Análisis de desequilibrios en transformadores y máquinas de inducción trifásicos
- Autores: Sara García Ríos
- Directores de la Tesis: Luis Guasch Pesquer (dir. tes.), Francisco González Molina (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Rovira i Virgili ( España ) en 2019
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Pedro Andrada Gascón (presid.), José Antonio Barrado Rodrigo (secret.), Lluís Monjo Mur (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Tecnologías para Nanosistemas, Bioingeniería y Energía por la Universidad Rovira i Virgili
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
Esta tesis analiza el efecto de los desequilibrios del sistema de tensión trifásico en máquinas de inducción y en transformadores trifásicos, mediante los factores VUF (Voltage Unbalance Factor), CUF (Current Unbalance Factor) y TRF (Torque RippleFactor).
Se caracterizó un desequilibrio de tensión mediante cuatro parámetros: tipo de desequilibrio (q), componente directa de la tensión (V1), VUF y ángulo del factor complejo de desequilibrio de tensión.
El análisis de esta perturbación en máquinas de inducción trifásicas se llevó a cabo en dos fases. En la primera fase se tomaron los motores 1 y 2 de referencia, en los cuales se simuló su comportamiento frente a 13060 puntos de desequilibrio, y se calculó el efecto que provocaba cada punto en la corriente y el par. Se observó que los parámetros de desequilibrio de tensión q y ángulo del CVUF no tienen influencia en el CUF y el TRF. También se observó que existe una tendencia lineal entre el CUF y el TRF respecto al VUF (para valores constantes de V1) y que existe una tendencia lineal entre el CUF y el TRF respecto a V1 (para valores constantes de VUF). Pequeños desequilibrios de tensión pueden generar grandes desequilibrios de corriente y un fuerte rizado de par. En la segunda fase se ensayó el motor 3 en el laboratorio bajo 20 puntos de desequilibrio. Se calcularon los valores de CUF y TRF a partir de los registros de corrientes y par y se obtuvieron los resultados muy cercanos a los obtenidos mediante la simulación de este motor en los puntos ensayados. Dichos resultados fueron cualitativamente iguales a los obtenidos para los motores 1 y 2 de la primera fase.
Para analizar el efecto de los desequilibrios en transformadores trifásicos primero se definieron los 30 puntos de desequilibrio a los que se iba a someter el transformador. Posteriormente, se escogió el transformador que se iba a utilizar para cada simulación y el modelo matemático del mismo. Finalmente, mediante un algoritmo se trataron los datos obtenidos mediante simulaciones, y se analizaron los factores de desequilibrio. Se observó que los desequilibrios de tensión en el devanado primario provocan desequilibrios en las tensiones del secundario y en las corrientes del primario y del secundario. También se observó que existe una tendencia lineal entre el CUF y el TRF respecto al VUF (para valores constantes de V1) y que existe una tendencia lineal entre el CUF y el TRF respecto a V1 (para valores constantes de VUF).
Para las variables analizadas en este trabajo (tensión, corriente y par) de transformadores y máquinas de inducción trifásicos, se observó que un desequilibrio de tensión se puede caracterizar únicamente mediante el VUF y V1.
Por último, se desarrolló un nuevo método de estimación de parámetros del transformador monofásico. Se escogió un transformador, y el modelo matemático del mismo, que se representaba mediante el circuito equivalente Gamma. Para desarrollar el método de estimación de parámetros, primero se realizaron los ensayos de vacío y cortocircuito del transformador.
Después, se realizaron 28 ensayos en carga del transformador, con diferentes índices y tipos de carga. Finalmente, se diseñó un algoritmo que estimaba los nuevos parámetros a partir de la información recogida en todos los ensayos. Este algoritmo minimizaba dos errores: el error de pérdidas eléctricas de potencia y el error de caída de tensión en el devanado secundario del transformador. Se consiguieron estimar parámetros más precisos del circuito equivalente Gamma del transformador monofásico que los obtenidos con los ensayos de vacío y cortocircuito.
