Procedimiento para el cálculo de los parámetros de un modelo térmico simplificado del motor asincrónico

Parameter estimation procedure for an asynchronous motor simplified thermal model

En este trabajo se presenta un método para estimar las conductancias y capacitancias de un modelo térmicosimplificado del motor asincrónico, utilizando una técnica de baja invasividad. El procedimiento permitepredecir el incremento de temperatura del estator del motor asincrónico, tanto para régimen dinámicocomo en condiciones de estabilidad térmica. Se basa en la estimación paramétrica mediante un modelode referencia, utilizando como optimizador un algoritmo genético (AG). Se logra en definitiva obtenerlos parámetros del modelo térmico con un ensayo más sencillo que lo requerido por otros métodosexperimentales complejos o cálculos analíticos basados en datos de diseño. El procedimiento propuestose puede llevar a cabo en condiciones propias de la industria y resulta atractivo su empleo en el análisisde calentamiento de estas máquinas. El método se valida a partir de un estudio de caso reportado en laliteratura y se aplica a un caso real en la industria, lográndose una buena precisión.

INTRODUCCIÓN

Los estudios de calentamiento de motores eléctricos se enfocan en dos direcciones: al diseño o a su operación. Estos análisis térmicos están ligados al concepto de eficiencia. Por otro lado, se han incrementado los requerimientos para que los fabricantes desarrollen motores más pequeños y eficientes; además, una vez que el motor se encuentra en operación, su vida útil depende en buena medida del sobrecalentamiento del aislamiento. Debe también señalarse que se requieren análisis térmicos para determinar con mayor exactitud la reducción de potencia necesaria cuando el motor está sometido a condiciones de calidad del suministro eléctrico diferentes a las especificadas por las normas internacionales vigentes [1-3].

Algunos análisis térmicos precisos se han obtenido utilizando métodos de elementos finitos y proveen un mapa de temperatura detallado e información sobre el comportamiento térmico en estado transitorio. Sin embargo, estos modelos son mayoritariamente útiles para el diseño, son procedimientos costosos desde el punto de vista computacional y pueden ser solamente utilizados para modelar la transferencia de calor por conducción en elementos sólidos [4]. Por esta razón, se emplean con frecuencia modelos de parámetros concentrados, con diferentes simplificaciones, según el caso que se desea tratar. Las técnicas utilizadas para determinar los parámetros de estos modelos van desde el empleo de los datos de catálogo [5], hasta ensayos complicados para condiciones de campo o combinaciones de ensayos con información de diseño de los elementos del motor [1, 3, 5-7]. En función de los objetivos buscados, se ha desarrollado una gran cantidad de modelos térmicos, cada uno de los cuales exige distintos tipos de parámetros y ensayos para su determinación.