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Simulación del Campo Magnético y Rendimiento de Torque-Velocidad de un Motor de Inducción de Jaula de Ardilla Monofásico: Un Enfoque FEM y Experimental

Autores: Barzola, Jhonny; Chandi, Jonathan

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Simulación del Campo Magnético y Rendimiento de Torque-Velocidad de un Motor de Inducción de Jaula de Ardilla Monofásico: Un Enfoque FEM y Experimental


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Estudio
Motor
Simulación
Par-velocidad
Experimental
FEMM

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 30

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este estudio presenta una investigación detallada de las características de par-velocidad de un motor de inducción monofásico de jaula de ardilla (SPSCIM) de WEG de (1/2 hp), 110/220 V a 60 Hz. El objetivo principal fue derivar el circuito equivalente del motor y validar sus curvas de rendimiento a través de análisis de elementos finitos (FEA), simulación utilizando MATLAB/Simulink y pruebas experimentales. Se realizaron simulaciones de elementos finitos utilizando el software FEMM (Método de Elementos Finitos Magnéticos) para modelar la distribución del flujo magnético dentro del estator y el rotor del motor. Estas simulaciones, basadas en las dimensiones del motor y los datos de la placa de características, proporcionaron información esencial sobre el comportamiento electromagnético, incluyendo la densidad de flujo y los efectos de saturación, que son cruciales para predicciones precisas de las curvas de par-velocidad. Para la validación experimental, se realizaron pruebas bajo condiciones de circuito abierto y rotor bloqueado a través de una máquina universal como emulador de carga. Las características de par-velocidad se determinaron utilizando el método de Suhr y el enfoque clásico, comparando las curvas resultantes con las mediciones experimentales. Se midieron voltaje y corriente utilizando medidores AC PZEM-004T y DC PZEM-017, mientras que la velocidad del rotor se monitoreó con un sensor de efecto Hall (A3144). Los resultados revelaron un fuerte acuerdo entre las simulaciones de FEM, el método de Surh y los datos experimentales, demostrando la fiabilidad y precisión de los métodos de simulación y analíticos combinados para modelar el rendimiento del motor. Las estimaciones utilizando los métodos clásico y de Suhr, las simulaciones de Simulink y FEMM arrojaron bajos porcentajes de error, en su mayoría por debajo del 2%. Sin embargo, en la simulación de FEMM, la resistencia del rotor mostró un error mayor de alrededor del 20% debido a la falta de datos sobre el número exacto de vueltas de bobinado, un parámetro modificable que se puede corregir mediante ajustes adicionales en la simulación. Las curvas de par-velocidad obtenidas a diferentes niveles de voltaje mostraron una excelente correlación, confirmando la efectividad del enfoque propuesto para caracterizar el comportamiento operativo del motor.

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