Dispositivo para conectar motores de inducción trifásicos en instalaciones monofásicas

 

Usando el motor de inducción trifásico en la micro-industria
Usando el motor de inducción trifásico en la micro-industria

El uso de motores eléctricos en aplicaciones industriales, comerciales, domesticas y de transporte es cada vez mayor. Dentro de los motores eléctricos el motor de inducción trifásico (MI-T) destaca por sencillez en su construcción, su bajo costo, su robustez, su eficiencia y el poco mantenimiento que requiere. Por estas ventajas es el motor más usado en la industria. Sin embargo, su uso en aplicaciones domésticas, ha estado limitado por dos factores. Uno es el hecho de que los MI-T son más difíciles de controlar en comparación con otros motores. El otro es que el suministro eléctrico en México y economías similares proporciona un voltaje monofásico de 120V, mientras que el MI-T requiere un voltaje trifásico de amplitud y frecuencia variables con 220V nominales.  Por otra parte, en nuestro país y en muchos otros con similar economía, existen micro-industrias cuyas instalaciones eléctricas son monofásicas. Esta es la causa de que en este tipo de industria no se pueda emplear el MI-T para las necesidades de control de movimiento, a pesar de las ventajas que eso podría significar.  Como consecuencia de los avances recientes en todas las áreas de la electrónica, el hardware para controlar el de MI-T ya no tiene un costo tan elevado y ahora es viable la construcción de un dispositivo que a partir de un voltaje monofásico de 120V, genere un voltaje trifásico de amplitud y frecuencia variables.

Interior del dispositivo
Interior del dispositivo

En este proyecto se desarrolló un dispositivo de tales características. Dicho dispositivo hace que las mismas ventajas por las que se usa el MI-T en la industria sean aprovechadas en la micro-industria y en las aplicaciones domésticas. Más aún, el costo de dicho dispositivo se recuperaría por los ahorros que se tendrían en la energía y el mantenimiento. El desarrollo aquí descrito incluye medidas de seguridad para hacer al dispositivo robusto y confiable.

Rectificador

Esta parte consiste en un rectificador estándar al que se le agregaron protecciones y algunos circuitos adicionales para mejorar su confiabilidad. Los más importantes son: Circuito limitador de corriente y relevador Descarga automática de capacitores Estos se describen a continuación.


 

Etapa de rectificación
Etapa de rectificación

convertidor de voltaje

Una vez obtenido un voltaje de CD no regulado, la segunda parte de la fuente es un convertidor cd/cd para regular y variar el voltaje. Se utilizó una topología de convertidor reductor estándar ([1, 9, 10]) al que se le agregó el hardware necesario para implementar cualquier control en lazo cerrado.

Etapa de variación del voltaje
Etapa de variación del voltaje

Inversor trifásico

La siguiente etapa del dispositivo es un inversor trifásico. El inversor utilizado es una mejora del inversor trifásico estándar que cuenta con 6 transistores en 3 totems. Cada tótem es una fase de salida del inversor al motor. Los transistores usados son MOSFETs de potencia los cuales pueden soportar 500V entre sus terminales y puede circular una corriente continua de hasta 15A.

Inversor trifásico
Inversor trifásico

 

Autores:

Jorge Resa Trejo

Alfredo Lezama Ramírez

Domingo Cortés