Ingeniera EnergticaE-ISSN: 1815-5901orestes@cipel.ispjae.edu.cuInstituto Superior Politcnico Jos AntonioEcheverraCubaBrito Socarrs, Hctor; Arafet Padilla, PedroAnlisis del comportamiento dinmico del motor de induccin trifsico usando modelos en simulink delmatlabIngeniera Energtica, vol. XXXII, nm. 2, 2011, pp. 84-92Instituto Superior Politcnico Jos Antonio EcheverraLa Habana, CubaDisponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=329127747010 Cmo citar el artculo Nmero completo Ms informacin del artculo Pgina de la revista en redalyc.orgSistema de Informacin CientficaRed de Revistas Cientficas de Amrica Latina, el Caribe, Espaa y PortugalProyecto acadmico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto Ingeniera Energtica Vol. XXXII,No. 2/2011 p 84- 92Abril - JulioISSN 1815 - 5901 Anlisis del comportamiento dinmico del motor de induccin trifsico usando modelos en simulink del matlab Three-phase induction motor dynamic behaivor analysis using the simulink of matlab models Hctor Brito - Socarrs Pedro Arafet - Padilla Recibido:Abril del 2011 Aprobado: Junio del 2011 Resumen/ Abstract Lamquinadeinduccinsehacolocadocomopilardeldesarrollodelaindustriamodernaporsusencillez constructiva,bajomantenimiento,largavidatil,versatilidadybajocosto.Sinembargo,laregulacindela velocidadyelpardedichamquinahapresentadodificultades,porloquenohasidofrecuentesucontrol hastaladcadadelosaosochentadelsigloXX,debidoaldesarrollodelosconvertidoresbasadosen dispositivos electrnicos de potencia.En el presente trabajo se hace la propuesta de algunos arreglos hechos al modelo del motor de induccin trifsico en los ejes - empleando el Simulink de Matlab para la simulacin del su comportamiento durante algunos regmenes de trabajo muy frecuentes en su explotacin, como son el arranque estrella-delta, arranque introduciendo resistencia en el circuito de rotor de un motor de induccin de rotor bobinado y el frenado por contracorriente, empleando un determinado tipo de carga.Palabras clave : Mquina asincrnica. Modelo Matemtico Theinductionmachinehasbeenplacedaspillarofthedevelopmentofthemodernindustryduetoits constructive simplicity, low maintenance, long useful life, versatility and low cost. However, the regulation of the speedandthecouplehaspresenteddifficultiesandhasnotbeenfrequentuntilthedecadeoftheeightiesof theXXcentury,duetothedevelopmentoftheconvertersbasedonpowerelectronicdevices.Inthispresent work a proposal is made of some arrangements done of an induction three phase motor model on the - axes usingtheSimulinkofMatlabforthesimulationofthebehaviourofthree-phaseinductionmotorworking regimens in its exploitation, like they the outbreak star-delta, outbreak introducing resistance in the circuit of the rotor of a motor induction of rotor winding and a braked by counter-current using a certain type of change. Key Works.: Asincronic Machine. Mathematical model. APLICACIN DE LA COMPUTACIN Hctor Brito Socarrs, Pedro Arafet - Padilla Ingeniera Energtica Vol. XXXII,No. 2/2011 p 84- 92Abril - JulioISSN 1815 - 5901 85INTRODUCCIN Enelpresentetrabajoserealizaunbreveanlisisdelmodelomatemticodelmotordeinduccintrifsico empleando sus ecuaciones diferenciales en las coordenadas de transformacin - y a su vez utilizando algunos bloquesoperacionalesquebrindaelSimulinkdelMatlab,permitenrepresentarelcomportamientodedicha mquinaenalgunosregmenescaractersticosdeoperacin,comosonelarranquemediantelaconexin estrella-delta, la puesta en marcha introduciendo resistencias en el circuito del rotor, el frenado de contramarcha, etc. DESARROLLO Elestablecimientodelasecuacionesdelmodelomatemticodelmotorasincrnicoenlascoordenadas,,0, expresadas a travs de las corrientes y los flujos de los circuitos del estator y del rotor segn [1- 3] se muestran en las ecuaciones 1. i R udds = (1) i R udds = r r r rri Rdd = r r r rri Rdd + =rr smsx xxxi =1 rr smsx xxxi =1 r smrrrx xxxi =1 r smrrrx xxxi =1 dtdM Mrmec em = ( )r r m emi i i i x M =23 Lasecuaciones(1)encuentranelmsamplioempleo,debidoaquesonlasmsgenerales,yaquepermiten determinar el carcter de variacin, tanto de las corrientes, como de los flujos del motor asincrnico. Despusdeconfeccionadoeldiagramadebloquesdelmodelodinmicodelmotorasincrnicotrifsicoen Simulink,selepuedenrealizaralgunasmodificaciones,paraconello,representaralgunosregmenes caractersticos de operacin. PUESTA EN MARCHA DE UN MOTOR DE INDUCCIN TRIFSICO INTRODUCIENDO RESISTENCIA EN EL CIRCUITO DEL ROTOR En el caso que se desee analizar el comportamiento de un motor de induccin trifsico de rotor bobinado durante elarranqueempleandoresistenciasintercaladasenelcircuitodelrotor,solamenteesnecesariorealizaruna pequeamodificacineneldiagramadebloquesyparaelloseemplearelbloqueSwitch,(fig.1),quese encuentra entre los Nolinear del Simulink [4-5], lo que hay que introducir en cada una de las fases del modelo como se muestra en la figura 2. Hctor Brito Socarrs, Pedro Arafet - Padilla Ingeniera Energtica Vol. XXXII,No. 2/2011 p 84- 92Abril - JulioISSN 1815 - 5901 86 Fig. 1. Caractersticas del bloque Switch Dichobloquesepuedeoperarbajounacondicindeterminada,quepuedeser,bienentiempooenuna magnitud dada, como puede ser el valor alcanzado por la corriente, la que se introduce en su entrada central. En este caso se han empleado dos pasos de resistencia, que se obtienen al multiplicar la resistencia propia del rotor, en el primer instante del arranque, por dos ganancias de cinco, lo que da un incremento de veinticinco, y que se muestra en la figura 2, en el primer instante. El primer switch, se programa en tiempo, para que opere retirandolagananciaaltranscurrir0,1segundo,loquereportaquelaresistenciaconectadaenelcircuitodel rotorsehareducidosloacincoveceselvalordelaresistenciapropiadelrotor.Elsegundoswitchoperaal transcurrir 0,3 segundo, retirando la otra ganancia. Fig, 2.- Empleo del bloque switch para la simulacin de un arranque introduciendo resistencia en el circuito del rotor de un motor de induccin de rotor bobinado. El comportamiento de la corriente, el momento y la velocidad se muestran en las figuras 3, 4 y 5. Fig. 3. Comportamiento de la corriente de fase de un motor de induccin de rotor bobinado intercalando resistencia en el circuito del rotor y carga tipo escaln. Hctor Brito Socarrs, Pedro Arafet - Padilla Ingeniera Energtica Vol. XXXII,No. 2/2011 p 84- 92Abril - JulioISSN 1815 - 5901 87 Fig. 4. Comportamiento del momento de un motor de induccin de rotor bobinado intercalando resistencia en el circuito del rotor y carga tipo escaln. Fig. 5. Comportamiento de la velocidad de un motor de induccin de rotor bobinado intercalando resistencia en el circuito del rotor y carga tipo escaln. En este caso, el motor es arrancado en vaco y pasado 0,6 segundos se le aplica una carga tipo escaln unitaria. PUESTA EN MARCHA DE UN MOTOR DE INDUCCIN TRIFSICO POR MEDIO DEL ARRANQUE ESTRELLA-DELTA Empleandoelmismobloquesepuedesimularelarranqueestrella-deltadeunmotordeinduccintrifsico.Eneste caso lo que se hace es reducir en3la amplitud de la tensin aplicado durante un tiempo determinado o hastaquelacorrientedelneaalcanceunvalordeterminado,queseralacondicinqueseleimpondraal bloque switch. En esta ocasin la programacin del bloque switch es en funcin del tiempo, producindose la conmutacin al haber transcurrido 0,3 segundo de la conexin del motor a la red. La modificacin al modelo se muestra en la figura 6, en dicha figura tambin se puede observar la introduccin del tiempo en que debe operar el switch. Hctor Brito Socarrs, Pedro Arafet - Padilla Ingeniera Energtica Vol. XXXII,No. 2/2011 p 84- 92Abril - JulioISSN 1815 - 5901 88 Fig. 6.- Modificacin para la simulacin del cambio de la tensin de alimentacin en el arranque estrella-delta. El comportamiento de la corriente, el momento y la velocidad se muestran en las figuras 7, 8 y 9, para la puesta enmarchadelmotorenvacoyaltranscurriruntiempode0,6segundoseleaplicaunacargaunitariatipo escaln. Fig. 7. Comportamiento de la corriente de fase de un motor de induccin mediante el mtodo de arranque de conexin estrella-delta y carga tipo escaln. Hctor Brito Socarrs, Pedro Arafet - Padilla Ingeniera Energtica Vol. XXXII,No. 2/2011 p 84- 92Abril - JulioISSN 1815 - 5901 89.Fig. 8. Comportamiento del momento de un motor de induccin mediante el mtodo de arranque conexin estrella-delta y carga tipo escaln. .Fig. 9. Comportamiento de la velocidad de un motor de induccin mediante el mtodo de arranque conexin estrella-delta y carga tipo escaln. Porltimotambinsepuedesimularelfrenadoporelcontrario-corrientedeunmotordeinduccin.Las modificacionesaldiagramadebloquesdelmodelosemuestranenlafigura10.Enestecasotambinseha empleadoelbloqueswitch.Losdosswitchdelaizquierdaenlafigura10,condicionadosentiempopara producir el frenado en un momento dado y los tres de la derecha con la condicin de que cuando la velocidad de rotacindelmotorsehagaigualacero,seadesconectadalaalimentacindelmotor,porquedelocontrarioel mismo comenzar a girar en sentido contrario. Hctor Brito Socarrs, Pedro Arafet - Padilla Ingeniera Energtica Vol. XXXII,No. 2/2011 p 84- 92Abril - JulioISSN 1815 - 5901 90 Figura 10.- Modificacin para la simulacin del cambio de secuencia de la tensin de alimentacin en el frenado por contracorriente. Enlafigura11semuestraelcomportamientodelacorrientedeunmotorasincrnicoquearrancaenvaco intercalando resistencia en el circuito de armadura, y transcurrido 0, 6 seg.se le aplica un momento unitario, y al cabodeunsegundosefrenaporcontracorriente.Enlasfiguras12y13semuestranelcomportamientodel momento y la velocidad de dicho motor. .Fig. 11. Comportamiento de la corriente de fase de un motor de induccin mediante el mtodo de arranque insertando resistencia en el circuito del rotor y frenado por contracorriente. Hctor Brito Socarrs, Pedro Arafet - Padilla Ingeniera Energtica Vol. XXXII,No. 2/2011 p 84- 92Abril - JulioISSN 1815 - 5901 91 Fig. 12. Comportamiento del momento de un motor de induccin mediante el mtodo de arranque introduciendo resistencia en el circuito del rotor y carga tipo escaln y frenado por contra corriente. Fig. 13. Comportamiento de la velocidad de un motor de induccin mediante el mtodo de arranque introduciendo resistencia en el rotor y carga tipo escaln y frenado por contracorriente. CONCLUSIONES Conelpresentetrabajoquedademostrado,queconelempleodelasecuacionesdiferencialesdelmotor asincrnicotrifsico,sepuede,conciertafacilidadempleandoelSimulinkdeMatLab,obtenereldiagramade bloquequepermitaanalizarelcomportamientodedichomotor.Ademssehademostradoquemedianteel empleo de algunos bloques que brinda el Simulink, con bastante facilidad se pueden modelar el comportamiento dinmico del motor asincrnico trifsico en diferentes regmenes de operacin que con frecuencia se encuentran en la explotacin de dicha mquina, lo que permitira conocer previamente el comportamiento de dicha mquina, en estos regmenes de explotacin. Hctor Brito Socarrs, Pedro Arafet - Padilla Ingeniera Energtica Vol. XXXII,No. 2/2011 p 84- 92Abril - JulioISSN 1815 - 5901 92 REFERENCIAS [1] SIPAILOV G. A., L. A. V. Modelacin matemtica de las mquinas Elctricas. vols. 681.332+621.313. Escuela Superior ed. Mosc: 2007. p 150 p. [2]CHEE-MUN Ong. Dynamic Simulation of Electric Machiney using Matlab/Simulink, Prentice-Hall Inc. 1998 , 325 p.ISBN 0-13-723785-5. [3]KOVASH K. P., R. I. Procesos Transitorios en Mquinasde Corriente Alterna Energticaed. 1963. 735 p. ISBN -5-4 621.13.3 56. [4]ARAFET PADILLA, Pedro. y. otros. Introduccin al MatLab. Universidad de Oriente: 2007, 120 p. [5]STEVEN T. KARRIS. Introcution tosimulinkwithEngineering Aplication. Editado por: Publication, O. 2006. 572 p. ISBN 9778-0-9744239-B-2. AUTORES Hctor Brito Socarrs.Profesor Titular. Ingeniero Electricista, Master en Ingeniera Elctrica, trabaja en el Dpto. de Electroenergtica de la Facultad de Ing. Elctrica de la Universidad de Oriente. Cuba.email: brito@fie.uo.edu.cu Pedro Arafet Padilla.ProfesorTitular.IngenieroElectricista,DoctorenCienciasTcnica,trabajaenelDpto.deInformticadela Facultad de Ing. Elctrica de la Universidad de Oriente.Cuba.email: parafet@fie.uo.edu.cu.