Desarrollo de un software para la estimación de la eficiencia de motores de inducción a través del par de entrehierro

Abstract

[ES] Los motores de inducción consumen gran parte de la energía eléctrica producida en los países industrializados. Por ello, resulta clave asegurar que trabajan con la máxima eficiencia posible. En los últimos años se han desarrollado estrategias para estimar dicha eficiencia, entre las cuales se encuentran las basadas en el cálculo del par de entrehierro. En el presente trabajo se desarrolla un software que permite determinar el par de entrehierro, basándose en la fórmula que utiliza únicamente las tensiones y corrientes de línea y la resistencia de una fase del estator. Se construye un modelo dinámico completo del motor para validar dicho software, comparando el par mecánico interno obtenido mediante el modelo completo, con el obtenido mediante la fórmula del par de entrehierro. Por otra parte, se valida también mediante ensayos en el laboratorio, calculando la eficiencia a través de los ensayos clásicos (vacío y cortocircuito), además de aplicando el software desarrollado.

[CAT] Els motors d'inducció consumixen gran part de l'energia elèctrica produïda als països industrialitzats. Per això, resulta clau assegurar que treballen amb la màxima eficiència possible. Davant la necessitat de millorar els mètodes de càlcul del rendiment de motors elèctrics per a fer estos mètodes menys invasius i costosos però prou precisos i robustos, en els últims anys s'han desenvolupat estratègies per a estimar esta eficiència a través de la creació de models de càlcul teòrics, entre els quals es troben els basats en el càlcul del parell d'entreferro. En el present treball es desenvolupa un programari que permet determinar el parell d'entreferro, basant-se en la fórmula que utilitza únicament les tensions i corrents de línia i la resistència d'una fase de l'estator. Es construïx un model dinàmic complet del motor per a validar este programari, comparant el parell mecànic intern obtingut mitjançant el model complet, amb l'obtingut mitjançant la fórmula del parell d'entreferro. D'altra banda, s'utilitza un mètode d'estimació de la velocitat de gir del motor mitjançant l'anàlisi dels corrents consumits pel motor en estat estacionari i finalment, es validen els resultats obtinguts mitjançant assajos en el laboratori, calculant l'eficiència a través dels assajos clàssics (corrent continu, buit i curtcircuit), a més d'aplicant el programari desenvolupat.

[EN] Induction motors consume a large part of the electrical energy produced in industrialized countries. It is therefore key to ensure that they work as efficiently as possible. Given the need to improve the methods of calculating the efficiency of electric motors to make these methods less invasive and costly but sufficiently accurate and robust, in recent years strategies have been developed to estimate this efficiency through the creation of theoretical calculation models, among which are those based on the calculation of the air gap torque. In the present work, a software is developed to determine the air gap torque, based on the formula that uses only the line voltages and currents and the resistance of one phase of the stator. A complete dynamic model of the motor is built to validate this software, comparing the internal mechanical torque obtained by means of the complete model with that obtained by means of the air gap torque formula. On the other hand, a method for estimating the motor rotation speed is used by analyzing the currents consumed by the motor in steady state and finally, the results obtained are validated by means of laboratory tests, calculating the efficiency through the classical tests (direct current, vacuum and short circuit), in addition to applying the developed software.