martes, 17 de octubre de 2017

Simulador WEB de máquina asíncrona

Moisés San Martín Ojeda

Con la nueva versión de LabVIEW, LabVIEW NXG se ha generado este simulador web de máquina asíncrona para conocer el comportamiento de la máquina a partir de los parámetros del circuito equivalente.

El simulador está disponible en http://asincrona.aulamoisan.es  y se puede acceder desde cualquier plataforma (Windows, iOS, Android, etc.) a través de un navegador.


Los datos de partida serán los parámetros del circuito equivalente, la tensión aplicada y su frecuencia. El simulador determina las curvas características de par, potencia, corriente de la máquina asíncrona funcionando como motor, generador y freno. Cualquiera de estos parámetros pueden ser modificados para analizar el comportamiento de la máquina

martes, 10 de octubre de 2017

Simulador WEB de transformador eléctrico

Moisés San Martín Ojeda


Con la nueva versión de LabVIEW, LabVIEW NXG se ha generado este simulador web de transformador eléctrico para conocer el comportamiento del transformador a partir de los parámetros del circuito equivalente, para cualquier carga conectada en el secundario.

El simulador está disponible en http://transformador.aulamoisan.es  y se puede acceder desde cualquier plataforma (Windows, iOS, Android, etc.) a través de un navegador.


Los datos de partida serán los parámetros del circuito equivalente, la relación de transformación y la tensión aplicada, así como la carga conectada en el secundario. El simulador calcula las corrientes absorbidas en primario y secundario, la tensión en el secundario, las pérdidas de potencia en el hierro y en los devanados, y el rendimiento. Cualquiera de estos parámetros pueden ser modificados para analizar el comportamiento del transformador.

Más información en http://www.aulamoisan.es/practicas-via-web/simuladorwebdetransformadorelectrico.

sábado, 25 de febrero de 2017

Igualdad de velocidades de ondas espaciales de estator y rotor

Moisés San Martín 
En este artículo pretendemos demostrar la igualdad de velocidades de las ondas espaciales de estator y rotor de una máquina asíncrona.

Partimos del Teorema de Ferraris que demuestra que si a tres bobinas espaciadas 120º se aplica una tensión trifasica se obtiene un campo magnético giratorio de amplitud constante. Es lo que tenemos representado en la siguiente figura para una máquina trifásica de dos polos.


En la máquina asíncrona, este campo magnético originará fuerzas electromotrices en el rotor y corrientes eléctricas si su circuito está cerrado. La frecuencia de las corrientes en el rotor es diferente que la frecuencia de las corrientes en el estátor (frecuencia industrial). La siguiente figura representa un ensayo de la máquina asíncrona en el Laboratorio de Máquinas Eléctricas del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Valladolid en el que se ha medido la corriente en estator y rotor de una máquina asíncrona en el proceso del arranque.


Se muestra un detalle de estas corrientes una vez que se ha alcanzado el estado estacionario y donde se puede observar que la frecuencia del rotor es mucho menor que la frecuencia del estator (fr=s.fe).

Por ejemplo, para la frecuencia industrial de 50 Hz, si el rotor gira a 2.700 r/min (deslizamiento s=10%) la frecuencia del rotor es de 5 Hz, el 10% de 50 Hz.

Representando las ondas espaciales correspondientes a estas dos corrientes obtenemos la siguiente figura.


En la parte izquierda se ha representado la onda del estator en su referencia natural (estator parado), y en la parte derecha se ha representado la onda del rotor en su referencia natural (rotor parado). Las muescas en estator y rotor nos indican el movimiento de estos. Para el ejemplo anterior, si la onda del estator gira a 3.000 r/min, la onda del rotor gira a 300 r/min, el 10% de 3.000 r/min.

A continuación tratamos de expresar las dos ondas en la misma referencia. Para visualizar la onda del rotor con la referencia del estator deberemos sumar a la velocidad de la onda (300 r/min) la velocidad del rotor (2.700 r/min). Es decir, también gira en el estator a la velocidad síncrona de 3.000 r/min. Para visualizar la onda del estator con la referencia del rotor deberemos restar a la velocidad del estator (3.000 r/min) la velocidad del rotor (2.700 r/min). Es decir, gira también a la velocidad de la onda del rotor, a 300 r/min. Así obtenemos la siguiente figura:


Obsérvese que las dos ondas tienen la misma velocidad utilizando una referencia común. En la referencia del rotor, parte derecha, vemos que el estator se mueve a la velocidad de -2.700 r/min (valor negativo porque gira en sentido contrario que el movimiento del rotor de la figura de la parte izquierda).

Si representamos la resultante de las dos ondas, girará a la misma velocidad, como se puede ver en la siguiente figura.


El hecho de tener las mismas velocidades, considerando una referencia común, va a permitir obtener un circuito equivalente de la máquina asíncrona, de forma análoga a la obtención del circuito equivalente del transformador eléctrico.

Todavía se puede utilizar una tercera referencia, la referencia síncrona, es decir aquella que gira a la velocidad síncrona. En la figura siguiente se ha añadido en la parte derecha esta nueva referencia.


En esta nueva referencia síncrona, las ondas espaciales no se mueven, el estator se mueve a 3.000 r/min y el rotor a 300 r/min.

lunes, 14 de noviembre de 2016

Equivalencia entre modelos de transformadores eléctricos

Simulador para comprobar la equivalencia de modelos de Transformadores Eléctricos

    Se ha generado un software para la comprobación de la equivalencia de modelos de transformadores eléctricos (el enlace para la descarga está en la parte inferior de esta página). Los dos modelos contrastados son el modelo de corriente alterna y el de dos bobinas acopladas.

Modelo de corriente alterna

  El modelo de corriente alterna se representa en la siguiente figura:



Modelo de dos bobinas acopladas

  El modelo de corriente alterna se representa en la siguiente figura:


Es posible buscar una equivalencia entre el modelo usado en corriente alterna y el modelo de dos bobinas acopladas cuyos resultados son:

Dado que el modelo de bobinas acopladas no considera perdidas resistivas, lo podemos complementar considerando las pérdidas en los devanados y en el hierro, con lo que nos queda el circuito equivalente de la figura:


Para completar la validez de la equivalencia entre modelos hemos modificado nuestro simulador de transformadores monofásicos (http://www.aulamoisan.com/software-moisan/transformadores-monofasicos) para que resuelva también el modelo complementado de bobinas acopladas.
Se representan a continuación dos pantallas con los resultados obtenidos, donde se comprueba que existe una equivalencia entre los dos modelos de circuitos considerados:




Descarga el programa de Equivalencia entre modelos de transformadores.
Instrucciones de descarga: El fichero está comprimido en formato zip. Una vez descomprimido se deberá ejecutar el programa Setup.exe para iniciar el instalador.

viernes, 3 de junio de 2016

Nuevo vídeo de Teorema de Ferraris

En Aulamoisan hemos publicado un nuevo vídeo que ilustra el Teorema de Ferraris.

http://www.aulamoisan.es/videos-docentes-1/teoremadeferraris


viernes, 20 de mayo de 2016

Actualización Software Sobretensión por rotura del neutro

    Estamos actualizando el software para la Determinación de la Sobretensión de Rotura del Neutro. Hemos mejorado los diagramas fasoriales de las diferentes tensiones e intensidades que aparecen en el circuito.
    Si tienes alguna sugerencia de mejora de este software nos lo puedes comunicar a moisan@aulamoisan.es.
    La descarga del programa y más información en http://www.aulamoisan.es/software-moisan/sobretension-rotura-neutro.



sábado, 30 de enero de 2016

Monitorización del Consumo Eléctrico - Mirubee


Es muy importante conocer el Consumo Eléctrico en cualquier instalación eléctrica con el fin de detectar posibles problemas o reducir la factura de energía eléctrica.
Una de las primeras tareas que debe llevar a cabo un Ingeniero Eléctrico cuando comienza a trabajar para una industria es la de optimizar la factura de energía eléctrica. Con ello conseguirá en su primer mes de trabajo ganarse el sueldo de varios meses exclusivamente ajustando la potencia contratada, contratar la tarifa con las discriminaciones pertinente, y con la mejora del factor de potencia.

Esta tarea de optimizar la factura de energía eléctrica no se realiza con la debida frecuencia (al menos una vez al año) en el caso de instalaciones industriales. Para las viviendas domésticas, todavía el caso es más desolador, en las que se tienen potencias contratadas muy por encima de los valores máximos de consumo mensual.

Hoy en día la tecnología nos permite conocer en tiempo real (monitorizar) el consumo de energía eléctrica. Cada vez más somos receptivos al control del consumo de energía con el fin de reducir la factura. En este sentido, en el Departamento de Ingeniería Eléctrica estamos trabajando a nivel de Trabajos Fin de Grado con el fin de elaborar sistemas que nos permitan conocer en todo momento en consumo de una instalación eléctrica.

Estos sistemas disponen de sensores de tensión y corriente, que nos proporcionan información instantanea de la potencia eléctrica y del consumo de energía activa, magnitudes que pueden ser visualizadas en tiempo real, y almacenadas para su posterior tratamiento.

Existen diversos productos comerciales que realizan esta función, y hemos probado Mirubee Mirubox.



Este producto realiza estas funciones de visualización del consumo de potencia y energía eléctrica en un smartphone. La instalación, en el cuadro de potencia, es muy sencilla y se realiza con dos sensores de corriente y una toma de tensión.


La ventaja de proporcionar en tiempo real la potencia consumida, es que nos permite mediante la conexión y desconexión de los diferentes elementos conocer el consumo de cada uno de ellos. Todos los datos adquiridos (cada segundo) son almacenados en servidores de Mirubee para poder ser visualizados mediante la APP correspondiente en SmartPhone.

En definitiva un Analizador de Redes de nivel doméstico. Con estas funciones para nosotros, Aulamoisan, ya sería suficiente para poder controlar los consumos y tomar decisiones para reducir la factura de energía eléctrica. Pero Mirubee va mucho más allá:

  1. Realiza el análisis de los datos y desagrega los consumos permitiendo con únicamente dos sensores conocer el consumo de aparatos individuales (cocina, horno, microondas, lavavajillas, etc.).
  2.  No sólo permite disponer de la evolución del consumo, sino que analiza (de forma automática) estos datos para optimizar nuestra tarifa de energía eléctrica (ya no necesitamos un ingeniero que analice estos consumos):
    • Ajusta la potencia contratada
    • Sugiere cambio de discriminación horaria
    • Propone hábitos de consumo


En Aulamoisan estamos claramente sorprendidos y admirados por este sencillo producto que sin duda permitirá ahorrar mucho en la factura eléctrica en una instalación doméstica. Eso sí, necesita disponer de Internet para su funcionamiento, y es imprescindible para conocer la evolución del consumo (y la desagregación y la optimización) la conexión a los servidores de Mirubee, con lo que existe una cierta dependencia con esta empresa. Más información de este producto en http://www.mirubee.com/.

En definitiva, consideramos muy recomendable la monitorización del consumo de energía eléctrica.