UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS

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TRABAJO CAMPOS ELECTROMAGNETICOSProfesores: Francisco Santamara, Alexander AlarcnENTREGA 1. Diseo y clculo de motor trifsico sincrnico

FECHA MXIMA DE ENTREGA: 4 de noviembre de 2011, 11:59 PMEl trabajo a realizar busca aplicar los conceptos de campos electromagnticos que se han trabajado en el curso hasta el momento. Con los conceptos de campo magntico, fuerza y par se deben realizar los clculos iniciales para el diseo del motor.Este trabajo debe realizarse OBLIGATORIAMENTE en grupos de 3 personas, los cuales sern los mismos con los que se desarrolle la fase final del proyecto.PRESENTACINEl trabajo se debe presentar de manera escrita incluyendo: objetivos, breves conceptos tericos, clculo y deduccin de las ecuaciones para los parmetros a estimar, graficas obtenidas a partir de las ecuaciones y anlisis de los resultados.Adicionalmente se deben anexar las memorias de clculo en Excel y/o matlab (cdigos usados para los clculos)Conceptos generales a incluir

Principio de funcionamiento del motor sincrnico. Usos comunes del motor y/o generador sincrnico.Ecuaciones caractersticas para clculo de velocidad, par, potencias, prdidas magnticas, prdidas elctricas

Aspectos a calcular

Calculo de campo magntico giratorio:Asumiendo una configuracin de bobinas trifsicas distribuidas con una separacin de 120 grados mecnicos dentro del motor, calcular el campo magntico (en funcin del tiempo) que genera cada una de las bobinas, representar el campo en forma vectorial teniendo en cuenta la posicin mecnica que tiene cada bobina. Una vez representados los campos de cada bobina en forma vectorial calcular el campo magntico giratorio (Campo magntico total). En el clculo del campo magntico se debe tener magnitud y ngulo hasta que se complete un giro de 360 grados en el campo.

Dibujar el vector de campo magntico giratorio en al menos 10 posiciones diferentes e indicar cual es la direccin en la cual se mueve.

Calcular cual es la velocidad a la cual se mueve el campo en ciclos/seg, rad/seg, revoluciones/min.RECOMENDACIONES:

Se debe asumir un valor de I(t) para cada una de las bobinas

Asumir el nmero de espiras de cada bobina

Asumir un valor inicial de permeabilidad magntica relativa para el ncleo de las bobinas.

Suponer que el campo magntico dentro de la bobina es igual al campo fuera de la bobina (en el espacio del rotor) Para el clculo se debe realizar un programa en Excel o matlab (preferiblemente matlab) de manera que se puedan cambiar las variables usadas.Clculo de par ejercido en el rotor de la mquina

Para el diseo y construccin del motor sincrnico que se debe presentar al finalizar el curso es necesario conocer todas las ecuaciones y variables que influyen en el funcionamiento del mismo, de tal manera que se adquieran los conocimientos que permitan determinar qu variables son las ms importantes, cules de ellas se pueden o deben modificar y cules se pueden asumir constantes. El objetivo es que a partir de pocas variables se pueda hacer una primera aproximacin al comportamiento esperado del motor. En este sentido en esta tarea se estudiarn las ecuaciones requeridas para el clculo del motor, las cuales se deben introducir en una hoja de clculo (Excel) o en un programa (Matlab) de tal forma que sus parmetros se puedan modificar de acuerdo a las necesidades del proyecto.

Para esta entrega la distribucin de las bobinas trifsicas en el rotor es igual que la distribucin de las bobinas en el estator. Conociendo esto se debe calcular:

Geometra y caractersticas de las espiras para las bobinas de rotor y estator (ancho, longitud, radio, rea)

Calcular H, B, Flujo magntico dentro del ncleo del estator y dentro del ncleo del rotor generado por cada espira y por la bobina completa.

Calcular el momento magntico de cada espira y el momento magntico total que cada bobina genera.

Calcular la fuerza magntica y el par que cada bobina del estator produce sobre las espiras giratorias (bobinas del rotor). Plantear las ecuaciones en funcin del ngulo que hay entre el campo magntico B(t) y la direccin normal a la espira (bobina del rotor) y en funcin de las corrientes del estator I(t).Calcular el par total que se genera sobre el rotor.Plantear las ecuaciones necesarias para el clculo de aceleracin angular de la mquina, velocidad angular de la mquina y velocidad de la mquina en RPM.

RECOMENDACIONES:

Se debe asumir el valor de Idc a inyectar al rotor en cada una de las bobinas (este parmetro es fundamental para el clculo del calibre del conductor) Asumir el nmero de espiras de cada bobina del rotor

Usar el mismo valor de permeabilidad relativa que en el estator Suponer que el campo magntico producido por el estator es igual dentro del rotor y que el campo magntico Bdc del rotor es constante Para el clculo se debe realizar un programa en Excel o matlab (preferiblemente matlab) de manera que se puedan cambiar las variables usadas

Diagrama gua para indicar la configuracin y distribucin con la cual se deben trabajar las bobinas en el estator. Cada bobina se divide en dos partes. Ej: Bobina A= A1+A2 A1

A2

C1

C2

B2

B1

Ba(t)

Bb(t)

Bc(t)