SEMINARIO_DE_TESIS[1]

8/16/2019 SEMINARIO_DE_TESIS[1]

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“Año de la consolidación del Mar de Grau”

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

“Estudio Del Ahorro Energético Usando La Modulación Por

Ancho De Pulso En Un Motor Asíncrono Trifásico”/

CAMAYO GARCIA Mirco Frido

TE!

PA"A #PTA" EL T$TUL# P"#%E!#&AL DE !&'E&!E"# ELE(T"!(!TA

(iudad Uni)ersitaria* +, de Ma-o del +.0



+

DEDICATORIA

+

A mis padres y hermanos que en las buenas y malas

siempre estuvieron ahí presentes.

A todas las personas que me alentaron a no bajar los

brazos para poder cumplir con mis metas trazadas.



,

AGRADECIMIENTOS

Un agradecimiento muy especial a mis padres, que me apoyaron en todo

momento con sus consejos y colaboración incondicional.

También deseo dar las gracias a todas las personas que de alguna u otra orma

han colaborado con sus ideas, sabios consejos o simplemente brind!ndome su

apoyo durante todo el transcurso de mi carrera y especialmente en el desarrollo

de esta Tesis.

,



1

$&D!(E

"#"$%AT&'$A22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222+ A('A"#%$)$#*T&+22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222,$&D!(E22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222221

%A-TU& $22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222223A*T#A)$#*T& "# '&/#)A22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222230.0. "#+%'$%$1* "# '&/#)A22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222230.2. 3&')UA%$1* "# '&/#)A22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222224

2+22 P"#5LEMA EPE($%!(#22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222240.4. &/5#T$6&+22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222224

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0.7. 5U+T$3$%A%$1*2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222280.8. 9$1T#+$+:22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222228

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+222 A&TE(EDE&TE !&TE"&A(!#&ALE22222222222222222222222222222222222222222222222222.+22+2 DE%!&!(!:& DE T<"M!&#222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222++22,2 DE%!&!(!:& DE 7A"!A5LE2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222,+2212 #PE"A(!#&AL!=A(!:& DE 7A"!A5LE22222222222222222222222222222222222222222222221+2232 9!P:TE!>222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222223

2.2. /A+#+ T#1'$%A+222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222223+2+22 M#T#" A$&("#&#2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222223+2+2+2 "E(T!%!(AD#" T"!%?!(#2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222224+2+2,2 !&7E"#" T"!%?!(#2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222228+2+212 M#DULA(!:& P#" A&(9# DE PUL# @PMB222222222222222222222222222222222;+2+232 M!("#(#&T"#LAD#"2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222+.

%A-TU& $$$222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222+)#T&"&&(-A "# A $*6#+T$(A%$1*2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222+4.0. #*3&;U#22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222+4.2. T$&222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222+4.4. *$6#2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222+4.7. )<T&"&+2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222++

4.8. A";U$+$%$1* "# "AT&+2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222++,2322 P#5LA(!:&2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222++,232+2 MUET"A2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222++

5!5L!#'"A%$A22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222+1

1



3

CAPÍTULO I

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

os motores asíncronos tri!sicos son en la actualidad una herramienta

importante en la industria. "e hecho, en aquellas !bricas donde todas las

operaciones uncionan con energía eléctrica, las operaciones con motores

tri!sicos son la columna vertebral de todos los procesos. ero para que estos

motores sirvan y sean de verdad =tiles en éstas industrias se requiere adecuar

sus ejes a otros aparatos mec!nicos o eléctricos que realizan trabajos

especíicos> muchas de éstas m!quinas requieren control sobre la velocidad de

uncionamiento, por ende, un regulador de velocidad del motor.

)!s del ?@ de la energía eléctrica demandada en la actualidad es consumida

por motores eléctricos. or esto, uno de los puntos m!s relevantes para la

industria en general ha sido estudiar el conjunto motorBcarga y tratar de optimizar

el proceso completo. o normal es encontrarse con motores que trabajan en

condiciones de carga variable Clíquidos, pesos, gases, etc.D.

"espués de los motores eléctricos, las bombas y los ventiladores son las

m!quinas m!s utilizadas en el mundo. #sto signiica que una combinación de

motor y bomba, o de motor y ventilador, constituyen !reas importantes en que el

3



0

uso de la energía puede hacerse m!s eiciente. Así, hay una gran cantidad de

ventajas que se pueden lograr, en parte asegurando que el sistema esté

correctamente dimensionado, y en parte us!ndolo racionalmente. &tros tipos de

cargas Celevadores, gr=as, compresores, transportadores, m!quinas herramienta,

eEtrusoras, m!quinas teEtiles, etc.D también orecen actualmente un importante

campo para el ahorro, utilizando adecuadamente equipos eicientes.

Un !rea que brinda grandes oportunidades de ahorro es en los casos en que se

controla el lujo de agua o de aire por métodos de estrangulamiento Cv!lvulas o

compuertasD y se sustituye por métodos en que se varía la velocidad del motor

que acciona la bomba.

#l método m!s eicaz y eiciente para la variación de velocidad es hoy en día el

uso de variadores de recuencia aplicados a los motores, principalmente aquellos

que emplean el principio de control por modulación del ancho de pulso CF)D.

#n la industria eEisten preocupaciones por los elevados costos de los circuitos

variadores de recuencia, pero no hay una plena consideración sobre el ahorro

que estos pueden representar en la industria o en el rubro en el que el motor

requerido este trabajando. #n la actualidad la mayor parte de procesos de

producción son automatizados y por ello es necesario un estudio de sobre el

ahorro que se pueda obtener con el in de minimizar los gastos de operación y

maEimizar las ganancias.

as empresas actuales buscan la eiciencia de sus procesos productivos, pero

también el aumento en su economía y para ello tratan de contar con un sistema

moderno de mando y control de sus m!quinas eléctricas que sea eiciente y

económico con el in de realizar buenos trabajos y maEimizar sus ganancias

reduciendo sus costos de producción. También se desea implantar la

automatización en sus procesos productivos, de manera que las m!quinaseléctricas, especíicamente sus motores, uncionen cumpliendo sus programas de

accionamiento. "e modo que requieren de un sistema coniable y a su vez

sencillo de uso general entre los operadores técnicos, adem!s el costo de esto

debe ser rentable para su implementación.

0



4

1.1.1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

%onsiderando la demanda de la reducción del consumo de energía en los

motores asíncronos tri!sicos se ormuló el siguiente problema principal:

1.1.2. PROBLEMA GENERAL

G%u!nta energía se ahorra al usar una alimentación con modulación de ancho de

pulsos en un motor asíncrono tri!sico operando a las condiciones ambientales de

9uancayoH

1.1.3. PROBLEMAS ESPECÍFICOS

• G%u!nto es la energía m!Eima que se puede ahorrar sin que el motor asíncrono tri!sico pierda eicienciaH

• G%u!l es la relación entre la recuencia del ancho de pulso y la energía

que se ahorraH

• G%u!nto inluye las condiciones ambientales de 9uancayo en el

uncionamiento de un motor asíncrono tri!sico alimentado con tensión

modulada por ancho de pulsosH

1.2. OBJETIVOS

1.2.1. OBJETIVO GENERAL

"eterminar la energía que se ahorra al alimentar con modulación de ancho

de pulso a un motor asíncrono tri!sico operando en las condiciones

ambientales de 9uancayo.

1.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

os objetivos especíicos del estudio son:

• %omparar los circuitos moduladores de ancho de pulso para la aplicación

de ahorro energético en el motor.

• %alcular el porcentaje m!Eimo de energía ahorrable del motor asíncrono

tri!sico sin que este reduzca su eiciencia.

4



8

• "einir cuanto inluye las condiciones ambientales de 9uancayo en un

motor asíncrono tri!sico que es alimentado con una tensión modulada por

ancho de pulsos.

1.3. JUSTIFICACIÓN

#l desarrollo de las ciencias de sistemas y computación ha permitido simpliicar

muchas de las tareas que el hombre suele realizar, ya sea en el diseIo de

circuitos electrónicos, c!lculos matem!ticos, almacenamiento de inormación,

entre otros. #n esta tendencia, actualmente nos encontramos en la posibilidad de

usar tecnologías sumamente =tiles para optimizar los procesos realizados en

industrias, reducir costos de operación y maEimizar ganancias. o cual conlleva a

realizar estudios para veriicar la importancia de la modulación del ancho de pulso

y veriicar sus beneicios. +iendo uno de ellos la posibilidad de ahorro energético

al ser usado en la alimentación de motores asíncronos tri!sicos, los cuales son

muy usados en la industria. #ste ahorro energético hace posible ahorro monetario

debido a que el motor en mención consumir! menos energía, y dependiendo del

gasto que representa el motor en operación, el ahorro ser! mas signiicativo ya

que el ahorro ser! proporcional a la energía que el motor en mención consume.

%on el desarrollo de la investigación, los resultados pretenden obtener un

porcentaje de ahorro de energía m!Eimo que se puede obtener al alimentar un

motor asíncrono tri!sico con una tensión que ser! mediante pulsos modulados a

cierta recuencia y operando bajo las condiciones ambientales de 9uancayo.

1.4. HIPÓTESIS:

1.4.1. HIPÓTESIS GENERAL

a aplicación de la modulación por ancho de pulso en la tensión de

alimentación de motores asíncronos tri!sicos inluye en la reducción del

consumo de energía y esto a su vez los gastos de operación del mismo.

8



;

1.4.2. HIPÓTESIS ESPECIFICAS

• a implementación de la modulación del ancho de pulso en motores

asíncronos tri!sicos en posible debido a los avances tecnológicos enrectiicadores e inversores de potencia.

• a potencia del motor incide en el ahorro m!Eimo posible que se puede

obtener sin disminuir la eiciencia del motor asíncrono tri!sico.

• as condiciones ambientales de 9uancayo inluyen en la operación del

sistema de alimentación por ancho de pulsos a un motor asíncrono

tri!sico.

;



.

CAPITULO II

MARCO TEÓRICO

2.1. ANTECEDENTES

2.1.1. ANTECEDENTES INTERNACIONALES

• DÍAZ (2!" en su tesis titulada A$%A%$1* "# U* $*6#'+&'

)UT$*$6# %&)& 6A'$A"&' "# 3'#%U#*%$A "# U* )&T&' "#

$*"U%%$1* T'$3J+$%&. +e logró un rango de velocidades entre 08 y K@@

L')M, con tiempos de respuesta al escalón de 0 LsegundosM y una

respuesta a perturbaciones de 2 LsegundosM. #stos tiempos tan lentos se

debieron undamentalmente a las limitaciones de voltaje del inversor y a la

poca capacidad de corriente de las uentes bidireccionales utilizadas.

uego de realizadas las pruebas inales se pudo corroborar el adecuado

uncionamiento del control implementado y la calidad de las tensiones

sinusoidales que esta topología de inversor entrega. %laramente mucho

mejores que las seIales de los inversores de dos niveles. +i bien el motor

no logró alcanzar su m!Eimo torque ni velocidad, se debió principalmente a

que el inversor construido en el laboratorio no superaba los ?@ 6rms,

mientras que el motor utilizado en las pruebas inales tenía una tensión

.



nominal de 4N@ 6rms. #sta situación se podría mejorar a uturo

construyéndose un inversor adecuado o cambiando el motor, pero siempre

utiliz!ndose uno de devanados independientes, dada la menor cantidad de

uentes lotantes que esta coneEión necesita.

• PES#NTEZ (212" en su tesis que tuvo por título O"$+#P& Q

%&*+T'U%%$1* "# U* )1"U& "# A/&'AT&'$& %&* 6A'$A"&'

"# 3'#%U#*%$A A'A # %&*T'& "# U* +$+T#)A "# /&)/#& Q

"#T#')$*A%$1* "# A9&''& #*#'(<T$%&.R recomendó: Tener en

cuenta que las entradas analógicas del variador utilizadas, sean las

correctas. "e utilizar, en este caso, las entradas para inversión de giro,

puede causarse daIos a la bomba. #sperar cinco minutos para permitir

que se descarguen los condensadores antes de comenzar cualquier

trabajo de instalación en el equipo.

• SU#REZ (1$$" en su tesis titulada O"$+#P& Q %&*+T'U%%$1* "# U*

#;U$& "$"J%T$%& A'A # A*J$+$+ #S#'$)#*TA "#

'#%T$3$%A"&'#+ %&*T'&A"&+, Q +$+T#)A "# %&*T'& "#

6#&%$"A" A'A )&T&'#+ "# %&''$#*T# %&*T$*UAR recomienda

ver los manuales de los motores antes de su manipulación para no tener

posteriores percances.

• JACHO (212" en su tesis titulada O"$+#P& # $)#)#*TA%$1* "#

U*A "#)&+T'A%$1* 'J%T$%A #* # A/&'AT&'$& "#

)J;U$*A+ #<%T'$%A+ UT$$A*"& # 6A'$A"&' "# 3'#%U#*%$A

%&)& 3U#*T# "# A9&''& "# #*#'(-AR adem!s de indicar que sedebe de conocer y estudiar bien los tipos de variadores para desarrollar un

equipo óptimo para ser aplicado en el lugar necesitado, nos muestra que

un demo de comprobación es muy uncional y practico que siendo

manejado con responsabilidad, ayudara a tener un concepto claro como

una alternativa muy eicaz para tener éEito en el ahorro de energía y en el

proceso industrial que en su momento pueda presentarse,

transorm!ndose en una herramienta muy eicaz para el ingeniero

electricista.



+

• JORNET (2!" en su tesis titulada O%&*T'$/U%$1* A #+TU"$& "#

A+ &*"A+ "# %A)& A')1*$%& Q A+ #'"$"A+ A"$%$&*A#+

;U# +# &'$($*A* #* &+ )&T&'#+ #<%T'$%&+ "# $*"U%%$1*

A+-*%'&*&+ A$)#*TA"&+ %&* %&*6#'T$"&' "# 3'#%U#*%$A

#* )&"UA%$1* "# A*%9& "# &+ $)U+&+R nos indica que la

evaluación del origen de las pérdidas y su distribución en los motores

alimentados con convertidor de recuencia. A tal in, se emplea el método

de los elementos initos para evaluar las pérdidas armónicas Cel

desplazamiento de la corriente en los conductores del rotor y las pérdidas

en el hierroD y un método eEperimental basado en el an!lisis armónico

C)AAD que permite la determinación de las pérdidas dependientes de la

carga en el hierro y en el cobre.

2.1.2. DEFINICIÓN DE T%RMINOS

• )otor Asíncrono Tri!sico: os motores asíncronos o de inducción son un

tipo de motor de corriente alterna en el que la corriente eléctrica del rotor

necesaria para producir torsión es inducida por inducción electromagnéticadel campo magnético de la bobina del estator. or lo tanto un motor de

inducción no requiere una conmutación mec!nica aparte de su misma

eEcitación o para todo o parte de la energía transerida del estator al rotor,

como en los universales, "% y motores grandes síncronos. #l primer

prototipo de motor eléctrico capaz de uncionar con corriente alterna ue

desarrollado y construido por el ingeniero *iola Tesla y presentado en el

American $nstitute o #lectrical #ngineers Cen espaIol, $nstituto Americanode $ngenieros #léctricos, actualmente $###D en 0NNN.

• F): Una seIal de modulación por ancho de pulsos CF)D se caracteriza

por una recuencia V 0WTpXm y dos niveles de seIal, los cuales son

llamados alto y bajo. Un nuevo periodo de F) empieza en cada tiempo

T, donde es entero. "urante cada periodo, no eEiste un lanco de subida

seguido de un lanco de bajada, o no hay lancos en absoluto Cla seIal no

se queda en alto o bajo durante todo el periodoD. #l tiempo durante el cual

la seIal esta en alta es llamada como ancho de pulso T y puede ser

+



,

dierente en cada periodo. a relación d V TWTpXm se llama duty cycle.

C0D

• )icrocontrolador: Un microcontrolador ejecuta las instrucciones de un

programa en su lenguaje de m!quina. #l lenguaje o código de maquina esel constituido por los códigos binarios de las instrucciones que pueden

ejecutar el microcontrolador> es por tanto, un lenguaje binario, de unos y

ceros. #n el lenguaje de m!quina, cada instrucción de un programa est!

ormado por un grupo de dígitos binarios. C2D

2.1.3. DEFINICIÓN DE VARIABLES

• VARIABLE INDEPENDIENTE (&"

)odulación por ancho de pulsos

• VARIABLE DEPENDIENTE

)otor asíncrono tri!sico

,



1

2.1.4. &#'A%$&*A$A%$1* "# 6A'$A/#+

6ariables "imensiones $ndicador $nstrumentosM')*+,-/ 0'

+/,' 0)*'

D5. C'/,06)+*:

#s aquella técnica en

la que se modiica el

ciclo de trabajo de una

seIal periódica.D5. O0+,-'/+*:

#l ciclo de trabajo se

modiicara por medio

de un circuito con

microcontroladores.

%iclo de Trabajo • Tensión eicaz

• 3recuencia

• 6oltimetro

• 3recuencímetro

M'6' +7/,'/'6-58-,':D5. C'/,06)+*:)otor accionadomediante un inductor ycuya velocidad desincronismo esdierente a la del rotor.D5. O0+,-'/+*:+e tomaran lasmedidad de potencia,

tensión y corrientemediante losinstrumentos.

otencia

Tensión

%orriente

• otencia

Activa

consumida

• 6atímetro

• 6oltímetro

• Amperímetro

1



3

2.1.!. HIPÓTESIS:

2.1.!.1. HIPÓTESIS GENERAL

a aplicación de la modulación por ancho de pulso en la tensión de

alimentación de motores asíncronos tri!sicos inluye en la reducción del

consumo de energía y esto a su vez los gastos de operación del mismo.

2.1.!.2. HIPÓTESIS ESPECIFICAS

• a implementación de la modulación del ancho de pulso en motores

asíncronos tri!sicos en posible debido a los avances tecnológicos en

rectiicadores e inversores de potencia.

• a potencia del motor incide en el ahorro m!Eimo posible que se puede

obtener sin disminuir la eiciencia del motor asíncrono tri!sico.

• as condiciones ambientales de 9uancayo inluyen en la operación del

sistema de alimentación por ancho de pulsos a un motor asíncrono

tri!sico.

2.2. BASES TEÓRICAS

2.2.1. MOTOR ASÍNCRONO

os motores asíncronos o de inducción son un tipo de motor de corriente alterna

en el que la corriente eléctrica del rotor necesaria para producir torsión es

inducida por inducción electromagnética del campo magnético de la bobina del

estator. or lo tanto un motor de inducción no requiere una conmutación

mec!nica aparte de su misma eEcitación o para todo o parte de la energía

transerida del estator al rotor, como en los universales, "% y motores grandes

síncronos. #l primer prototipo de motor eléctrico capaz de uncionar con corriente

alterna ue desarrollado y construido por el ingeniero *iola Tesla y presentado en

el American $nstitute o #lectrical #ngineers Cen espaIol, $nstituto Americano de

$ngenieros #léctricos, actualmente $###D en 0NNN.

3



0

#l motor asíncrono tri!sico est! ormado por un rotor, que puede ser de dos

tipos: aD de jaula de ardilla> bD bobinado, y un estator, en el que se encuentran las

bobinas inductoras. #stas bobinas son tri!sicas y est!n desasadas entre sí 02@Y

en el espacio. +eg=n el Teorema de 3erraris, cuando por estas bobinas circula un

sistema de corrientes tri!sicas equilibradas, cuyo desase en el tiempo es

también de 02@Y, se induce un campo magnético giratorio que envuelve al rotor.

#ste campo magnético variable va a inducir una tensión en el rotor seg=n la ey

de inducción de 3araday: a dierencia entre el motor a inducción y el motor

universal es que en el motor a inducción el devanado del rotor no est! conectado

al circuito de eEcitación del motor sino que est! eléctricamente aislado. Tiene

barras de conducción en todo su largo, incrustadas en ranuras a distancias

uniormes alrededor de la perieria. as barras est!n conectadas con anillos Cen

cortocircuito como dicen los electricistasD a cada eEtremidad del rotor. #st!n

soldadas a las eEtremidades de las barras. #ste ensamblado se parece a las

pequeIas jaulas rotativas para ejercitar a mascotas como h!msters y por eso a

veces se llama Zjaula de ardillasZ, y los motores de inducción se llaman motores

de jaula de ardilla.

2.2.1.1. CONSTITUCIÓN DEL MOTOR ASÍNCRONO

a parte ija del circuito magnético CestatorD es un anillo cilíndrico de chapa

magnética ajustado a la carcasa que lo envuelve. a carcasa tiene una unción

puramente protectora. #n la parte interior del estator van dispuestos unas ranuras

donde se coloca el bobinado.#n el interior del estator va colocado el rotor, que es un cilindro de chapa

magnética ijado al eje. #n su perieria van dispuestas unas ranuras en las que se

coloca el bobinado correspondiente. #l entrehierro de estos motores es constante

en toda su circunerencia y su valor debe ser el mínimo posible.

2.2.1.2. CIRCUITOS EL%CTRICOS

0



4

os dos circuitos eléctricos van situados uno en las ranuras del estator CprimarioD

y otro en las del rotor CsecundarioD, que est! cortocircuitado. #l rotor en

cortocircuito puede estar ormado por bobinas que se cortocircuitan en el eEterior

de la m!quina directamente o mediante reostatos> o bien, puede estar ormado

por barras de cobre colocadas en las ranuras, que han de ser cuidadosamente

soldadas a dos anillos del mismo material, llamados anillos de cortocircuito. #ste

conjunto de barras y anillos orma el motor jaula de ardilla.

También eEisten motores asíncronos mono!sicos, en los cuales el estator tiene

un devanado mono!sico y el rotor es de jaula de ardilla. +on motores de

pequeIa potencia y en ellos, en virtud del Teorema de eblanc, el campo

magnético es igual a la suma de dos campos giratorios iguales que rotan en

sentidos opuestos. #stos motores mono!sicos no arrancan por si solos, por lo

cual se debe disponer alg=n medio auEiliar para el arranque Case partida,

resistencia o condensador, polo blindadoD.

2.2.2. RECTIFICADOR TRIF#SICO

Un rectiicador tri!sico o convertidor tri!sico es un dispositivo electrónico capazde convertir una corriente alterna de entrada en una corriente continua de salida,

mediante dispositivos semiconductores capaces de manejar grandes potencias

como diodos, tiristores, v!lvulas de mercurio Cusados hace m!s de 0@@ aIosD,

entre otros. #l rectiicador tri!sico cumple con la misma unción que un

rectiicador mono!sico, con la dierencia que estos rectiicadores son

alimentados por uentes tri!sicas, por lo que son m!s eicientes y pueden

manejar grandes potencias, ya que en su salida presentan menor rizado de laseIal. +on utilizados principalmente en la industria para producir voltajes y

corrientes continuos que generalmente impulsan cargas de gran potencia, como

motores "%. A pesar que estos rectiicadores presentan menos rizo que un

rectiicador convencional, en muchas aplicaciones el actor de potencia y la

distorsión armónica total de la línea se ven aectados, es por ello que se requiere

el uso de iltros de armónicos. Una de las aplicaciones en donde se presenta este

enómeno, es en los enlaces de transmisión de alto voltaje C96"%D, en donde lasestaciones de conversión cuentan con iltros de armónicos que reducen la

4



8

distorsión en la seIal que producen los convertidores, para que sea transmitida

con calidad y no se introduzcan perturbaciones a la red eléctrica.

2.2.3. INVERSOR TRIF#SICO

os inversores, o convertidores %%B%A, son un circuito utilizado para convertir

corriente continua en corriente alterna. Un inversor tiene como unción la de

cambiar un voltaje %% de entrada en un voltaje %A simétrico a la salida,

procurando que este posea la magnitud y recuencia deseada por el usuario.

os inversores tri!sicos son utilizados para la alimentación de cargas tri!sicas

que requieran corriente alterna. Algunas de las aplicaciones de estos inversores

son las siguientes:

• 3uentes de tensión alterna tri!sica sin interrupciones

• uesta en marcha de motores de corriente alterna tri!sicos

• %oneEión de uentes que producen energía en continua con las cargas

tri!sicas Cpaneles otovoltaicosD.

2.2.3.1. CLASIFICACIÓN

odemos clasiicar de orma general los inversores en:

• $nversores mono!sicos con cancelación de voltaje: se puede variar la

magnitud y recuencia del voltaje de salida, sin tener en cuenta que el

voltaje de entrada sea constante y que los interruptores no sean

controlados en F) Cmodulación de ancho de pulsoD. #sta clase de

inversores combinan las cualidades de los inversores siguientes.

• $nversores modulados en F): #n la entrada de este inversor se

encuentra un voltaje %% constante que por lo general proviene de un

puente rectiicador. a modulación de ancho de pulso F) controla la

magnitud y la recuencia del voltaje de la salida> dicha modulación

controlara los interruptores del inversor.

• $nversores de salida cuadrada: ara esta clase de inversores es necesario

controlar la magnitud de la entrada en %% para de esta manera tener

control sobre la magnitud de la salida en %A. a principal unción de esta

clase de inversor es la de controlar la recuencia de la seIal de salida.

8



;

2.2.4. MODULACIÓN POR ANCHO DE PULSOS (P9M"

a modulación por ancho de pulsos Ctambién conocida como F), siglas en

inglés de pulseBXidth modulationD de una seIal o uente de energía es una

técnica en la que se modiica el ciclo de trabajo de una seIal periódica Cuna

senoidal o una cuadrada, por ejemploD, ya sea para transmitir inormación a

través de un canal de comunicaciones o para controlar la cantidad de energía que

se envía a una carga.

#l ciclo de trabajo de una seIal periódica es el ancho relativo de su parte positiva

en relación con el período. #Epresado matem!ticamente:

a construcción típica de un circuito F) se lleva a cabo mediante un

comparador con dos entradas y una salida. Una de las entradas se conecta a un

oscilador de onda dientes de sierra, mientras que la otra queda disponible para la

seIal moduladora. #n la salida la recuencia es generalmente igual a la de laseIal dientes de sierra y el ciclo de trabajo est! en unción de la portadora.

;



+.

a principal desventaja que presentan los circuitos F) es la posibilidad de que

haya intererencias generadas por radiorecuencia. <stas pueden minimizarse

ubicando el controlador cerca de la carga y realizando un iltrado de la uente de

alimentación.

2.2.!. MICROCONTROLADOR

Un microcontrolador Cabreviado [%, U% o )%UD es un circuito integrado

programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. #st!

compuesto de varios bloques uncionales, los cuales cumplen una tarea

especíica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades

uncionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y

periéricos de entradaWsalida.

Algunos microcontroladores pueden utilizar palabras de cuatro bits y uncionan a

velocidad de reloj con recuencias tan bajas como 7 9z, con un consumo de baja

potencia CmF o microvatiosD. or lo general, tendr! la capacidad de mantenerse

a la espera de un evento como pulsar un botón o de otra interrupción> así, elconsumo de energía durante el estado de reposo Creloj de la %U y los periéricos

de la mayoríaD puede ser sólo de nanovatios, lo que hace que muchos de ellos

sean muy adecuados para aplicaciones con batería de larga duración. &tros

microcontroladores pueden servir para roles de rendimiento crítico, donde sea

necesario actuar m!s como un procesador digital de seIal C"+D, con

velocidades de reloj y consumo de energía m!s altos.

%uando es abricado el microcontrolador, no contiene datos en la memoria '&).

ara que pueda controlar alg=n proceso es necesario generar o crear y luego

grabar en la ##'&) o equivalente del microcontrolador alg=n programa, el cual

puede ser escrito en lenguaje ensamblador u otro lenguaje para

microcontroladores> sin embargo, para que el programa pueda ser grabado en la

memoria del microcontrolador, debe ser codiicado en sistema numérico

heEadecimal que es inalmente el sistema que hace trabajar al microcontrolador

+.



+

cuando éste es alimentado con el voltaje adecuado y asociado a dispositivos

analógicos y discretos para su uncionamiento.

CAPÍTULO III

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

3.1. ENFOUE

#l enoque del presente trabajo de investigación es el enoque cuantitativo puesto

que se recolectara datos para contestar preguntas de investigación y probar

hipótesis establecidas.

3.2. TIPO

#l tipo de investigación del presente trabajo ser! el de investigación aplicada

puesto que ser! la utilización de los conocimientos en la pr!ctica.

3.3. NIVEL

#l nivel de investigación que presenta este trabajo de investigación es del nivel

descriptivo, el cual consiste en la descripción de los enómenos a inestigar que en

el caso del presente trabajo es del comportamiento del motor accionado por una

tensión con modulación por ancho de pulsos.

+



+,

or ende y con todos los datos podemos calcular el tamaIo de la muestra seg=n:

+iendo:

n: TamaIo de la muestra.

p: osibilidad que la hipótesis sea verdadera.

q: C0BpD robabilidad de la no ocurrencia de la hipótesis.

e: #rror estimado por estudiar una muestra en lugar de toda la población.

: %oeiciente de coniabilidad.

#ntonces con los datos tenemos que:

or tanto se estudió 24 motores tri!sico de inducción que operan en 9uancayo

para poder sacar las estadísticas necesarias para concluir el uncionamiento de

todos los dem!s motores.

+,



+1

BIBLIOGRAFÍA

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FNDAMENTO! " A#LICACIONE! CON #IC. Madrid> (arles Parcerisas (i)it2

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