Análisis del arranque de motores de inducción de gran capacidad conectados a redes de distribución usando el dominio armónico extendido

Abstract

Tools based on the expansion of functions through orthogonal series have played an important role in solving a wide range of problems, both physical and design-related. In recent years, such tools have been applied to the analysis of Electrical Power Systems, with emphasis on those that are characterized by periodic behavior. In this case is applied to no-linear systems that not present a behavior necessarily periodic, as it is the case of the induction motor in their transient regime. Examples of these tools include Operational Matrices, Dynamic Phasors, and Extended Harmonic Domain (EHD), which is formulated on the basis of the other two. Now then, the incorporation of electromechanical devices into electrical networks, such as induction motors, can cause a decrease in the level of voltage in the network, and thus generate technical and economic difficulties that arise primarily from the globalized use of apparatus that are sensitive to voltage depressions. It is for this reason that they continue to be a topic of interest for many researchers in the area of Electrical Power Systems. This study presents a technique for the analysis of those Electrical Power Systems that are capable of incorporating into their nodes non-linear devices characterized by dynamic behavior, such as the induction motor, in their transient regime. The technique is based on EHD, whose principle advantage consists in obtaining a general purpose computing tool capable of solving systems that have the properties mentioned above. The simulator developed allows us to ascertain a comparison between the results obtained using the technique based on Extended Harmonic Domain and those generated through the use of an alternative program elaborated using the Simulink platform of the MatLab library.

Las herramientas basadas en la expansión de funciones a través de series ortogonales, han jugado un papel importante en la solución de una amplia gama de problemas, tanto físicos como de diseño. En los últimos años se han aplicado al análisis de sistemas eléctricos de potencia, haciendo énfasis en aquellos que presentan un comportamiento periódico. En éste caso se aplican a sistemas no-lineales que presentan un comportamiento no necesariamente periódico, como es el caso del motor de inducción en su régimen transitorio. Entre estas herramientas se puede encontrar a las Matrices Operacionales, los Fasores Dinámicos y el Dominio Armónico Extendido, formulado en base a los dos anteriores. Ahora bien, la incorporación de dispositivos electromecánicos en las redes eléctricas, como son los motores de inducción de gran capacidad, pueden provocar un decremento en el nivel de voltaje de la red, lo que ha generado inconvenientes técnicos y económicos, debido principalmente al uso globalizado de aparatos sensibles a las depresiones de voltaje, por lo cual han sido y seguirán siendo tema de interés para muchos investigadores del área de los sistemas eléctricos de potencia. En este trabajo, se presenta una técnica para el estudio de sistemas eléctricos de potencia, que pueden incorporar en sus nodos dispositivos no lineales con un comportamiento dinámico, tal como el motor de inducción en su régimen transitorio. La técnica esta basada en el DAE, cuya principal ventaja es la obtención de una herramienta computacional generalizada capaz de resolver sistemas con las características antes mencionadas. El simulador desarrollado, permite obtener una comparación entre los resultados obtenidos mediante la técnica basada en el Dominio Armónico Extendido, y los arrojados a través de un programa alterno realizado en la plataforma del Simulink, librería del MatLab.