El proyecto actual desarrolla un programa informático para el estudio de 9 máquinas eléctricas rotativas.

Transcripción

1 Ana Peda López 1 Reumen El poyecto actual deaolla un pogama infomático paa el etudio de 9 máquina eléctica otativa. El pogama pemite la epeentación gáfica de cuva Pa-velocidad, Intenidad-Velocidad y Pa eitente-velocidad, y calcula magnitude eléctica como potencia eléctica, mecánica y de pédida. También pemite ealiza la epeentación de la cuva del contol V/f contante en la máquina de inducción y el contol con tenión vaiable en la máquina de continua. Ete pogama pemite ealiza el etudio de vaiación de paámeto en la máquina de inducción y la máquina de continua. Ademá, el pogama pemite hace el dibujo faoial de la tenione e intenidade en Inducción, Síncona y Síncona Imán. Po último, ete pogama pemite el cálculo de magnitude en un punto. Eta función e muy inteeante ya que pemite a un etudiante compoba lo eultado de poblema de máquina eléctica.

2 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa

3 Ana Peda López 3 Sumaio Reumen... 1 Sumaio Pefacio Motivación Alcance del Poyecto Intoducción Etuctua del poyecto Pate teóica Máquina de inducción. Equema y paámeto Funcionamiento a fecuencia vaiable Máquina de inducción con pédida en el hieo Modelo de doble jaula Máquina de continua con Excitación Independiente Funcionamiento con tenión vaiable Continua con imán pemanente Moto de continua con Excitación en Seie Moto Univeal Máquina íncona de polo lio in devanado amotiguadoe Convenio de igno moto y geneado Moto Síncono de Imán Pemanente Cao Feno o geneado Decipción de la etuctua del pogama Uo del pogama po el uuaio Menú pincipal Inducción Fecuencia vaiable 38

4 4 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa 5... Evolución intenidad Vaiación de paámeto Inducción con Pédida en el Hieo Inducción con Doble Jaula Continua Excitación Independiente Tenión vaiable Vaiación de paámeto Continua Imán Pemanente Tenión Vaiable Vaiación de paámeto Continua Seie y Univeal Síncona Síncona con E contante Síncona de Imán Pemanente Intalación del pogama Planificación y peupueto Planificación tempoal Peupueto Cote de lo ecuo humano Cote de lo ecuo mateiale Cote total Análii de impacto ambiental Concluione Agadecimiento Bibliogafía... 85

5 Ana Peda López 5 1. Pefacio 1.1. Motivación La idea de ete poyecto etá inpiada en el pogama online Teaching Toy [1] donde e epeentan fenómeno eléctico con dibujo inteactivo. Se ha intentado que ademá pueda evi de opote a la aignatua de Máquina Eléctica ya que a vece e dificil entende cieto fenómeno in un buen dibujo. Po ota pate, el poyecto e inteeante paa apende a ua Viual Baic y adquii expeiencia en ecibi pogama en ete lenguaje. Figua 1.1. Menú pincipal del Teaching Toy. Figua 1.. Ventana ejemplo del Teaching Toy.

6 6 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa 1.. Alcance del Poyecto Como e ha explicado en el apatado anteio, el poyecto tiene la intención de convetie en una heamienta viual paa lo alumno de la aignatua Máquina eléctica, que iva paa veifica poblema de clae y ayude a entende cieto fenómeno eléctico. Paa eo, el pogama dipone de gáfico paa viualiza la máquina, de cajetine donde e pueden intoduci y cambia lo dato de un poblema y má de una pantalla donde ve lo eultado. Figua 1.3. Menú pincipal del pogama ceado. Figua 1.4. Ventana ejemplo del pogama. ejemplo

7 Ana Peda López 7. Intoducción.1. Etuctua del poyecto En ete poyecto, inicialmente e hace una decipción teóica de la 9 máquina eléctica otativa que e pueden etudia en el pogama. En eta pate e detallan la ecuacione que pemiten calcula u pa, intenidad, potencia, etc. A continuación e comenta la etuctua y e detalla de foma exhautiva la pate oientada al uo del pogama dede el punto de vita del uuaio, explicando lo pao que debe ealiza y lo eultado que puede obtene. Ademá e explican intuccione de cómo intala el pogama, e ealiza la planificación del poyecto, el cálculo del peupueto y un análii del impacto ambiental. Finalmente e incluyen la concluione del poyecto, donde e hace balance de lo eultado obtenido.

8 8 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa 3. Pate teóica En ete Poyecto e etudian 9 máquina eléctica otativa: - Inducción - Inducción con Pédida del Hieo - Inducción con Doble Jaula - Continua con Excitación Independiente - Continua con Imán Pemanente - Continua con Excitación en Seie y Univeal - Síncona - Síncona con E contante - Síncona de Imán Pemanente 3.1. Máquina de inducción. Equema y paámeto La ecuacione de égimen pemanente de la máquina de inducción tifáica, alimentada con un itema de tenione tifáico imético, on U R I jx d I jx R 0 I jx d I jx la cuale e pueden epeenta mediante el equema equivalente de la Figua 3.1 I I I I R Xd Xd U I X I R iendo la expeión del pa Figua 3.1. Máquina Figua 7.1 de Inducción. 3P I w R Lo paámeto de ete equema on - U tenión fae-neuto del etato (V) - I coiente del etato (A) - I coiente del oto (A) - R eitencia del etato ()

9 Ana Peda López R X d X d X eitencia del oto () eactancia de dipeión del etato () eactancia de dipeión del oto () eactancia magnetizante () delizamiento (adimenional), definido po w Pw w m donde - w pulación eléctica (ad/) e definida po w f w m pulación mecánica en ángulo mecánico (ad/) f P fecuencia eléctica (ad/) númeo de pae de polo (adimenional) El equema anteio, también e denomina educido al etato, ya que lo valoe del oto no etán en vedadea magnitud, ya que u valoe e han afectado po la elación de U tanfomación del etato epecto al oto, t. El valo de la eitencia educida en U función de u valo eal e R. R X. X t eal d t eal El equema de la Figua 1 epeenta una ola fae, po lo que al e la máquina tifáica, la potencia e deben multiplica po 3. La eitencia R explica la pédida po efecto Joule en lo devanado del etato P Cu, 3. R. I La eactancia X d jutifica el flujo de dipeión en cada fae de lo devanado del etato La eactancia X d L. I X L w d d d d jutifica el flujo de dipeión de lo devanado del oto L. I X L w d d d d La eactancia X explica el flujo común ente el etato y el oto a tavé del entehieo MI. En el témino R hay incluido do concepto. Decomponiéndolo de la foma

10 10 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa R R 1 R el pime témino jutifica la pédida en el oto po efecto Joule P Cu, 3. R. I y el egundo la potencia mecánica entegada al eje de la máquina, P mec 1. 3 R. I de donde e puede volve a deduci la expeión del pa P w 3P I mec mec mec P w R 1 w P Paa el etudio de magnitude del oto (intenidad, delizamiento, pa íncono), e útil halla el equivalente Thevenin del cicuito vito dede el oto, en la Figua 3.1, con lo que eulta el equema de la Figua 3.. Xd ZTh I ETh U Figua 3.. Equivalente Thevenin vito dede el oto. La tenión e impedancia del equivalente Thevenin on jx 1 U U Z Th R jx R 1 1 j X d X jx R jx Th Th Th con lo que la expeión del pa eulta d Γ = 3P w U Th (R Th + R ) + (X Th + X d ) R

11 Ana Peda López 11 El equema Thevenin de la Figua 3. e útil paa obtene magnitude del oto, po ejemplo I peo no ive paa obtene magnitude del etato, como la intenidad de entada, la pédida en el cobe del etato. A pati de lo valoe del Thevenin y con la tenión e tiene R U ( jx d ) I de donde la intenidad del oto,, eulta U Th I RFe Z Th ( jx d ) la intenidad magnetizante,, eulta I I I U U jx I, o y finalmente la intenidad de etato, I,e obtiene con I I I La expeione del pa máximo y el delizamiento máximo on: Γ max = 3U Th w (±R Th + R Th + (X Th + X d ) ) max = ± R R Th + (X Th + X d )

12 1 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa 3.. Funcionamiento a fecuencia vaiable El deaollo de la electónica de potencia ha pemitido pode alimenta la máquina con tenione y fecuencia vaiable uando convetidoe etático. Cuando el moto etá alimentado con un convetido funciona a fecuencia y tenión vaiable ceada po el convetido. V / f Uno de lo itema má utilizado de contol e el denominado contante. En ete contol e ditinguen do zona, la de pa contante y la de potencia contante, donde en eta última e ealiza el debilitamiento de campo. Eta zona quedan definida po la condicione Zona w w nom, U cte Zona w w nom, U f cte En la ecuación del pa 3P w ( R Th UTh R ) ( X Th X d ) R e tiene témino que dependen de la fecuencia que on: w ( f ) f, U Th ( f ), R Th ( f ), X Th ( f ), Al vaia la fecuencia, e debe tene cuidado en ecalcula el Thevenin paa cada fecuencia. En eumen, en la zona de pa contante w w f f tiene que calcula nom nom 50 Hz, e jx ( f ) 1 U Th U ( f ) Z Th RTh( f ) jxth( f ) R ( ) ( ) 1 1 j X d f X f En jx ( f ) R jx ( f ) eta expeión la tenión en eta zona denominada de pa contante e U U ( f ) f f La impedancia en función de la fecuencia on X ( f ) f L, X ( f ) f L y el delizamiento eulta 50 w Pw f Pw w f m m d

13 Ana Peda López 13 donde dependen de la fecuencia UTh, RTh, XTh, Xd, w. En la zona de potencia contante, w w nom, ólo cambia epecto a la anteio que U( f ) UNom

14 14 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa 3.3. Máquina de inducción con pédida en el hieo El equema anteio de la máquina de inducción tifáica no tiene en cuenta la pédida en el hieo de la máquina de inducción, debida a la coiente de Foucault y la hitéei. Ademá e pueden añadi a la pédida del Fe la pédida mecánica, con lo que el equema puede epeenta endimiento de valo paecido a la ealidad. Paa tene en cuenta eta pédida, e uele añadi al equema anteio una eitencia en paalelo con la ama magnetizante, eultando el equema de la Figua 3.3. R Xd Xd I I U RFe X R Figua 3.3. Máquina de inducción Figua 7. con pédida en el hieo. La tenión e impedancia del equivalente Thevenin en ete equema on Z p 1 R Fe 1 1 jx U Th U R Z jx p d Z Th Z p 1 Z p 1 1 R jx d A pati de lo valoe del Thevenin, e obtiene la intenidad de oto y la tenión I Z Th R U R Th Fe ( jx d U ( jx d ) I ) la intenidad de la eitencia del hieo I Fe U R Fe

15 Ana Peda López 15 la intenidad magnetizante I U jx y la intenidad del etato I I I I Fe La pédida en la eitencia del etato on en la eitencia del oto y en la eitencia del hieo La potencia mecánica e y la potencia eléctica Pelec P 3R I P P Fe P m 3R I 3RFeI Fe w m * 3Re( U I )

16 16 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa 3.4. Modelo de doble jaula El equema equivalente de la máquina de inducción de doble jaula de adilla etá epeentado en la Figua 3.4. En el modelo de doble jaula e tienen do ama en el oto y ( R, X ). ( R 1, X1) R X I I1 I X1 X U U X R1 R Figua 3.4. Modelo Figua de 7.1 doble jaula. En la Figua 3.5 (a continuación) etá el equema Thevenin. El equivalente Thevenin vito po el oto e igual que en la máquina de inducción. jx 1 U U Z Th R jx R 1 1 j X d X jx R jx Th Th Th d E útil calcula el equivalente paalelo Z p de la do ama del oto Z p R 1 1 jx 1 1 R 1 jx de donde eultan la intenidad total de oto I RT y la tenión en el oto U U I U Z I Th RT p RT ZTh Z p

17 Ana Peda López 17 ZTh I1 I X1 X UTh U R1 R Figua 3.5. Equivalente Thevenin vito po el oto. La intenidade de cada ama del oto e pueden calcula con El pa ealizado po cada ama del oto e I U R1 R R1 R jx1 jx I U y el pa total eulta 3P 1 I w R1 R 1 1 3P I w R R La do jaula etán dieñada de foma que R1 R y X1 X, e deci, la jaula 1 e má eitiva y meno inductiva que la. Eto e hace paa que domine la jaula má eitiva duante el aanque (mejo pa de aanque) y luego domine la jaula meno eitiva (mejo endimiento). La upepoición de eto do efecto da como eultado una cuva pa-velocidad tal como la epeentada en la Figua 3.6., donde la cuva total (Tot), e la uma de la jaula exteio (Ext) y la jaula inteio (Int). Ext Tot Int 0 w w m Figua 3.6. Figua Cuva 7.13.a pa-velocidad. Figua 7.13.b

18 18 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa La pédida en la eitencia del etato on en la eitencia del oto La potencia mecánica e y la potencia eléctica P P Pelec P 3RI 3R I R I P m w m * 3Re( U I ) 3.5. Máquina de continua con Excitación Independiente El equema de la máquina continua e el epeentado en la Figua 3.7. R R U I E=wMI I U Figua 3.7. Continua Figua con Excitación 9. Independiente. Lo paámeto de ete equema on - U tenión del etato (V) - U tenión del oto (V) - I coiente del etato (A) - I coiente del etato (A) - R eitencia del etato () - R eitencia del oto () - M acoplamiento etato-oto (H)

19 Ana Peda López E f.e.m. del oto contolada po w m pulación mecánica del oto ( I (V) w f m ) (ad/) Paa el égimen pemanente donde la tenione e intenidade on contante, e tienen la ecuacione de la Figua 3.7. y la ecuación del pa U R. I U w R. I E R. I m M. I. I. I iendo el flujo ceado po el etato, M. I y E la fueza electomotiz, eulta E Mw m I w m La potencia mecánica que ealiza la máquina de continua e La potencia eléctica del oto e P. w Mw I I E. I m m P m UI La pédida po efecto Joule en lo devanado del etato y el oto on P R I P R I

20 0 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa 3.6. Funcionamiento con tenión vaiable La máquina de continua con excitación independiente e puede contola de una foma encilla vaiando la tenión del oto. De foma análoga a la máquina de inducción, e ditinguen do zona de funcionamiento. La zona de pa contante, cuando w w nom. w w nom y la zona de potencia contante, cuando Paa obtene la cuva pa-velocidad de la máquina de continua con excitación independiente, e deben elimina la intenidade y expea el pa en función de la tenione y la pulación mecánica, po lo tanto I. R M. I M. U U E R. I U wmm. R R R. M. U de donde eulta la expeión e M. I. I M. U R. R U w m M. U. R MOTOR e 0 w n GENERADOR w mec U Si e hace tabaja el moto a tenión en el oto contante, y flujo contante ( U contante); la elación ente pulación mecánica, una ecta w m y el pa eléctico,, e la de Figua 9.3 Figua 3.8. Cuva pa-velocidad. k k k. 1 3 w m La pendiente de la ecta e póxima a la vetical, tal como e epeenta en la Figua 3.8, e deci, la velocidad w e pácticamente contante. En el pogama e hacen cuva paa la m cuva Uk kunom, con k 0'1,0',...0'9,1. En la zona de debilitamiento de campo e tiene la tenión de oto, U, contante y e vaía el flujo, e deci, la tenión de etato U ya que e tiene la elación,

21 Ana Peda López 1 U MI M R En la zona de debilitamiento de campo e hacen ecta con la tenión de etato, U, contante paa valoe de eta tenión U k Unom 1 k donde el paámeto k e k 0'1, 0',0'3

22 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa 3.7. Continua con imán pemanente La ecuacione de égimen pemanente paa el cao de imán pemanente on la del apatado anteio de la continua con excitación independiente peo in el cicuito del etato y iendo (flujo del imán) contante. Eta ecuacione coeponden al equema de la Figua 3.9. R R U I E=wmMI I U Figua Figua Continua con imán pemanente. La ecuación del cicuito eléctica e U w R. I E R. I m la expeión del pa e la potencia mecánica e m. I P. w. I E. I m y la pédida po efecto Joule en el oto on P R En el funcionamiento a tenión vaiable en el cao de la máquina continua con imán pemanente no hay zona de debilitamiento de campo. Po lo tanto ólo e tiene la zona de pa contante que e caacteiza po la expeión del pa en función de la velocidad,. I I U w. m R La ditinta línea que e epeentan coeponden a ditinto valoe contante de la tenión U ku, con k 0'1,...,1'6. Nom

23 Ana Peda López Moto de continua con Excitación en Seie El equema de la conexión eie alimentado con continua e R R U I E=wmMI Figua Moto de continua con Excitación en Seie Lo paámeto de ete equema on - U tenión (V) - eitencia del etato () - R R eitencia del oto () - M coeficiente de acoplamiento etato-oto (H) - E f.e.m. del oto contolada po I (V) - w f )(ad/) w m pulación mecánica del oto ( La ecuacione de égimen pemanente en continua on m U ( R R ) I w MI m iendo el flujo MI El valo de la intenidad e y la ecuación del pa e La potencia eléctica e La potencia mecánica eulta P elec U I R R w M m MI UI EI ( R R ) I P mec EI

24 4 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa La potencia de pédida en la eitencia de etato y oto e P ped ( R R ) I 3.9. Moto Univeal Ete moto e báicamente un moto de continua con excitación eie peo alimentado con altena. El equema del moto univeal alimentado con altena e R jw L R jw L U I E=w mecmi Figua Moto Univeal. La inductancia en égimen pemanente no deapaecen (como en el cao de continua), ino que e compotan como eactancia inductiva. La ecuacione del cicuito de la Figua 3.11 de égimen pemanente del moto alimentado po coiente altena on U ( R R ) I jw ( L L ) I w M I mec La ecuación del pa eulta iendo la intenidad La potencia eléctica e MI U I ( R R ) jw ( L L ) w M mec P Re( UI*) UI co P ( R R ) I elec u mec la potencia mecánica P mec Re( EI*) EI co E

25 Ana Peda López 5 la potencia de pédida en la eitencia de etato y oto P elec ( R R ) I Máquina íncona de polo lio in devanado amotiguadoe La ecuacione de égimen pemanente de la máquina íncona tifáica de polo lio in devanado amotiguadoe conectada en etella y alimentada po un itema de tenione tifáico imético, on la del cicuito de la Figua 3.1. L R U I E I U Figua 3.1. Máquina íncona de polo lio in devanado amotiguadoe. donde e ha ealizado la apoximación de depecia la eitencia del etato. En el etato hay altena y en el oto continua. La ecuación del etato e y la ecuación del oto La expeión del pa eulta U jw L I jw MI U R I 3UEP en wx jw L I je iendo el ángulo ente U y E. La tenione U y E en el equema on tenione fae neuto, en cambio la tenión que e da nomalmente e la tenión de línea, po lo que e ha de tene en cuenta la elación U U La magnitude de ete equema equivalente on - U tenión fae-neuto del etato (V) linea 3

26 6 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa - - U R tenión de continua del oto (V) eitencia del etato () - L inductancia total del etato (dipeión y magnetizante) (H) E R P f.e.m fae-neuto inducida en el etato po el oto (V) eitencia del oto () númeo de pae de polo (adimenional) La tenión inducida obe el etato po el flujo del oto e E w MI w iendo M el coeficiente de acoplamiento ente etato y oto. El valo del ángulo δ ente la tenión de alimentación U y la tenión inducida po el oto E e v E La potencia eléctica del etato e la potencia mecánica e P 3Re( U I Pw m * ) la potencia de pédida en el etato P 3R I la potencia de pédida en el oto P R I y la potencia apaente e * 3 S P jq U I

27 Ana Peda López Convenio de igno moto y geneado En toda la ecuacione anteioe e ha utilizado el convenio denominado de moto, donde la flecha de valoación de tenión e intenidad on concodante paa la máquina íncona. En ete convenio, cuando el pa e poitivo, la máquina funciona como moto. Al etudia la máquina íncona como geneado, e uual pone la flecha de valoación de tenión e intenidad no concodante paa el geneado, de foma que ean concodante paa la caga, tal como e tiene en la Figua L L U I E E=wMi i Figua 9.1.b Figua Máquina íncona como geneado. Ete cambio implica cambia la flecha de valoación de la intenidad, con lo que la ecuacione de la máquina íncona, quedan U I jw L I E E I jw L I U y la expeión apoximada del pa (depeciando la eitencia de etato) eulta 3. U. E en wx Con ete cambio de convenio, ahoa cuando el pa e poitivo, la máquina funciona como geneado. En ete poyecto e ha uado iempe el convenio moto.

28 8 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa Moto Síncono de Imán Pemanente El moto Síncono de Imán Pemanente e un moto íncono alimentado con un convetido de electónica de potencia. Ete cicuito tanfoma tenión altena tifáica con fecuencia contante en tenión tifáica de fecuencia vaiable y amplitud vaiable. R L I U E Figua Moto íncono de Imán Pemanente. La alimentación de la máquina íncona de imán pemanente, e con la fecuencia vaiable, en función de la velocidad de la máquina, paa que iempe pueda gia en inconimo. Nomalmente e neceita un detecto de la poición del oto (onda de efecto Hall, encode, eolve, etc.) paa pode conoce la poición del moto. Un modo de funcionamiento muy utilizado, y que motiva que e denomine a la máquina íncona de imán pemanente autopilotada, como motoe de continua in ecobilla, conite en fija la intenidad I en fae con la fem E. La ecuacione de égimen pemanente del cicuito de la Figua on iendo U R I jw L I jw ef U R L tenión fae-neuto del etato (V) eitencia del etato () inductancia total del etato (dipeión y magnetizante) (H) - ef flujo del imán (V) - P númeo de pae de polo (adimenional) La condicione de funcionamiento on - Tenión U vaiable - Intenidad en fae con E - Pulación eléctica vaiable ( w Pw ) m

29 Ana Peda López 9 E E j0 I I j0 En eta condicione de funcionamiento la ecuación del pa eulta La potencia eléctica en el etato e La potencia mecánica e Pelec Pmec La potencia de pédida po efecto Joule e 3 P * Re( EI w P 3.Re( U. I*) 3.Re( E. I*) Cu 3. R. I ) 3P ef I Cao Feno o geneado En el cao de funcionamiento del moto Buhle como geneado o feno e cumple que el contol electónico impone que la intenidad eté en la mima diección y entido contaio que la fem E. Tomando como efeencia el fao E, e cumple que E E j0 I I j0 La expeión del cicuito eléctico e la mima que ante U I jw L I wef donde I e un módulo y po lo tanto la elación ente el pa y la intenidad e 3. ef I

30 30 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa 4. Decipción de la etuctua del pogama El pogama pemite el etudio de 9 cao de máquina eléctica. En el pogama hay pate de cálculo de magnitude de la máquina y ota pate de dibujo de cuva o faoe. El pogama aanca con una pantalla en la que e tiene el dibujo o equema de lo 9 cao de máquina y donde pulando un botón e ecoge la máquina que e deea etudia. En la Figua 4.1 (a continuación) e tiene un equema donde e epeentan la Fom que e utilizan y u elación ente ella. Po ejemplo, a pati de la Fom pincipal, i e ecoge la máquina de Inducción, e deivan te Fom ditinta que pemiten hace etudio ditinto; de la máquina de Continua de Excitación Independiente e deivan Fom (Tenión vaiable y Vaiación de Paámeto); de la máquina Continua con Imán Pemanente alen ota Fom (Tenión vaiable y Vaiación de Paámeto). La etuctua de dato de la caga e común paa toda la máquina y e denomina CagaDat. Se ha definido una etuctua de dato paa cada tipo de máquina y paa la caga. Lo nombe de eta etuctua on: MotoDat (MOT1): Inducción MotoDatFe (MOT): Inducción con pédida de hieo MotoDatDo (MOT3): Inducción doble Jaula MotoCon (MOT4): Continua Excitación Independiente MotoConIm (MOT5): Continua Imán Univeal (MOT6): Continua Seie+Univeal Sincona (MOT7): Síncona SinconaE (MOT8): Síncona con E contante MotoBuh (MOT9): Síncona Imán La decipción detallada del código de cada Fom e complicada y de difícil explicación en poca página. Po lo tanto e ha optado po ealiza una decipción muy detallada en la pate de cómo el uuaio ua el pogama.

31 Ana Peda López 31 Fecuencia vaiable Inducción Evolución de la intenidad Inducción con Pédida del Hieo Vaiación de Paámeto Inducción con Doble Jaula Tenión vaiable Continua Excitación Independiente Vaiación de Paámeto Menú pincipal Continua Imán Pemanente Tenión vaiable Vaiación de Paámeto Continua Excitación Seie y Univeal Síncona Síncona con E contante Síncona de Imán Pemanente Figua 4.1. Ábol de diectoio del pogama.

32 3 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa 5. Uo del pogama po el uuaio 5.1. Menú pincipal El pogama pemite etudia la iguiente máquina: 1) Inducción ) Inducción con pédida en el hieo 3) Inducción con doble jaula 4) Continua con excitación independiente 5) Continua con imán 6) Continua en eie y univeal 7) Síncona 8) Síncona con E contante 9) Síncona de imán pemanente En el menú pincipal tenemo 9 botone que epeentan la difeente máquina. Pulando el botón Achivo, ete menú pincipal ofece la opcione de abi achivo de dato con lo valoe de ditinto cao, guada lo dato actuale o maneja achivo o impimi el cao etudiado. También hay un botón de Ayuda, que da conejo a poible poblema que pueda tene el uuaio u ofece una explicación má ampliada de cada tipo de máquina. La opción de achivo pemite: - Guada el cao modificado - Añadi el cao - Cea un nuevo achivo Figua 5.1. Menú pincipal del pogama.

33 Ana Peda López 33 - Elimina un cao Sólo pemiten maneja achivo la Fom pincipal de cada máquina, en cambio toda la Fom pemiten impimi. 5.. Inducción Pulando el Botón Inducción ale la Fom titulada Inducción. En eta Fom el uuaio puede ve lo iguiente elemento: - Dibujo del equema eléctico - TextBox con lo valoe de la máquina y de la caga - Gáfico pa-velocidad e Intenidad-velocidad. Pimeo peenta pa mecánico y eléctico - TextBox del punto de equilibio - LitBox que mueta cálculo adicionale - Se muetan uno botone que van a nueva Fom: Fecuencia vaiable, Evolución de la intenidad y Vaiación Paámeto - Cajetín Cuva Conexión tiángulo - Cajetín zona geneado - Botón Recalcula con nuevo dato - Botón Cálculo de un Punto - Ademá del menú común de Achivo y Ayuda Figua 5.. Pantalla de la máquina de Inducción.

34 34 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa En la Fom Inducción e muetan la cuva pa-velocidad del moto y la cuva pa eitente de la caga e intenidad-velocidad a fecuencia contante. La línea azul e el pa moto y la naanja el pa eitente. Se muetan cajetine de TextBox donde etán lo dato del moto y la caga paa intoduci nuevo dato. Etán dividido en cajetine eléctico (U linea, fecuencia, R, X, X m, R, X, pae de polo) y en cajetine mecánico (k0, k1, k). Depué de cambialo e pula el botón Recalcula con nuevo dato paa ve el nuevo gáfico. También e muetan 4 cajetine a la deecha que indican lo dato de punto de equilibio donde e cotan la cuva del pa moto con la cuva del pa eitente. Eto dato on el pa de equilibio, el delizamiento, la velocidad de equilibio en pm y la fecuencia mecánica (T,, w m, f mec). También hay la poibilidad de compaa la influencia de conecta el moto en conexión etella o en tiángulo. Ota opción que ofece la pantalla e mota la zona moto junto a la zona geneado en la cuva pa-velocidad e intenidad-velocidad. Poniendo una maca en Añadi zona geneado y pulando el botón Recalcula con nuevo dato e añade la zona geneado a la zona moto. Poniendo una maca en Cuva Conex. Tiangulo y pulando a continuación el botón Recalcula con nuevo dato apaece el pa en conexión tiángulo y la intenidad en conexión tiángulo. También e mueta en una LitBox denominada Cálculo adicionale lo valoe de la tenión Thevenin, U Th, eitencia Thevenin, R Th, eactancia Thevenin, X Th, delizamiento máximo, max, pa máximo, T max, pa mínimo, T min.

35 Ana Peda López 35 Figua 5.3. Cao en que e mueta la opción tiángulo. Figua 5.4. Cao en que e mueta la opción geneado. Po último, con el botón Cálculo de un punto e puede obtene en la LitBox lo valoe de lo cálculo habituale en un poblema de clae, tale como potencia, pa, intenidade

36 36 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa La opción en la que el dato del punto de funcionamiento del poblema ea el pa, e puede oluciona poniendo ete valo en k 0, que e el témino de pa de caga contante, y ecalculando paa obtene el delizamiento en la TetBox de equilibio. Con ete valo e oluciona Figua 5.5. Cao en que e mueta la opción Cálculo de un punto. Figua 5.6. Ampliación de lo eultado. A modo de ejemplo e mueta a continuación, un enunciado de un poblema de clae. Se calcula la olución manualmente y i e compaa con lo eultado motado en la Figua 5.6, puede vee que coinciden.

37 Ana Peda López 37 Ejemplo: Un moto de inducción tiene lo valoe: R =R =0.4 ; X=XA=; Xµ=100; U linea=380v; P=4: Halla la intenidad y el pa paa =0.01, El poceo de cálculo e, 1 1 Z p RTh jxth 0,3845 j1,963 0,38451, R jx jx j100 0, 4 j d jx j100 UTh U 380(1 j0) 15,09 j0,84 15,09 0, 4V j( Xd X ) 0, 4 j( 100) 3 UTh w RTh ( XTh X d ) R 34 15,09 0, ,4 0,01 0,3845 (1,963 ) 0,01 4,93 Nm UTh 15, 09 j0,84 I 5, 77 j0, 497 5,30 5,38 A R 0,4 RTh jxth jx 0,3845 j1,963 j 0,01 R 0,4 UM ( jx d ) I ( j)(5, 77 j0, 497) 1,074 j9,36 1, 8,5 V 0,01 U M 1, 074 j9,36 I M 0, 0933 j,107 0, 0933,1 A jx j100 M I I I (5, 77 j0, 497) ( 0,936 j,107) M 5,1837 j,6177 5,81 6,79 A Compaando lo eultado calculado po el pogama con lo calculado en clae, vemo que coinciden. Con ete ejemplo e demueta que el pogama puede e una potente heamienta paa compoba lo eultado de lo ejecicio de clae po pate de lo alumno, ya que pemite compoba cálculo intemedio.

38 38 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa Fecuencia vaiable Pulando el botón Fecuencia vaiable, apaece una nueva Fom, donde e ve el gáfico de fecuencia vaiable con el contol tenión/fecuencia contante. La línea azul hoizontal e el pa eitente. Figua 5.7. Inducción con fecuencia vaiable. Podemo ve a continuación que la envolvente e tanfoma en una línea hoizontal al pone la eitencia del etato nula. Ete ejemplo e inteeante paa mota la jutificación teóica del contol V/f contante, que e baa en conidea la eitencia del etato depeciable. También e puede mota la cua que coeponde a una fecuencia conceta.

39 Ana Peda López 39 Figua 5.8. Inducción con fecuencia vaiable con R =0. Al pula el botón Solo una Fecuencia apaece una pantalla que pemite intoduci el valo de la nueva fecuencia, tal como e ve en la Figua 5.9. Figua 5.9. Intoduci fecuencia paa el cálculo de Solo una Fecuencia.

40 40 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa El eultado e mueta en la Figua Figua Reultado del cálculo de Sólo una Fecuencia. Ademá e calcula el punto de inteección de la cuva a la fecuencia indicada con la cuva de pa eitente. El valo del punto e mueta en la TextBox de Equilibio..

41 Ana Peda López Evolución intenidad Pulando el botón Evolución de la Intenidad apaece la Fom Evolución de la intenidad que epeenta la cuva pa-velocidad e intenidad-velocidad en zona moto y geneado. Hay un cuo tempoal en ojo que indica la longitud del vecto I egún el punto de la gáfica intenidad-velocidad que e encuente En evolución de intenidad e mueta cómo vaía la intenidad de entada de la máquina de inducción en función del deplazamiento. El deplazamiento vaía ente =1 Aanque, ecoe la zona moto hata =0 y luego ecoe la zona geneado hata =-1. También e muetan la cuva de pa-velocidad e intenidad-velocidad paa ve en qué punto de funcionamiento e etá. En lo gáfico, hay una línea en ojo que indica la fecuencia mecánica en que etá funcionando la máquina de inducción. La longitud de vecto ojo que coeponde a la intenidad e el valo que e puede lee en el gáfico de intenidad. Figua Evolución de la Intenidad Vaiación de paámeto Pulando el botón Vaiación paámeto apaece una Fom que epeentan la cuva del paámeto que elijamo ente lo diponible (U linea, Fec, R, X, X m, R, X ). Se puede detemina el númeo de cuva que el uuaio deea (hata 10), elegi el facto upeio y el facto infeio y lo valoe extemo (valo máximo y valo mínimo). Ta hace cualquie cambio en la TextBox, paa que eta e activen, e tiene que pula el botón Recalcula con nuevo dato.

42 4 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa Figua 5.1. Vaiación de paámeto con U linea eleccionada. Figua Vaiación de paámeto con Fec eleccionada.

43 Ana Peda López 43 En la Figua 5.1 e mueta la vaiación del pa en función de la tenión de alimentación. Se puede obeva que el punto de pa máximo iempe coeponde al mimo delizamiento. En la Figua 5.13 e tienen la cuva pa-velocidad al vaia la fecuencia ente 50 y 75 Hz. En la Figua 5.14 e mueta la influencia en la cuva-velocidad de la eitencia del oto. La figua demueta que el valo del pa máximo vaía y que la poición de max e popocional al valo de R. Figua Vaiación de paámeto con R eleccionada.

44 44 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa 5.3. Inducción con Pédida en el Hieo Pulando el Botón Inducción Pédida del Hieo ale la Fom Inducción con pédida en el hieo. En eta Fom el uuaio puede ve lo iguiente elemento: - Dibujo del equema eléctico - TextBox con lo valoe de la máquina y de la caga - Gáfico pa-velocidad e Intenidad-velocidad. Pimeo peenta pa mecánico y eléctico - TextBox del punto de equilibio - LitBox que mueta cálculo adicionale - Se muetan uno botone que dan a nueva Fom: Fecuencia vaiable, Evolución de la intenidad y Vaiación Paámeto - Cajetín Cuva Conexión tiángulo - Cajetín zona geneado - Botón Recalcula con nuevo dato - Botón Calcula un Punto Figua Inducción con pédida en el hieo.

45 Ana Peda López 45 En la Figua 5.15 e ve lo gáfico pa-velocidad e intenidad-velocidad a fecuencia contante. La línea azul e el pa moto y la naanja el pa eitente. Hay cajetine paa intoduci nuevo dato. La difeencia con la máquina anteio e el nuevo cajetín R Fe. Lo dato etán dividido en cajetine eléctico (U linea, Fecuencia, R, X, X m, R, X, Pae de polo) y en cajetine mecánico (k0, k1, k). Depué de cambialo e pula el botón Recalcula con nuevo dato paa ve el nuevo gáfico. También hay 4 cajetine a la deecha que indican el pa de equilibio, el delizamiento, la velocidad de equilibio en pm y la fecuencia mecánica (T,, w m, f mec). Con el botón Cálculo de un punto e intoduce el valo del delizamiento y a pati de ahí el pogama calcula todo lo paámeto, tal como e ve en la Figua 5.16 y Figua Cao en que e mueta la opción Cálculo de un punto. Figua Ampliación de lo eultado.

46 46 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa A modo de ejemplo e mueta a continuación, un enunciado de un poblema de clae, donde e calcula la olución manualmente y i e compaa con lo eultado motado en la Figua 5.17, donde puede vee que coinciden. Un moto de inducción con pédida en el hieo tiene lo valoe: R =0,4 ; X=; Xµ=100; U linea=380v; R fe=40, P=4, X=, R=0,4: Halla la intenidad del etato y el pa paa =1, El poceo de cálculo e Z p ,383 j13, ,139 1, R jx 40 j100 Fe 1 1 Z Th = = = 0,474 + j1,90 = R Z p R + jx d 34,383 + j13, Th + jx Th j Z p ,383 j13, 793 UTh U R jx Z 3 0, 4 j 34,383 j 13, 793 d p 1,579 j9, 494 1, 79,557 V 3 UTh w R ( R ) ( X X ) Th Th d R 34 1,79 0,4 1,47 j 88,30 89,196 81,96 0,4 Nm , 474 ( j1,90 ) 1 UTh 1,579 j9, 494 I R 0,4 RTh jxth jx 0, 474 j1,90 j 1 9, 1 j5,175 5,98 79,988 A R 0,4 U ( jx d ) I ( j)(9,1 j5,175) 1 108, 036 j, , 063 1, 98 V U 108, 036 j, 448 I 0, 045 j1, 080 1, , 98 A jx j100 I I I 9,187 j53, 55 54, 04 80, 1 A

47 Ana Peda López Inducción con Doble Jaula Pulando el Botón Inducción Doble Jaula ale la Fom Inducción con doble jaula. En eta Fom el uuaio puede ve lo iguiente elemento: - Dibujo del equema eléctico - TextBox con lo valoe de la máquina y de la caga - Gáfico pa-velocidad e Intenidad-velocidad. El pimeo peenta el pa eléctico y el pa mecánico - TextBox del punto de equilibio - Cajetín Pa Jaula 1 - Cajetín Pa Jaula - Botón Recalcula con nuevo dato - Botón Cálculo de un Punto y u LitBox. Figua Inducción con doble jaula. En la Figua 5.18 e ven la cuva pa-velocidad e intenidad-velocidad a fecuencia contante. La línea azul e el pa moto y la naanja el pa eitente.

48 48 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa Hay cajetine paa intoduci nuevo dato. Lo cajetine on de paámeto eléctico (U linea, fecuencia, R, X, X m, R 1, X 1, R, X, pae de polo) y de paámeto mecánico (k 0, k 1, k ). Depué de cambialo e pula el botón Recalcula con nuevo dato paa ve el nuevo gáfico. También hay 3 cajetine que indican el pa de equilibio, el delizamiento y la velocidad de equilibio (T,, w m). La difeencia con la máquina anteioe on do cajetine: PaJaula1 y PaJaula. Seleccionando uno de eto cajetine y pulando depué el botón Recalcula con nuevo dato e dibuja una nueva gáfica. La difeencia con la máquina anteioe on do cajetine: PaJaula1 y PaJaula. Seleccionando uno de eto cajetine y pulando depué el botón Recalcula con nuevo dato e dibuja una nueva gáfica. Figua Cao con el PaJaula1 activado.

49 Ana Peda López 49 Figua 5.0. Cao con el PaJaula activado. Con el botón Cálculo de un punto e intoduce el nuevo valo del delizamiento y a pati de ahí el pogama calcula todo lo paámeto. Figua 5.1. Cao del Cálculo de un punto.

50 50 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa Figua 5.. Ampliación de lo eultado. A modo de ejemplo e mueta a continuación, un enunciado de un poblema de clae. Se calcula la olución manualmente y i e compaa con lo eultado motado en la Figua 5., puede vee que coinciden. Un moto de inducción con doble jaula tiene lo valoe: U linea=380; Fec=50; R =0,4; R 1=0,4; R =1; X 1=; X =0,1; X =; X µ=100; P=4: Halla la intenidad del etato y el pa paa =1, El poceo de cálculo e Z Th 1 1 0,384 j1, R jx jx 0, 4 j j100 jx 380 j100 UTh U 15, 090 0, 5 15, 088 j0,843v R jx jx 3 0, 4 j j100 Z p 1 1 0, 716 j0,38 0,81 8, R1 R 0,4 1 jx 1 jx j j0,1 1 1 I RT UTh 15, 088 j0,843 Z Z 0, 716 j0,38 0,384 j1,96 Th p 35,585 j75, 05 83, , 635 A U Z I (0, 716 j0,38)(35,585 j75, 06) 54, 00 j40,174 V M p t UM 54, 00 j40,174 I1 14,103 j9,91 33, , 4 A R1 0,4 jx 1 j 1

51 Ana Peda López 51 UM 54, 00 j40,174 I 49, 686 j45,143 67,131 4, 57 A R 1 jx j0,1 1 UM 54, 00 j40,174 I 0, 40 j0,54 0, ,56 A jx j100 M I I1 I I ( 14,103 j9,91) (49, 686 j45,143) ( 0, 40 j0,54) 35,181 j75, ,390 65, 046 A 3P R1 3P R 1 IR I 1 R w w 34 0, , , , Nm * 380 Pelec 3Re( U I ) 3Re( (1 0 j)(35,181 j75,606)*) 31,55 W 3 P 3R I 30, 433, W R1 R1 R1 P 3R I 3167, W R1 R R P I W 3R 3 0, 4 83,

52 5 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa 5.5. Continua Excitación Independiente Pulando el Botón Continua Exc. Indep. de la Fom Inicial apaece la Fom Continua excitación independiente. En eta Fom el uuaio puede ve lo iguiente elemento: - Dibujo del equema eléctico - TextBox con lo valoe eléctico de la máquina y lo valoe de la caga - Gáfico pa-velocidad e Intenidad-velocidad. El pimeo peenta el pa eléctico y el pa mecánico - TextBox del punto de equilibio - LitBox que mueta cálculo adicionale - Se muetan uno botone que dan a nueva Fom: Tenión vaiable y Vaiación Paámeto - Cajetín Añadi línea T max, P max - Botón Recalcula con nuevo dato - Botón Calcula un Punto Figua 5.3. Pantalla de la máquina Continua con Excitación Independiente.

53 Ana Peda López 53 En la Figua 5.3 etán epeentada la cuva pa-velocidad e intenidad-velocidad. La línea azul e el pa moto y la naanja el pa eitente. Se apecia que la cuva de intenidad e popocional a la cuva del pa. La inteección de la línea de pa moto y pa de caga coeponde al punto de equilibio. Hay cajetine que indican el pa y la velocidad de equilibio (T, w m). La TextBox muetan lo valoe y pemiten intoduci nuevo dato. Etán dividido en cajetine eléctico (U, P nom, w nom, U nom, I nom, U exc, R exc) y en cajetine mecánico (k 0, k 1, k ). Depué de cambialo e pula el botón Recalcula con nuevo dato paa ve lo nuevo gáfico. Seleccionando la opción Añadi línea T max, P max y pulando depué Recalcula con nuevo dato obtenemo la Figua 5.4 donde e puede obeva la línea que epeentan el debilitamiento de campo, dividiendo el gáfico de pa-velocidad en la zona de pa contante (izquieda) y la zona de potencia contante (deecha). Figua 5.4. Cao con cuva de pa máximo y potencia máxima. También e mueta la LitBox de cálculo adicionale donde e muetan lo valoe de nom, R y I nom calculado a pati de lo dato nominale. Po último, en el botón Cálculo de un punto e intoduce el valo de la velocidad mecánica y a pati de ahí el pogama calcula valoe típico en un poblema de clae, tale como pa, intenidad, potencia, etc.

54 54 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa Figua 5.5. Cao en que e mueta la opción Calcula un punto. Figua 5.6. Ampliación de lo eultado. A modo de ejemplo e mueta a continuación, un enunciado de un poblema de clae. Se calcula la olución manualmente y i e compaa con lo eultado motado en la Figua 5.6, puede vee que coinciden. Un moto de continua con excitación independiente tiene lo valoe: P nom=0 kw, w nom=800 pm, U nom=400 V, I nom=60 A, U exc=100 V, R exc=14 Halla la intenidad y el pa paa w=450 pm y U =00V El poceo de cálculo e, w nom ev 1min ad 800 ad ad , 776 min 60 1ev 30 Pnom 0000 nom 38, 73 Nm w 83, 776 nom

55 Ana Peda López 55 nom nom 38, 73 3,979V I 60 nom R Unom nomwnom 400 3,97983,776 1,111 I 60 nom I U w 00 3,979 47,14 11,46 A R 1'111 la velocidad nueva e y el pa e ,14 30 I 3,979 11, 46 44,747 Nm Tenión vaiable Pulando el botón Tenión Vaiable, apaece la Fom Continua excitación independiente con tenión vaiable. Aquí tenemo el gáfico del contol a tenión de oto vaiable, donde cada línea epeenta una tenión contante ditinta. La línea nega indican lo límite de funcionamiento del moto (izquieda) de la zona de Potencia contante (deecha). Figua 5.7. Tenión vaiable.

56 56 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa En la Figua 5.7 e obeva que la línea de la zona de pa contante tienen pendiente contante paa ditinta tenione. En cambio en la zona de potencia contante o debilitamiento de campo, e tiene que donde cada línea coeponde a una tenión de etato, U, ditinta, tiene una pendiente ditinta. Pulando el botón Solo una nueva Tenión e intoduciendo el valo de una velocidad y depué pulando Acepta apaece el gáfico de una ola tenión en la Figua 5.8. Figua 5.8. Intoducción de la velocidad en el cao Solo una nueva Tenión. En la Figua 5.8 e mueta en Equilibio lo valoe de pa y velocidad paa el punto de inteección de la ecta de pa y el pa eitente. También e indica el valo de la Tenión de la ecta de tenión contante que e mueta Vaiación de paámeto Pulando el botón Vaiación paámeto apaece una Fom que epeentan la cuva del pa que coeponde a la vaiación del paámeto que elijamo ente lo diponible (U, R,). Se puede detemina el númeo de cuva que el uuaio deea (hata 10), elegi el facto upeio y el facto infeio con que e multiplica al valo nominal. En valoe extemo, e muetan lo valoe máximo y mínimo. Ta hace cualquie cambio e tiene que pula el botón Recalcula con nuevo dato paa viualiza el nuevo gáfico.

57 Ana Peda López 57 Figua 5.9. Vaiación de paámeto de la vaiable U. En la Figua 5.9 e muetan 5 ecta de pa coepondiente a la vaiación de U ente 00 y 300 V. Figua Vaiación de paámeto de la vaiable R. En la Figua 5.30 e mueta la vaiación de la ecta de pa al vaia la eitencia de oto ente R =1,111 y R =1,6667.

58 58 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa 5.6. Continua Imán Pemanente Pulando el Botón Continua Imán Pemanente en la Fom pincipal apaece la Fom Continua imán pemanente. En eta Fom el uuaio puede ve lo iguiente elemento: - Dibujo del equema eléctico - TextBox con lo valoe de la máquina y de la caga - Gáfico pa-velocidad e Intenidad-velocidad. El pimeo peenta pa eléctico y el pa mecánico - TextBox del punto de equilibio - LitBox que mueta cálculo adicionale - Se muetan uno botone que van a nueva Fom: Tenión vaiable y Vaiación Paámeto - Cajetín Añadi línea T max, P max - Botón Recalcula con nuevo dato - Botón Calcula un Punto Figua Continua imán pemanente.

59 Ana Peda López 59 En la Figua 5.31 e tiene que la Fom Continua imán pemanente mueta la cuva pavelocidad e intenidad-velocidad. La línea azul e el pa moto y la naanja el pa eitente. Al compaa la cuva e apecia que la cuva de intenidad e popocional a la cuva del pa moto. En la Fom hay TextBox donde e muetan lo dato y que pemiten intoduci nuevo dato. Etán dividido en cajetine eléctico (P nom, w nom, U nom, I nom) y en cajetine mecánico (k 0, k 1, k ). Depué de cambia lo dato e pula el botón Recalcula con nuevo dato paa ve lo nuevo gáfico. En la Figua 5.31 e obeva que con el título Equilibio hay TextBox que indican el pa y la velocidad de equilibio. Si e eleccionando la opción Añadi línea T max, P max y pulando depué Recalcula con nuevo dato obtenemo la epeentación de lo pae nominale máximo upeio e infeio (en ete moto no hay debilitamiento de campo al e de imán pemanente), epeentada po do línea ecta. Paa obtene valo de inteé paa compaa con un poblema de clae, e tiene el botón Cálculo de un punto donde e intoduce el nuevo valo de la velocidad mecánica y el pogama calcula todo lo valoe habituale, tale como pa, intenidad y potencia. Figua 5.3. Función Calcula un punto. Figua Ampliación de lo eultado.

60 60 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa Si e tiene un poblema donde el dato e el pa, e puede intoduci el valo en k 0, que e el témino del pa contante y con k 1 y k, nula, al hace Recalcula con nuevo dato, e obtiene la velocidad de equilibio. Con ete valo e puede eolve el poblema. A modo de ejemplo e mueta a continuación, un enunciado de un poblema de clae. Se calcula la olución manualmente y i e compaa con lo eultado motado en la Figua 5.33, puede vee que coinciden. Un moto de continua con excitación independiente tiene lo valoe: P nom=00 W, w nom=800 pm, U nom=40v, I nom=6 A Halla la intenidad y el pa paa w=450 pm y U =00V El poceo de cálculo e inicia convitiendo la velocidad mecánica a ad/. w nom luego e calcula el pa nominal Y el flujo nominal ev 1min ad 800 ad 800 min 60 1 ev 30 Pnom 00W nom,387nm w 800 ad nom 30 N,387 nom m 0,398Wb I 6A nom R 800 U 40 0,398 nom w nom 30 1,1095 I 6 nom Con eto e ha obtenido y R. Con lo valoe del punto ad w ,14 30 I ,398 U wm ,36 R 1,1095 A I 0, ,36 Nm

61 Ana Peda López Tenión Vaiable Pulando el botón Tenión Vaiable, apaece la Fom Continua imán pemanente con tenión vaiable. Aquí tenemo el gáfico del pa en el contol a tenión de oto vaiable, donde cada línea epeenta una tenión del oto ditinta. La línea nega muetan el límite de funcionamiento indicado en lo pae nominale (aquí no hay debilitamiento de campo). Lo valoe ente lo que vaían la tenión del oto e indican en la TextBox de Vaiación de U.. Figua Continua imán pemanente con tenión vaiable. Pulando el botón Solo una nueva Tenión e intoduciendo el valo de una velocidad (Figua 5.35) y depué pulando Acepta apaece el gáfico de una ola tenión de la Figua 5.36.

62 6 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa Figua Intoducción de velocidad paa el cao de Solo una Nueva Tenión. Figua Cuva del cao de Solo una Nueva Tenión.

63 Ana Peda López Vaiación de paámeto Pulando el botón Vaiación paámeto apaece la Fom de la Figua 5.37 que epeentan la cuva del pa-velocidad coepondiente al paámeto que elijamo ente lo diponible (U, R, ). Se puede vaia el númeo de cuva que el uuaio deea (hata 10), elegi el facto upeio y el facto infeio que multiplica al valo nominal y e muetan lo valoe extemo (valo máximo y valo mínimo). Se pueden hace cambio en lo factoe Supeio o Infeio y e tiene que pula el botón Recalcula con nuevo dato paa viualiza el nuevo gáfico. Figua Continua imán pemanente con vaiación de paámeto.

64 64 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa 5.7. Continua Seie y Univeal Pulando el Botón Continua Seie y Univeal en el Menú Pincipal apaece la Fom Univeal. En eta Fom motada en la Figua 5.38 el uuaio puede ve lo iguiente elemento: - Dibujo del equema eléctico - TextBox con lo valoe de la máquina, de la caga y del dibujo - Gáfico pa-velocidad Continua y pa-velocidad Altena con pa mecánico y eléctico - TextBox del punto de equilibio - Botón Recalcula con nuevo dato - Botón Calcula de un Punto Continua - Botón Calcula Punto Altena Figua Máquina Univeal.

65 Ana Peda López 65 En la Figua 5.38 e mueta la Fom donde e epeentan la cuva pa-velocidad de la máquina alimentada con coiente continua (aiba) y con coiente altena (abajo). Ademá e mueta en ambo dibujo la cuva de pa eitente. La línea azul e el pa moto y la naanja el pa eitente. En la Figua 5.38 e pueden ve lo TextBox donde e muetan lo dato y donde e pueden intoduci nuevo dato. Lo dato etán dividido en cajetine eléctico (U cont, U alt, f elec, R, R, L, L, M), dato de dibujo (w dib) y en cajetine mecánico (k 0, k 1, k ). Depué de cambialo e pula el botón Recalcula con nuevo dato paa ve lo nuevo gáfico. La inteección de la cuva de pa moto con la de pa eitente e el punto de equilibio. Hay cajetine que indican el pa y la velocidad de equilibio (T, w m) de la máquina continua (izquieda) y la máquina altena (deecha). Con el botón Cálculo Punto Continua e puede intoduci un valo de la velocidad mecánica y a pati de ahí el pogama calcula todo lo paámeto y mueta lo eultado en la LitBox que etá debajo del botón. Figua Intoducción de la velocidad paa el Cálculo de un Punto. Figua Ampliación de lo eultado. A modo de ejemplo e mueta a continuación, un enunciado de un poblema de clae. Se calcula la olución manualmente y i e compaa con lo eultado motado en la Figua 5.40, puede vee que coinciden.

66 66 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa Dado un moto de continua excitación eie con paámeto R =, R =1, M=0,0, U cont=100. Halla el Pa y la intenidad paa una velocidad de w m=1000 pm. El poceo de cálculo e, La velocidad mecánica w=1000 pm e conviete a ad/ w nom y utilizando la ecuación de cicuito eléctico e tiene la intenidad y finalmente el pa ev 1min ad 1000 ad 1000 min 60 1 ev 30 U ( R R ) I w M I m U 100 I 19,69 A R 1000 R wmm 1 0,0 30 M I 7,706 N m Eto eultado y oto e pueden enconta en la Figua Con el botón Cálculo Punto Altena e intoduce un valo de la velocidad mecánica y a pati de ahí el pogama calcula todo lo paámeto. Figua Intoducción de la velocidad paa el Cálculo de un Punto.

67 Ana Peda López 67 Como ejemplo a continuación e detallan lo cálculo de un poblema de altena. Se tiene un moto univeal (Conexión eie alimentado en altena) con paámeto: R=, R=1, M=0,0, Ualt=100, L=0,0, L=0,04, f=50. Halla el pa y la intenidad cuando el moto gia a una velocidad de 1000 pm. Se calcula inicialmente la velocidad mecánica en ad/ w nom y iendo la pulación eléctica Se puede obtene la intenidad con Figua 5.4. Ampliación de lo eultado. ev 1min ad 1000 ad 1000 min 60 1 ev 30 w f 100 I U R R w M jw ( L L ) m 100 1,336 j4,94 5,1 74, , 0 j100 (0, 0 0, 04) 30

68 68 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa 5.8. Síncona Pulando el Botón Síncona en el Menú Pincipal apaece la Fom Síncona. En eta Fom el uuaio puede ve lo iguiente elemento: - Dibujo del equema eléctico - TextBox con lo valoe de la máquina y de la caga - Gáfico pa-velocidad e Intenidad-velocidad. Pimeo peenta pa mecánico y eléctico - Dibujo de lo faoe U, E, jxi, I - Scollba y u TextBox - Botón Recalcula con nuevo dato - Botón Cálculo de un Punto Figua Pantalla de la máquina íncona. En la Figua 5.43 e mueta la máquina íncona, en la que apaecen cuva en función del pa-delta y de la intenidad-delta. La Figua mueta la TextBox donde etán lo valoe de lo paámeto (U linea, X, P nom, co(), Pae de Polo, Fec, U cont, R cont) y que e pueden utiliza paa intoduci nuevo dato. Una vez intoducido e ha de pula el botón Recalcula con dato nuevo paa que el pogama muete lo cambio. El dato de funcionamiento en zona inductiva o capacitiva e mueta en un botón ya que ólo puede tene valoe.

69 Ana Peda López 69 En la pate infeio de la ventana hay una epeentación de lo faoe U, E, jxi, I. Eto vaían u tamaño moviendo la Scollba veticale P max y Q max. Lo valoe de lo punto que macan la Scollba etán epeentado en la TextBox P y Q (pate infeio). Cuando el cuo de la Scollba e aceca a P max +, la máquina tabaja como moto, mienta que cuando e aceca a P max, tabaja como geneado. En Q max+ tabaja con potencia eactiva inductiva y en Q max- tabaja con potencia eactiva capacitiva. Podemo apecia que paa un valo medio de Q max y P max en la zona +, el ángulo ente la tenión y la coiente e agudo (<90º), mienta que paa Q max medio y P max en la zona -, el ángulo ente tenión y coiente e obtuo (>90º). Con el botón Cálculo un punto apaece una pantalla donde intoduci el valo de la potencia activa P y la potencia eactiva Q. Con eto valoe y lo dato eléctico el pogama calcula el pa, intenidad, ángulo, potencia Eto e mueta en la Figua Figua Intoducción de P y Q paa Calcula un punto. En el gáfico Pa delta, e indica el valo de delta () actual coepondiente a la poición de la Scollba con una línea vetical. Se puede obeva que paa un valo de Q negativo (funcionamiento capacitivo) la intenidad adelanta epecto a la tenión.

70 70 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa La ituación de faoe que e epeenta paa una P y Q deteminada po la Scollba y lo valoe que e indican en u TextBox, también e indica en el gáfico del Pa en función del ángulo de la (). Figua Ampliación de lo eultado. Como ejemplo a continuación e detallan lo cálculo de un poblema de máquina íncona. Dado un moto íncono con paámeto U linea=0 V, X =1, E=40 (cao E contante), f=50, P=. Halla la Tenión E y la intenidad del etato paa una potencia activa P=100 kw y eactiva Q=100 kva. * ( P jq) j * 151, ,934 14, I j A 3U E U jx I j 1 (151,934 j151,934) 67, 459 j151, , 37 66,059V 3

71 Ana Peda López Síncona con E contante Pulando en el Menú Pincipal el Botón Síncona con E contante, apaece la Fom Síncona con E contante. En eta Fom el uuaio puede ve lo iguiente elemento: - Dibujo del equema eléctico - TextBox con lo valoe de la máquina y de la caga - Gáfico de faoe - Gáfico Pa-delta e Intenidad-delta - Botón Recalcula con dato nuevo Figua Síncona con E contante. En la Figua 5.46 e tiene un gáfico con lo faoe U, E, jxi e I y do gáfica en la que apaecen la cuva del pa en función del ángulo delta y de la intenidad en función del ángulo delta. En la Figua 5.46 e mueta en la TextBox lo valoe de dato (U, X, E, NP, fec, U cont, R cont). Eta TextBox pemiten vaia lo dato al pula el botón Recalcula con dato nuevo, con lo que el pogama mueta la nueva ituación. En eta Fom e epeenta báicamente la vaiación de lo faoe U, E, jxi, I al vaia el ángulo delta. En la gáfica pa-delta e intenidad-delta e mueta el valo de delta con una

72 7 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa línea vetical. El pogama vaía de foma automática el valo de delta ente -90º y +90º paa que e pueda ve cómo cambian lo faoe Síncona de Imán Pemanente Pulando en la Fom Inicial el Botón Síncona de imán pemanente apaece la Fom Síncona de imán pemanente. En eta Fom epeentada en la Figua 5.47 el uuaio puede ve lo iguiente elemento: - Dibujo del equema eléctico - TextBox con lo valoe de la máquina y de la caga - Scollba paa vaia pa y velocidad - Gáfico pa-velocidad que e mueve po la Scollba - Gáfico con faoe deteminado po la Scollba de E, RI, jxi e I - TextBox con lo valoe del punto de equilibio - Cajetín paa Añadi zona geneado - Botón Recalcula con nuevo dato - Botón Calcula un Punto Figua Síncona de imán pemanente.

73 Ana Peda López 73 En la Figua 5.47 e muetan la TextBox donde etán lo dato de la máquina. Eta pemiten modifica u valoe que ta pula Recalcula con nuevo dato modifican el cao etudiado. En la Figua 5.47 e mueta una gáfica de pa velocidad en la que e epeentan do ecta que e cotan en el punto de equilibio. En el oto dibujo e ven lo faoe coepondiente al punto de equilibio. Lo valoe de pa y velocidad e pueden vaia con la Scollba hoizontale. Lo valoe que indican la poición de la Scollba e epeentan en la TextBox de Pa y Veloc (debajo de la Scollba). Al elecciona la opción Añadi zona geneado y depué pulando el botón Recalcula con nuevo dato, obtenemo que la Scollba toma valoe ente T max y T max. En la opción nomal el pa vaía en 0 y Tmax. Figua Cao moto. Figua Cao geneado. Lo valoe de pa negativo coeponden al funcionamiento en la zona feno o geneado. Eto e mueta en la Figua 5.48 donde el fao I apunta hacia abajo. En la figua 5.49 en funcionamiento moto el fao I apunta hacia aiba. Paa obtene lo eultado numéico uuale en un poblema de clae e puede utiliza la opción Calcula un punto e intoduce pimeo, el nuevo valo del Pa y depué la velocidad y a pati de ahí el pogama calcula todo lo paámeto, tale como Pa, Intenidad, Potencia, etc.

74 74 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa Figua Cao Cálculo de un punto. Como ejemplo a continuación e detallan lo cálculo de un poblema de Síncona con imán pemanente. Dado un moto íncono con paámeto Γnom=100Nm; wnom=1500pm; = 0.18 ; L = 0,835mH; nominal=0,867v, P=4. Halla la tenión y la intenidad paa w m=900pm y Γ=50Nm. La w mec en adiane e Figua Ampliación de lo eultado. w mec ev 1min ad 900 ad 900 min 60 1 ev 30 y la w elec y la fecuencia w 900 ad 10 w 4 10 f = 60 Hz 30 w

75 Ana Peda López 75 La intenidad e I 50 14,533 A 3 340,867 ya que el contol impone I y E en fae, e toma I ji j14,533 A E j w j0, j108,0834 V y la tenión finalmente e U I jw L I jw j j j 3 ef (0, , ) 14, ,0834 4,57 j110, ,794 9,367 V

76 76 Pogama infomático con Viual Baic paa el etudio de máquina eléctica otativa 6. Intalación del pogama En el CD del poyecto hay un diectoio c:/poyecto/ejecutable donde etá todo lo neceaio paa la intalación. El pogama e intala pulando el pogama etup que etá en el diectoio c:/poyecto/ejecutable. La intalación cea un icono titulado máquina, que pemite tabaja como en un pogama nomal de Window. Como a vece hay poblema con la intalación, en el diectoio c:/poyecto e tiene una copia del ViualBaicPowePackSetup.exe que e debe intala paa que funcione el pogama. Si el pogama tabaja con achivo po defecto, conidea que etán en el diectoio poyecto. La documentación de Ayuda etá en el diectoio c:/poyecto/documento. Lo achivo de dato de motoe deben tene el fomato *mot.txt. Po ejemplo Dato1mot.txt.

77 Ana Peda López Planificación y peupueto 7.1. Planificación tempoal La ealización del poyecto e ha dividido en 4 fae, dedicando a cada una el tiempo neceaio paa u coecta eolución. En la Figua 7.1 e mueta el diagama de Gantt del poyecto. Como e puede obeva, el tiempo dedicado a cada fae no e homogéneo ya que cada fae peenta una dificultad difeente. Figua 7.1. Diagama de Gantt del poyecto. Pimeo, e ha llevado a cabo la definición de objetivo, en la cual e macaon lo objetivo y el alcance del poyecto. En eta fae e decidió qué máquina e iban a etudia y qué poible gáfico e iban a pogama. Simultáneamente, e empieza con el etudio teóico del poyecto, tanto de máquina eléctica como del lenguaje Viual Baic. Finalizada la etapa de definición de objetivo, e continúa con el etudio teóico y deaollo del pogama. Se incluye la ecopilación de infomación técnica en la bibliogafía. Depué de 1 me de etudio teóico, comienza la fae de deaollo del pogama, donde e incluye el dieño de figua e imágene del pogama. Se debe menciona que duante lo pimeo 5 mee del deaollo del poyecto combinaba tabajo, de 6 hoa diaia, y un pogado de 10 hoa. Eto hacía que duante ee peíodo e dedicaan una 3 hoa al día al deaollo del poyecto. A pati de Julio, teminado el pogado y el tabajo (ahoa tabajo en Suiza dede octube), la hoa dedicada al poyecto paaon a 6-7. En Julio e empieza con la edacción de la documentación mienta e finalizan alguna pate de la intefaz gáfica. A pea de que el poyecto e conidea finalizado en la entega, e ha incluido una última fae, en la cual e pepaan lo medio paa la peentación y defena del poyecto.