Accionamientos En Corriente Alterna

ACCIONAMIENTOS EN CORRIENTE ALTERNA
“ESTADO DEL ARTE”
Depto. de Ingeniería Eléctrica Universidad de Concepción Fono: 56-41-203514 e-mail: lmoran@die.udec.cl

Abril - 2003

Luis Morán T.

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Características de los Motores de Inducción

Re

Le

Lr Rr

RpFe

Lm

Motor de Inducción Trifásico

Circuito Equivalente (Operación en régimen estacionario):

Abril - 2003

LuisMorán T.

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Flujo de Potencia en un Motor de Inducción
Pestator = 3I12 Rs
RS LS
2 Protor = 3I 2 Rr'

R'r

L'r

2 Pmec. int . = 3I 2 Rr

(1 − s ) s

Vs

Es

X'M

R'r(1-S) S

Rr' 2 Pg1 = 3I 2 s
Octubre -2002 Luis Morán T. 3

Expresión del Torque
Potencia mecánica interna desarrollada: Pd = Pg - PCur = 3 Ir2 (Rr/s - Rr) Pd = 3 Ir2 (Rr/s) (1 - s) Torque electromagnéticodesarrollado: Td = Pd / ωm = {Pg (1 - s)}/{ωs(1 - s)} = Pg / ωs

Octubre -2002

Luis Morán T.

4

Expresión del Torque
Td = 3 ⋅ Rr ⋅ VS 2
2   Rr  2 s ⋅ ω s ⋅  RS +  + ( XS + Xr)  s    1/2

Depende de: - Cuadrado del voltaje aplicado. - Resistencia del rotor. - Deslizamiento.

Octubre -2002

Luis Morán T.

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Relación Torque - Velocidad
216 192 168 144 120 96 72 4824 0 36 32 180

Tmáx Ir Pmáx

Torque (Nm)

Potencia (Kw)

28 24 20 16 12 8 4 0 -4 -8
2 1.8 1.6 1.4

T

160 140 120 80 60 40 20
0

P
1

smáxT

smáxP

Deslizamiento

0.8 0.6 0.4 0.2

0

Zona Frenado
Octubre -2002 Luis Morán T.

Zona Motor
6

Ir (A)

100

Modelo Dinámico del Motor de Inducción
bs

Estator
br

ar

[V] = [R][i] +
as

d [λ] dt

Rotorcs cr
Octubre -2002 Luis Morán T. 7

Ecuación General del Motor de Inducción

Octubre -2002

Luis Morán T.

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Principio de Generación del Torque
Principio de operación. (Circuito de Estator)
Un juego de tensiones trifásicas en las bobinas del estator, genera un campo magnético rotatorio uniforme BS. Este campo magnético rotatorio gira a velocidad sincrónica.

Octubre -2002Luis Morán T.

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Principio de Generación del Torque
El campo magnético rotatorio del estator hace que se generen voltajes en el rotor a la frecuencia de deslizamiento, produciendo un campo magnético rotatorio. Los dos campos buscan alinearse para ocupar su posición de mínima energía, produciendo un torque.

Tind = kBR Bneto sen δ

IAS-2002

Luis Morán T.

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¿Como variar lavelocidad en un Motor de Inducción?
Con una fuente de potencia en que se pueda variar la amplitud del voltaje y la frecuencia
Fuente de poder

Convertidor
AC

M

Carga

Sistema de control

Señales de Comando

Octubre -2002

Luis Morán T.

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Desarrollo Tecnológico de los Convertidores Estáticos
1. Semiconductores. 2. Topologías. 3. Estrategias de Control.

Octubre -2002Luis Morán T.

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Desarrollo de los Semiconductores de Potencia

Aumento de capacidad de Potencia. Mayor velocidad de conmutación. Menores pérdidas. Facilidad de control. Reducción de costos. Operación sin circuitos “snubbers”. Permitir el desarrollo de nuevas topologías de convertidores.

Octubre -2002

Luis Morán T.

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Semiconductores:
1.- Tiristores: GTO: Gate turn offThyristor IGCT: Integrated Gate Commutated Thyristor SGCT: Symmetrical Gate Commutated Thyristor 2.- Transistores IGBT: Insulated Gate Bypolar Transistors

Octubre -2002

Luis Morán T.

14

Característica Dinámica de un Semiconductor

Comportamiento de un módulo IGBT (3.3kV/1.2kA) durante el encendido

Octubre -2002

Luis Morán T.

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Característica Dinámica de un SemiconductorComportamiento de un módulo IGBT (3.3kV/1.2kA) durante el apagado

Octubre -2002

Luis Morán T.

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Topologías Convertidores de Frecuencia en B. T.
Convertidor de Frecuencia del Tipo Fuente de Voltaje
ac mains
input filter diode bridge rectifier

dc filter

voltage source inverter

motor

[vs ]

[is ]

1

3

5

idc

ii
+

1

3

5

[il ]
IM

[vr ]

vi...