Resumen en español

El problema energético actual hace urgente realizar acciones encaminadas a reducir las pérdidas de energía en los consumidores eléctricos de uso final y en particular en los sistemas accionados con motores trifásicos de inducción cuyo consumo y demanda son de gran impacto en la industria y los servicios. Esta tesis doctoral presenta un estudio integral de la caracterización del desequilibrio de tensiones y de los efectos del desequilibrio sobre la potencia nominal del motor de inducción trifásico, usando como metodología de análisis se usa el método de componentes simetricas y el concepto matemático de simetría. Respecto a la caracterización, se realiza un análisis crítico de los índices de desequilibrio de tensiones actualmente usados, y se propone un índice de caracterización más preciso que los actuales en su relación con los efectos sobre el motor trifásico de inducción. En cuanto a la desclasificación se presenta una metodología más adecuada que la actualmente recomendada por las normas internacionales NEMA e IEC para la desclasificación de la potencia del motor de inducción. La metodología propuesta evita que se realicen desclasificaciones excesivas en las que se desperdicia potencia utilizable ó que se sobrecargue el motor reduciendo su vida útil, los resultados experimentales muestra la validez de la metodología propuesta. La tesis esta presentada en cinco capítulos en el siguiente orden: En el capitulo uno se presenta el estado del arte del tema de la investigación, el planteamiento del problema y los objetivos del trabajo, que se centran en la caracterización del desequilibrio de tensiones y en proponer curvas de desclasificación de la potencia más adecuadas que las actualmente propone la norma NEMA MG1. El segundo capitulo presenta una deducción del circuito equivalente en estado estacionario del motor de inducción en condiciones de desequilibrio, mediante el análisis matricial de máquinas eléctricas. Se muestra que la transformación de componentes simétricas es una transformación de similitud que permite desacoplar totalmente la ecuación de tensión de la máquina. El tercer capitulo se realiza un análisis crítico de los actuales índices de desequilibrio de tensiones definidos por la normas internacionales NEMA e IEC, y del factor complejo de desequilibrio de tensiones (Complex Voltage Unbalance Factor). Finalmente se propone una caracterización mas precisa del desequilibrio de tensiones relacionado con los efectos sobre el motor trifásico de inducción. Asimismo se presenta un método práctico para caracterizar el desequilibrio de tensiones a partir de mediciones en condiciones de campo. En el cuarto capitulo se presenta un análisis cuantitativo y cualitativo del efecto del desequilibrio de tensiones sobre las corrientes, las pérdidas, la eficiencia, la potencia y el factor de potencia. El capitulo cinco se muestran tres criterios para la desclasificación, estudiándose el efecto de la tensión de secuencía positiva, el factor de desequilibrio de tensiones y el ángulo entre las componentes de tensión sobre la potencia del motor. Asimismo se presentan los resultados experimentales que verifican la importancia del efecto de la secuencia positiva sobre la esclasificación de la potencia del motor, para evitar que se realicen desclasificaciones excesivas ó que se sobrecargue el motor. También se presentan recomendaciones prácticas para proteger el motor a partir de mediciones en condiciones de campo. Finalmente en el capitulo seis se presentan las conclusiones del trabajo y las recomendaciones para el desarrollo de futuros trabajos. El autor espera que los resultados de esta investigación contribuyan a un mayor entendimiento del funcionamiento del motor en condiciones de desequilibrio y permitan una operación más eficiente y confiable de los sistemas accionados con motores de inducción.