguir que las pérdidas sean las mínimas posibles en cada caso. A su vez, la necesidad de regular el flujo crea la dificultad añadida de tener que afrontar la inercia electromagnética del motor, tendiendo los procesos transitorios a ser más lentos lo que hoy en día limita la utilización de accionamientos eléctricos con pérdidas reducidas a casos cuando éstos trabajan de forma prolongada con pares reducidos y con variaciones de la velocidad y el par muy esporádicas. El planteamiento que se propone aquí estriba precisamente en no separar la regulación del par y velocidad de las demás variables y conseguir que el tiempo de traslado del motor de un punto de funcionamiento a otro sea, en estas condiciones, el mínimo posible, contando lógicamente con las limitaciones que imponen la corriente máxima admisible del motor, la tensión y frecuencia máximas, así como la aceleración máxima y otras. Para modificar el estado de funcionamiento del motor de la forma más rápida posible se ha empleado la Teoría del Control Óptimo de Pontriaguin. La aplicación del principio del máximo a las ecuaciones de estado del motor obtiene las expresiones matemáticas de la corriente de estator que se debe introducir al motor para modificar sus variables de estado en el menor tiempo posible. El análisis del comportamiento óptimo del motor - es decir durante el régimen transitorio óptimo o de mínimo tiempo -, y de acuerdo con el planteamiento elegido, demuestra que la corriente magnetizante del rotor y el par del motor resultan desvinculados del par de carga y de la velocidad, lo que permite trazar las trayectorias óptimas de las primeras separadamente de las últimas. Ello ha permitido analizar en detalle el comportamiento óptimo del motor durante el régimen transitorio óptimo y desarrollar los procedimientos necesarios para obtener la aceleración y desaceleración óptimas bajo par de carga nulo o constante y el restablecimiento, en mínimo tiempo, del régimen permanente al aplicar al motor un par de carga en forma de función escalón. En todos los casos se parte y llega al régimen permanente de corriente mínima. Este régimen es un punto de funcionamiento muy cercano al de máximo rendimiento pero más sencillo de definir. Finalmente, en la tesis se presenta un sistema de control de velocidad que mantiene el régimen permanente de corriente mínima y, cuando se dan las condiciones para realizar una aceleración o desaceleración óptima o una aplicación de la carga óptima, obtiene una respuesta óptima en el tiempo llevando al motor al punto de corriente mínima. Los resultados obtenidos con este sistema de control demuestran la validez del principio de funcionamiento aplicado en esta Tesis. El principio de control presentado minimiza el tiempo de funcionamiento en régimen transitorio lo que permite: un mayor tiempo de funcionamiento en régimen de corriente mínima, una mayor maniobrabilidad y una mayor precisión dinámica del accionamiento.

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Item ID: 504
DC Identifier: http://oa.upm.es/504/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:504
Deposited by: Archivo Digital UPM
Deposited on: 17 Sep 2007
Last Modified: 20 Apr 2016 06:20
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