Aportación al modelado del motor trifásico de inducción con consideración de la saturación y el efecto de doble jaula

APORTACIÓN AL MODELADO DEL MOTOR TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN CON CONSIDERACIÓN DE LA SATURACIÓN Y EL EFECTO DE DOBLE JAULA

Doctorando: Mª Elena Martín Cañadas

Tutores: Joan Llaverías Sanmartí Joaquim Pedra Duran

A mis tutores, por su paciencia A mi familia, por su tiempo

RESUMEN El gran atractivo del modelo estándar del motor de inducción en ejes dq con parámetros constantes reside en surelativa simplicidad, por lo que generalmente se toma como base para la predicción de su conducta dinámica. No obstante, durante transitorios exigentes y en determinadas condiciones de operación, este modelo se revela claramente inadecuado para representar el comportamiento de la máquina. Para paliar este hecho, numerosos esfuerzos se han efectuado para incluir en el modelo del motor efectostales como el de ranura profunda o la saturación magnética, así como otros fenómenos de segundo orden. No obstante, el enorme incremento en complejidad experimentado por el modelo desincentiva su utilización. En la presente tesis se explora la bondad de determinados modelos simplificados con inclusión del efecto de ranura profunda y la saturación magnética del flujo principal, evaluando bajo quécondiciones su utilización ofrece garantías. Concretamente, se muestra la necesidad del empleo de modelos con inclusión del efecto de ranura profunda para la determinación del tiempo de operación estable del motor trifásico de inducción ante huecos de tensión, evidenciando cómo aun los modelos de orden reducido, mas de doble jaula, predicen resultados acordes con los datos de catálogo suministrados porel fabricante, cometido en el que falla el modelo estándar de jaula sencilla. En lo tocante al modelado de la saturación magnética, se justifica la divergencia en los resultados obtenidos a partir de los modelos con y sin intersaturación cuando estos son formulados en función de determinados conjuntos de variables de estado, a partir de la evaluación de los pesos relativos de los distintostérminos que marcan la diferencia entre ambos tipos de modelos, contribuyendo así a clarificar un punto que ha sido objeto de controversia en la literatura especializada. Se efectúa, así mismo, un estudio detallado sobre las implicaciones del uso de parámetros y magnitudes referidos en los modelos con y sin intersaturación, evaluando para qué conjuntos de variables de estado su utilización resultaventajosa. En suma, queda puesto de manifiesto que haciendo uso de determinados recursos simplificativos, es posible modelar con garantías efectos que en muchas ocasiones son obviados en los modelos para evitar la excesiva complejidad que su inclusión aporta, pero que en aplicaciones concretas resultan esenciales para representar adecuadamente el comportamiento real del motor.

SUMMARY The mainattractive of the constant parameter standard model of the induction motor in dq axis is its relative simplicity, so it is generally taken a basis for the prediction of its dynamical behavior. However, during demanding transitory regimes or at determined operation conditions, this model is clearly inadequate to represent the machine conduct. In order to palliate this fact, numerous efforts have beenmade so as to include in the motor model deep-bar effect, magnetic saturation and other second order phenomena. Nevertheless, the enormous increase in complexity experienced by the model discourages its utilization. The suitableness of determined simplified models that include deep-bar effect and main flux magnetic saturation is explored in the present thesis, evaluating under which conditions itsuse offers enough guaranties. Specifically, it is shown the need of the use of models that include deep-bar effect for the determination of the stable time of operation of the induction motor under voltage sags, making plain how even reduced-order models but with double-cage are able to predict results that agree with manufacturer catalogue data whereas the standard singlecage model fails to do...