Modelado en Tiempo Real de Eccentricidad Estática, Dinámica y Mixta en Máquinas Sincrónicas de Imán Permanente
Autores: Pérez, Ramón; Cros, Jérôme; Picard, Mathieu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Modelado en Tiempo Real de Eccentricidad Estática, Dinámica y Mixta en Máquinas Sincrónicas de Imán Permanente
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Fallos
Excentricidad
PMSMs
Modelo
Simulación
Inductancias
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Los fallos de excentricidad son una de las principales causas que afectan significativamente el rendimiento de las máquinas síncronas de imán permanente (PMSM). Monitorear la excentricidad en tiempo real podría prevenir fallos al adaptar las condiciones de operación y el programa de mantenimiento cuando se detectan signos tempranos de deterioro. Este artículo propone crear un modelo de circuito de una máquina de imán permanente con una excentricidad fácilmente configurable para simulaciones y análisis en tiempo real de señales bajo diferentes condiciones de operación. La base para la construcción del modelo de circuito será la simulación de la PMSM con 49 coordenadas diferentes del centro del rotor, utilizando el análisis de elementos finitos (FEA). La presencia de excentricidad causa una variación en las inductancias, el flujo en vacío y el par de expansión dependiendo de la posición del rotor. El modelo propone el uso de interpolación bilineal (BI) para estimar la matriz de inductancia, el vector de flujo en vacío capturado por el devanado del estator y el par de arrastre debido a la presencia de los imanes en el rotor, todos ellos para cada posición del rotor. La validación se realiza comparando la precisión en los resultados de las autoinductancias de la máquina, el par y la forma de onda de voltaje en los terminales de la PMSM y el par estático de la PMSM. Los resultados del modelo de circuito se validan de dos maneras: (1) a través de simulación experimental, comparando los mismos resultados obtenidos utilizando FEA y (2) a través de experimentación práctica, produciendo una excentricidad dinámica en la máquina de 0.3 mm. Los resultados muestran que el modelo propuesto es capaz de reproducir con precisión el comportamiento de la PMSM frente a fallos de excentricidad y presenta ahorros de tiempo computacional cercanos al 99% en comparación con el tiempo de respuesta obtenido utilizando FEA. Este modelo rápido de PMSM, parametrizable según el grado de excentricidad, es la base para la simulación en tiempo real de las principales formas de onda de la máquina, como voltaje, corriente y par.
Descripción
Los fallos de excentricidad son una de las principales causas que afectan significativamente el rendimiento de las máquinas síncronas de imán permanente (PMSM). Monitorear la excentricidad en tiempo real podría prevenir fallos al adaptar las condiciones de operación y el programa de mantenimiento cuando se detectan signos tempranos de deterioro. Este artículo propone crear un modelo de circuito de una máquina de imán permanente con una excentricidad fácilmente configurable para simulaciones y análisis en tiempo real de señales bajo diferentes condiciones de operación. La base para la construcción del modelo de circuito será la simulación de la PMSM con 49 coordenadas diferentes del centro del rotor, utilizando el análisis de elementos finitos (FEA). La presencia de excentricidad causa una variación en las inductancias, el flujo en vacío y el par de expansión dependiendo de la posición del rotor. El modelo propone el uso de interpolación bilineal (BI) para estimar la matriz de inductancia, el vector de flujo en vacío capturado por el devanado del estator y el par de arrastre debido a la presencia de los imanes en el rotor, todos ellos para cada posición del rotor. La validación se realiza comparando la precisión en los resultados de las autoinductancias de la máquina, el par y la forma de onda de voltaje en los terminales de la PMSM y el par estático de la PMSM. Los resultados del modelo de circuito se validan de dos maneras: (1) a través de simulación experimental, comparando los mismos resultados obtenidos utilizando FEA y (2) a través de experimentación práctica, produciendo una excentricidad dinámica en la máquina de 0.3 mm. Los resultados muestran que el modelo propuesto es capaz de reproducir con precisión el comportamiento de la PMSM frente a fallos de excentricidad y presenta ahorros de tiempo computacional cercanos al 99% en comparación con el tiempo de respuesta obtenido utilizando FEA. Este modelo rápido de PMSM, parametrizable según el grado de excentricidad, es la base para la simulación en tiempo real de las principales formas de onda de la máquina, como voltaje, corriente y par.