TAREA 4: ACCIONAMIENTO DE VOLOCIDAD VARIABLE USANDO MOTOR DE INDUCCIÓN
Enviado por Jorge Andrés Fuentes Stuardo • 16 de Mayo de 2017 • Práctica o problema • 4.421 Palabras (18 Páginas) • 226 Visitas
FUNDAMENTOS DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS Y SERVOSISTEMAS[pic 1][pic 2]
TAREA 4: ACCIONAMIENTO DE VOLOCIDAD VARIABLE USANDO MOTOR DE INDUCCIÓN.
Jorge Fuentes Stuardo, Alumno.
Aníbal Valenzuela Latorre, Docente. Pablo Castro Palavecino, Ayudante.
Interesa determinar las curvas características, puntos de operación y de torque máximo de un motor de inducción trifásico al operar alimentado desde una fuente ideal de voltaje y frecuencia variables. Se analizará operación con control reforzado extendido para distintos grados de reforzamiento. Gráficos y valores solicitados se obtendrán mediante MATLAB usando circuito equivalente “exacto”. Los datos de motor se encuentran en la Tabla 1 y los datos de carga se encuentran en la Tabla 2.[pic 3]
Tabla 1. Datos de Motor
Datos de Placa | |
Potencia Nominal | [pic 4] |
Voltaje Nominal | [pic 5] |
Frecuencia | [pic 6] |
Velocidad Nominal | [pic 7] |
Parámetros | |
Resistencia Estator | [pic 8] |
Reactancia Estator | [pic 9] |
Resistencia Rotor | [pic 10] |
Reactancia Rotor | [pic 11] |
Reactancia Magnetización | [pic 12] |
Tabla 2. Datos de Carga
Torque de Carga | [pic 13] |
[pic 14] |
De la Tabla 2 se puede apreciar que el torque de carga presenta una componente constante y una componente proporcional a la velocidad, con constante . Además, el torque de carga a la velocidad nominal es igual al 90% del torque nominal.[pic 15][pic 16]
PARTE I. OPERACIÓN CON RAZÓN REFORZADA EXTENDIDA:[pic 17]
- A partir del circuito equivalente “exacto”, desarrollar expresiones para determinar las curvas características de torque , corriente , factor de potencia , fuerza electromotriz inducida , y corriente de magnetización para el motor operando con control de razón reforzada extendida, que parte del punto y baja linealmente hasta el punto .[pic 18][pic 19][pic 20][pic 21][pic 22][pic 23][pic 24][pic 25]
El circuito equivalente “exacto” es circuito básico RL que representa el comportamiento de un motor de inducción, basado en el circuito equivalente de un transformador. La Figura 1 muestra el circuito equivalente “exacto” que mejor representa el modelo del motor de inducción.
[pic 26]
Figura 1. Circuito equivalente “exacto”.
De la Figura 1 se pueden reconocer:
= Resistencia de fuga del devanado del estator.[pic 27]
= Reactancia de fuga del devanado del estator.[pic 28]
= Resistencia de pérdidas en el hierro.[pic 29]
= Reactancia de magnetización.[pic 30]
= Resistencia de fuga del devanado del rotor.[pic 31]
= Reactancia de fuga del devanado del rotor.[pic 32]
= Deslizamiento del rotor.[pic 33]
Ahora, para obtener las expresiones, conviene hacer un equivalente Thevenin en el circuito equivalente “exacto”.
[pic 34] | [pic 35] |
Figura 2. Equivalente Thevenin del circuito equivalente “exacto”.
De esta manera, las expresiones extraídas del equivalente Thevenin mostrado en la Figura 2 están dadas por:
[pic 36]
[pic 37]
Donde:
= Impedancia de magnetización.[pic 38]
= Resistencia de fuga del devanado del estator.[pic 39]
La corriente rotórica está dada por:
[pic 40]
Aplicando divisor de corriente, se puede obtener la corriente de magnetización:
[pic 41]
Aplicando Ley de Corrientes de Kirchhoff al circuito equivalente “exacto”, se puede apreciar que la corriente de estator es la suma de las corrientes de magnetización y de rotor.
[pic 42]
Sobre la fuerza magnetomotriz inducida en el motor de inducción se refleja tanto en la impedancia de magnetización como en la impedancia de rotor, del tipo.
[pic 43]
Para la potencia y el torque, se tiene que:
[pic 44]
[pic 45]
El factor de potencia en función del desfase entre el voltaje y la corriente de estator, está dado por:
[pic 46]
Donde es la impedancia general del motor, dada por la expresión:[pic 47]
[pic 48]
Desarrollando esta expresión, se tiene que:
[pic 49]
Asimismo, para obtener las expresiones en función de la frecuencia del estator, sólo se tendrá en consideración la expresión del deslizamiento en función de la misma.
[pic 50]
Finalmente, se tienen las expresiones:
Tabla 3. Expresiones para curvas características.
Torque | [pic 51] |
Corriente de Estator | [pic 52] |
Factor de Potencia | [pic 53] |
Fuerza Electromotriz | [pic 54] |
Corriente de Magnetización | [pic 55] |
Normalmente se suele operar con razón reforzada cuando se quiere mitigar el efecto de la disminución del flujo de operación a velocidades bajas. Como esta opción es una solución de lazo abierto, si el motor opera con una baja carga puede ocurrir una sobrecompensación y el motor operaría en zona de saturación.[pic 56]
Ahora, como la disminución de flujo ocurre en todo el rango de operación con razón , se necesita operar con reforzamiento extendido en todo el rango, el que queda definido por el nivel de voltaje inicial.[pic 57][pic 58]
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