Cátedra de Máquinas Eléctricas y Tecnología de Conducción
Las máquinas eléctricas constituyen la espina dorsal en el proceso de la conversión de la energía, en la generación de energía eléctrica y en los sistemas de conducción de movimiento mecánico. Los pequeños conductores responsables de determinado posicionamiento y los grandes generadores en las centrales eléctricas se basan en los mismos principios básicos de interacción eléctrica, magnética y de voltajes.
Hoy en día los generadores producen la mayor parte de la energía eléctrica en nuestra red eléctrica. Por otra parte, los motores eléctricos en los sistemas de conducción son fuentes de poder casi ilimitadas; permiten operaciones automáticas, mueven vehículos y proveen apoyo en aparatos de todos los días.
Mejoras a través de eficiencia realzada, economía de recursos en maquinaria así como mejoras continuas en la confiabilidad son áreas principales de investigación en el campo de la generación giratoria de energía y sistemas de conducción. Todo esto es posible a través del cambio, la adaptación y el enriquecimiento de los conceptos existentes:
1. El diseño de motores eléctricos está adicionalmente optimizado con la ayuda de programas disponibles asistidos por ordenador. Los valores empíricos pueden ser sustituidos por cálculos exactos para producir resultados seguros para el modelo y minimizar el uso de materiales en la construcción de un motor.
2. Los elementos electrónicos de control final permiten la adaptación de los puntos de operación de una máquina eléctrica a una red eléctrica y motores de energía. Esto permite la operación con pérdidas menores, con una utilización máxima y las dinámicas deseadas. De esto resulta un potencial adicional de optimización - una posibilidad de desarrollar algunos tipos de máquinas de mayor confianza y con datos adaptados idealmente.
3. Los conceptos de convertidor de energía y los algoritmos de control influyen directamente en el desgaste y el desempeño de generadores y sistemas de conducción.
El trabajo de investigación en la cátedra está dirigido al diseño de máquinas eléctricas especiales y convertidores relacionados con la energía. La cátedra ha adquirido un amplio conocimiento y experiencia en las siguientes áreas:
Alternadores-de-flujo-axial de imán permanente de densidad de alto poder
Esta máquina de fácil construcción está diseñada para un campo de aplicación específico. El circuito magnético está optimizado por el método de elemento finito que minimiza los requerimientos de material, pero también impide una distribución de flujo no deseado en los demás elementos constructivos. Esto permite lograr el más alto nivel de eficiencia. Trabajo profundo ha sido realizado con los programas simuladores de campos magnéticos OPERA-3d y MAXWELL para las partes magnéticas geométricas y SIMPLORER para el desempeño eléctrico.
Equipo experimental ha sido construido para el estudio de la utilización del motor de los alternadores-de-flujo-axial de este tipo. Esto permite pruebas con sistemas de conducción de motores múltiples, por ejemplo, en la operación de motores eléctricos en vehículos.
Cuando se aplica en la operación de generadores, este tipo de máquina crea voltaje, el cual depende de la velocidad y la carga. Con la ayuda de un convertidor de poder, esto se reajusta para uso adicional. Al mismo tiempo, existe la posibilidad de operar el motor de combustión interna en su alcance óptimo de velocidad. Varios de estos generadores han sido desarrollados y construidos en la cátedra para su aplicación en instalaciones de energía alternativa.
Procedimientos de control para convertidores Matrix
El convertidor Matrix permite la operación de máquinas trifásicas en velocidad variable en una corriente trifásica. Este convertidor tiene varias características atractivas, por ejemplo no tiene un enlace de corriente directa (DC) ni ángulo de fase entre entrada y salida. Una nueva secuencia de cambio ha sido desarrollada en la cátedra, la cual permitió minimizar algunos inconvenientes como los componentes comunes. La evaluación del desempeño de control eléctrico y técnico es realizada con la ayuda del sistema simulador SIMPLORER.
El equipo de la cátedra permite el desarrollo, diseño y prueba de distintos conceptos de conducción y generadores. Varias posiciones de pruebas de motores y energía de conexión de muchos cientos de kilovatios hacen posible la experimentación en sistemas más grandes.
Asociados como ABB Cottbus, ANTRIMA Halle, BFE Cottbus, DB Cargo Cottbus, FIMAG Finsterwalde y VW Wolfsburg han aprovechado las oportunidades de desarrollo, diseño y evaluación de componentes ofrecidas por la cátedra.
