Teoría, Modelado y Simulación de Máquinas eléctricas

En este curso aprenderás la teoría para comprender el principio de funcionamiento de las máquinas eléctricas. El modelado, es decir, la obtención de las ecuaciones matemáticas que describen su comportamiento. Así como la simulación, o sea, la implementación de dicho modelo para el análisis de algún caso de estudio de interés. En particular, te explicaré el uso de Matlab, Simulink y del programa de transitorios electromagnéticos ATP-EMTP.

Aprenderás a usar Matlab, pues lo utilizamos para la resolución de todos los ejemplos y casos de estudio. También te mostraré la forma de solucionar sistemas de ecuaciones diferenciales mediante el método numérico de Runge Kutta de cuarto orden.

Además podrás descargar todos los archivos para que puedas correr las simulaciones desde tu computadora.

El curso se compone de 6 módulos, estructurados de manera secuencial.

En el primer módulo se cubren los aspectos del modelado en general poniendo énfasis en el hecho de que el grado de detalle del modelo matemático depende del caso de estudio de interés. También se muestra una introducción al uso del software Matlab simulink, demostrándose su poder como herramienta de simulación.

En el segundo módulo se muestran las ecuaciones que permiten la representación de estructuras electromagnéticas tridimensionales, por medio de circuitos magnéticos de una dimensión; así como los conceptos que serán de utilidad para el resto del curso.

El siguiente módulo se dedica al estudio de los transformadores, eligiendo esta como nuestra primera máquina eléctrica de estudio, por ser una transición directa de los circuitos magnéticos. En esta parte se presentan los principios de funcionamiento y las ecuaciones que describen matemáticamente a los transformadores monofásicos y trifásicos. También se muestra la implementación del modelo matemático mediante su simulación en Simulink, utilizando el método numérico de integración Runge Kutta en Matlab y usando también el software ATPDraw.

El generador eléctrico es el elemento más importante del sistema eléctrico de potencia, y es por ello que hay que conocerlo a detalle, su principio de funcionamiento, su modelo matemático, su circuito equivalente, y su desempeño dinámico y es precisamente éste el objetivo del cuarto módulo del curso, conocer a fondo a la máquina síncrona y su desempeño tanto en estado estable como transitorio, para lo cual se presentan dos casos de estudio, uno correspondiente a la estabilidad del ángulo del rotor ante pequeños disturbios, y el otro sobre estabilidad transitoria.

En el quinto módulo estudiaremos la máquina de inducción, que es la que se emplea en los sistemas de generación eólica. Se obtiene su modelo matemático en estado estable y dinámico. Se presentan scripts de Matlab para la determinación de los parámetros de la máquina y para la obtención de la curva del par de salida en función de la velocidad.

El último módulo se dedica al estudio de la máquina de CD. Se muestra el circuito equivalente, el modelo matemático y las formas de conectar el devanado de campo, para obtener una variedad de características de salida