Instrumentación y caracterización de prototipo undimotriz a escala con unidad de extracción de potencia basada en un mecanismo de rectificación del movimiento

Abstract

El presente trabajo se enmarca dentro de un proyecto de investigación que centra su estudio en un prototipo a escala 1:10 de un convertidor undimotriz. Por un lado, un motor de corriente continua de imán permanente es el encargado de emular la energía mecánica que provendría de un convertidor primario. Por otro lado, se encuentra la unidad de extracción de potencia, conformada por una cadena de transmisión que rectifica el movimiento y aloja volantes de inercia, y por un generador sincrónico de imanes permanentes y flujo axial. Los objetivos principales de esta tesis son: describir los comportamientos dinámicos de las máquinas eléctricas por medio de modelos electromecánicos; caracterizar los torques de pérdidas y determinar las propiedades mecánicas de las distintas porciones de la cadena de transmisión; y medir las magnitudes eléctricas y mecánicas del espécimen olamotriz. Inicialmente, se estudiaron la conformación y el principio de operación del mecanismo que integra la cadena de transmisión y que cumple la función de transformar el movimiento bidireccional de entrada en uno unidireccional de salida. Asimismo se analizó el fenómeno transitorio que se produce al excitarse la entrada del sistema de extracción de potencia con una velocidad sinusoidal. Seguidamente se determinaron modelos eléctricos apropiados para los artefactos eléctricos. Se identificaron y formularon las pérdidas asociadas a las conversiones de potencia en estos aparatos. Se expresaron matemáticamente los torques que representan las anteriores potencias de pérdidas y se plantearon modelos mecánicos para las máquinas eléctricas. Luego se modelaron los torques de pérdidas en las partes de la cadena de transmisión capaces de ser rotadas en uno y en los dos sentidos. Posteriormente, se diseñó el sistema de medición de las magnitudes eléctricas y mecánicas del ejemplar del convertidor. Como paso siguiente, se efectuaron ensayos en busca de cuantificar los parámetros de los modelos eléctricos de los artefactos eléctricos. Por otra parte, se realizaron experimentos sobre el prototipo a escala a fin de precisar los torques de pérdidas de todas sus fracciones. Se calculó el momento de inercia de cada segmento de la cadena de transmisión por medio de un programa de computadora. Finalmente, se llevaron a cabo pruebas para evaluar los momentos de inercia de los aparatos eléctricos y para obtener valores empíricos contrastables con los resultados conseguidos mediante el uso del programa informático. En conclusión, en esta tesis se obtuvieron modelos electromecánicos que describen las actuaciones dinámicas de las máquinas impulsora y generadora de energía eléctrica. También se lograron caracterizar los torques de pérdidas y determinar las propiedades mecánicas de las partes de la cadena de transmisión con uno y dos sentidos de rotación posibles. Adicionalmente, se desarrolló la instrumentación del prototipo undimotriz. Mail del autor Luciano N. Montanelli <lucianomontanelli@gmail.com>