El método típico y el nuevo método de pruebas
La cadena cinemática eléctrica y sus señales asociadas
Los accionamientos eléctricos tienen una amplia variedad de aplicaciones, como vehículos eléctricos, motores navales, trenes de alta velocidad, ruedas y actuadores eléctricos de aviones, carretillas elevadoras, electrodomésticos motorizados y energía eólica... en definitiva, en casi cualquier máquina eléctrica que tenga un inversor o un variador de velocidad. Lo que se busca es hacer diseños que tengan la máxima eficiencia en todos los puntos de funcionamiento de la cadena cinemática eléctrica, y hacer las pruebas correspondientes de manera segura, precisa y rápida. Para ello es necesario optimizar el inversor, el motor o máquina eléctrica, la correspondencia entre el inversor y el motor y la estrategia de propulsión, tal y como se esquematiza en la Figura 1.
Cuando mejor esté dimensionado el inversor en relación con el motor, mayor será la eficiencia. Para mejorar esa correspondencia entre el inversor y el motor, hay que caracterizar minuciosamente el motor en relación con el inversor. En algunos casos también es preciso mejorar la eficiencia del algoritmo que emplea el inversor para accionar el motor. La única forma de conseguir todo esto es analizar los datos en bruto en todos los puntos de funcionamiento de la cadena cinemática eléctrica.
Las cadenas cinemáticas eléctricas contienen un gran número de señales que es preciso registrar y analizar para obtener mejoras de eficiencia. Tal y como muestra la Figura 2, entre estas señales hay tensiones de batería de hasta 1000 voltios y corrientes de hasta varios centenares de amperios. Los inversores generan tensiones moduladas por ancho de pulsos de hasta ±1000 voltios, con frecuencias trifásicas (a veces con más fases) y corrientes de varios cientos de amperios. Un transductor de par puede registrar el par y la velocidad de un motor, además de su posición, para realizar análisis avanzados. La medición de todas esas tensiones y corrientes permite calcular la potencia eléctrica de las baterías, la potencia eléctrica del inversor y la potencia mecánica del motor. A partir de ahí, la relación entre esas magnitudes nos da la eficiencia del inversor de frecuencia, del motor y de la totalidad de la cadena cinemática eléctrica.