3. Mediciones en un motor asíncrono alimentado por un inversor
La figura 3.1 muestra el comportamiento temporal de las tensiones (u1(t),u2(t),u3(t)) y corrientes de fase (i1(t),i2(t),i3(t)). de un motor asíncrono alimentado por un inversor. La dirección de medida de las corrientes y tensiones se indica en la vista general de la figura 1.1. Los valores de los vectores espaciales se pueden calcular a partir de las magnitudes de fase medidas mediante la ecuación 2.02. Dado que en Perception todas las variables tienen que ser números reales, las partes real e imaginaria del vector espacial se calculan por separado. La siguiente ecuación muestra este cálculo para la tensión y la corriente de fase.
(3.01)
Fig. 3.1: Magnitudes de fase medidas (i1, i2, i3, u1, u2, u3) y magnitudes del vector espacial calculadas (ia, ib, ua, ub) (los usuarios de Perception pueden acceder a estas mediciones en este archivo: Space Vector and Air GapTorque .pNRF. Este archivo se puede descargar desde la página web de HBM).
3.1 Cálculo del flujo del estator de un motor asíncrono
El vector espacial de flujo del estator describe el campo magnético de un motor asíncrono. El vector espacial de flujo del estator se obtiene mediante integración de la diferencia entre la tensión del estator y la caída de tensión en la resistencia del estator Rs del motor.
(3.06)
algunos motores, se puede despreciar la resistencia del estator, que suele ser muy baja, si los requisitos de precisión lo permiten. Como resultado de la integración, el flujo del estator es una magnitud continua. A pesar de que, como se puede apreciar en la figura. 3.1, la tensión del estator se comporta como una onda PWM (con modulación de ancho de impulso), las partes real ψα(t) e imaginaria ψβ(t) del vector espacial de flujo del estator son aproximadamente sinusoidales (figura 3.2a). Como primera aproximación, se puede decir que la trayectoria del vector espacial de flujo del estator sigue un recorrido circular. El radio de este recorrido corresponde a la amplitud del flujo del estator.
Fig. 3.2: Vector espacial de flujo del estator de un motor asíncrono
a) Comportamiento temporal de las partes real e imaginaria
b) Trayectoria del vector espacial en el plano complejo
3.2 Cálculo del momento del entrehierro interno de un motor asíncrono alimentado por un inversor
El momento del entrehierro interno de los motores asíncronos se puede calcular a partir de mediciones de tensión o flujo y corriente. El momento del entrehierro interno está compuesto por los pares de fricción internos del motor, que son inevitables, y el par en el eje. Si despreciamos el componente de fricción, el par interno calculado corresponde al par mecánico, que se puede medir con mucha precisión mediante un transductor de par[3].
La precisión del par calculado depende del modelo de cálculo empleado y de la precisión de los parámetros del motor. El cálculo del par interno se puede utilizar como información redundante para complementar la señal de medición de un transductor de par, ya que su valor debe estar como mínimo en el mismo orden de magnitud que el momento mecánico. Además, el par proporcional de un motor eléctrico se puede relacionar con el par de toda la cadena cinemática, medido por el transductor. Un posible campo de aplicación, por ejemplo, es el de los vehículos híbridos, en los que el motor de combustión y el motor eléctrico actúan sobre la misma cadena cinemática. El cálculo del par del motor eléctrico permite determinar el momento del motor de combustión.
Los estudios [2] demuestran que el par interno de los motores asíncronos se puede calcular a partir de las corrientes y flujos magnéticos del estator.
(3.06)
En este caso, ρ representa el número de pares de polos del motor asíncrono. Las corrientes y flujos se representan por sus componentes del vector espacial. La figura 3.3 muestra el comportamiento temporal de las corrientes y flujos del estator, así como el momento del entrehierro interno Mi calculado a partir de estos valores. La ondulación del par es claramente visible. La ondulación de par de alta frecuencia se genera como consecuencia de las conmutaciones que produce el inversor. Para calcular el momento del entrehierro con Perception es imprescindible identificar correctamente el periodo del fundamental de la corriente del motor.
Fig. 3.3: Comportamiento temporal de la corriente del estator (iα, iβ), flujo del estator (ψα, ψβ) y momento del entrehierro calculado Mi