Mejoramiento de la eficiencia de los motores de inducción cuando se alimentan con tensión no senoidal

UNIVERSIDAD DE CAMAGÜEY
FACULTAD DE ELECTROMECÁNICA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
MAESTRÍA EN INGENIERÍA ELÉCTRICA

PROYECTO DE TRABAJO DE GRADO
(Modalidad Investigación)

MEJORAMIENTO DE LA EFICIENCIA DE LOS MOTORES DE INDUCCIÓN CUANDO SE ALIMENTAN CON TENSIÓN NO SENOIDAL

Nombre del Autor: Ing. Roberto C. Veltri R.
Nombre del Asesor Académico: Ing. M.Sc. José E. MontejoSivilla

Cumaná, Abril de 2010
ELEMENTOS GENERALES DE LA INVESTIGACIÓN

1.1-. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El tema de la eficiencia de motores se toma cada vez más importancia, ya que se ha demostrado que más del 50 % del consumo de energía eléctrica en los países desarrollados y aproximadamente el 65 % de la usada en la industria es consumida por motores eléctricos, de los cuales aproximadamenteel 80 % del consumo se debe a motores de inducción.

El uso de motores más eficientes puede conducir a ahorros significativos de energía eléctrica, ya que la misma es un factor importante en el crecimiento económico de un país. En general, los motores eléctricos son eficientes y confiables cuando se usan apropiadamente, pero muchos factores en su diseño y operación pueden desperdiciar energíay causar fallas prematuras. Precisamente por su uso tan generalizado en la mayoría de las instalaciones existentes, es que la disminución de su eficiencia, aunque sea en pequeñas magnitudes, trae grandes repercusiones en la factura eléctrica de las industrias en particular y un sobre consumo de energía eléctrica. Esto se podría cuantificar en millones de dólares, si se considera el peso de losmotores asincrónicos.

Los motores de inducción son los más usados en las industrias por ser, entre otros aspectos, los de mayor fiabilidad, mejor prestación de servicios, requieren menores mantenimientos y reparaciones, así como por su larga vida útil, es por eso que debido a su gran importancia económica y energética, es esencial optimizar la eficiencia y confiabilidad de los mismos. Lasmáquinas asincrónicas o motores de inducción continúan siendo un asunto de interés debido a dos razones fundamentales; en primer lugar, los motores asincrónicos consumen a nivel mundial algo más del 50 % de la energía eléctrica de uso final y constituyen la mayoría de la carga instalada en los sistemas industriales. En segundo lugar, diversos estudios relacionados con la calidad de la energía eléctricaseñalan el desbalance de voltaje como uno de los problemas más frecuentes encontrados en los sistemas de potencia relativamente débiles, con transposición incompleta de las líneas, cargas monofásicas, transformadores en conexión abierta, defectos en empalmes uniones y puentes, etc.

El desbalance de voltaje afecta a la máquina al incrementar las pérdidas en el estator y rotor, el calentamiento,las vibraciones, el ruido y el consumo de potencia activa. También reduce la eficiencia, la potencia efectiva que puede desarrollar y, en condiciones habituales de campo, el período de vida útil. Este problema es agravado por el hecho de que un pequeño desbalance de voltaje proporciona un desbalance de corriente de cinco a diez veces mayor en las corrientes de fase y de línea dependiendo del tipo dedesbalance y de las impedancias de secuencia positiva y negativa expresadas en función del deslizamiento, así como también una distorsión en la onda de corriente y/o voltaje, conocida como distorsión armónicas; y en consecuencia de la naturaleza de la carga sin considerar la influencia que las características del sistema puedan ejercer.

Si bien la mayoría de los estudios realizados en régimendesbalanceado se han efectuado en laboratorios especializados y están dirigidos al diseño, operación y al estimado del ciclo de vida de la máquina, no ha sido así en condiciones de campo ni se enfatiza en el uso eficiente de la energía, la demanda al sistema y los costos que en definitiva deterioran la competitividad empresarial. Por esta razón, es importante alcanzar un modelo de estado...