Acondicionamiento de velocidad variable para vehículos eléctricos

Abstract

RESUMEN: El avance y desarrollo tecnológico ha sido un factor clave para el bienestar y calidad de vida de las personas. Con el paso de los años nuevos inventos y descubrimientos tecnológicos han sido introducidos en la sociedad con el fin facilitar tareas que el en pasado eran complicadas de cumplir, véase el ejemplo de los motores, con una antigüedad bastante considerable, los motores han sido parte de los procesos industriales, ayudando principalmente en tareas donde es necesaria una capacidad de trabajo superior a la que posee cualquier ser humano, fue así como se introdujeron las máquinas de vapor, con el paso del tiempo estas máquinas evolucionaron hasta llegar a los motores que se conocen actualmente, y de los cuales dos han sido grandes protagonistas desde su creación hasta hoy en día, siendo estos; el motor de combustión interna y el motor eléctrico. Ambos grandes sistemas que están presentes casi en cualquier parte del mundo y que posiblemente se encuentren en cada hogar de cada familia. Sin embargo, ha sido crucial el tema de la contaminación y el calentamiento global, y es algo que ha tenido gran impacto principalmente por los sistemas de combustión interna, ya que estos hacen uso de combustibles fósiles para su funcionamiento y viendo que en cada ocho de diez hogares cuentan con un automóvil, el grado de contaminación se incrementa día a día. En la actualidad un automóvil ya no es un lujo, es una necesidad, y es por eso por lo que se busca la manera de reducir este impacto haciendo uso de las nuevas tecnologías. Es aquí donde entra el motor eléctrico, que es capaz de realizar las mismas acciones, pero sin la necesidad del uso de combustibles, puesto que este sistema usa electricidad y no emite humo a comparación de su hermano, sin embargo, el problema con las maquina eléctricas es su finalidad, puesto que no fueron construidos con la finalidad de trabajar en un sistema automovilístico, lo que ha sido un problema para la introducción de un motor eléctrico en el área automotriz. Es aquí donde el avance de la tecnología y el desarrollo de la electrónica de potencia entran en juego y ayudan a que estas máquinas puedan operar con las características necesarias que requiere un automóvil para operar correctamente, y no solo en el ámbito de ecología, el impacto de igual manera se ve en el mantenimiento del sistema, la constitución de este, los elementos requeridos para su operación y el costo del sistema. Este trabajo tuvo como objetivo el modelar un variador de velocidad operado por un motor jaula de ardilla de 100 HP, el cual se pensó para su uso en sistemas vehiculares, haciendo uso de la metodología llamada, investigación-acción se pudo concretar que la mejor manera de lograrlo sería manipulando la tensión aplicada a través de la frecuencia, haciendo uso de un variador de frecuencia y de un PLC para su operación. Este trabajo fue desarrollado en su totalidad de manera digital haciendo uso de tres softwares para el modelaje, siendo el primero el programa computacional de simulación de la programación de escalera para PLC picosoft, el segundo siendo el programa Automation Studio, con el que se pudo poner en práctica la programación de escalera y mostrarla junto con su diagrama de fuerza. Por último, el programa llamado Yaskawa V1000, con el que se representó el variador de frecuencia del sistema y como se varia la velocidad del motor. Los resultados obtenidos son favorables para la construcción de sistemas vehiculares que usen esta estructura, sin embargo, quedaría realizar pruebas físicas con esta propuesta. Así como tomar en cuenta las ventajas que tiene contra los sistemas de combustión interna, aun así, existen algunas desventajas que presenta este modelo en comparación al anterior, pero que a largo plazo tienen un impacto importante en el ámbito ambiental.

ABSTRACT: Technological advancement and development have been a key factor for people's well-being and quality of life. Over the years, new inventions and technological discoveries have been introduced into society to facilitate tasks that in the past were difficult to accomplish, see the example of motors, with quite considerable antiquity, motors have been part of industrial processes, helping mainly in tasks where a work capacity greater than that of any human being is necessary. This is how steam engines were introduced, with the passage of time these machines evolved to reach the engines that are currently known, and of which two have been great protagonists from their creation until today, these being, the internal combustion engine and the electric motor. Both great systems that are present almost anywhere in the world and that are possibly found in every home of every family. However, the issue of pollution and global warming has been crucial, and it is something that has had a great impact mainly due to internal combustion systems, since they make use of fossil fuels for their operation and seeing that in every eight of ten households have a car, the degree of pollution increases day by day. At present, a car is no longer a luxury, it is a necessity, and that is why a way is sought to reduce this impact by making use of new technologies. This is where the brother of the internal combustion engine comes in, the electric motor, which is capable of performing the same actions, but without the need to use fuel, since this system uses electricity and does not emit smoke compared to its brother, However, the problem with electric machines is their purpose, since they were not built for the purpose of working in an automobile system, which has been a problem for the introduction of an electric motor in the automotive area. It is here where the advancement of technology and the development of power electronics come into play and help these machines to operate with the necessary characteristics that a car requires to operate correctly, and not only in the field of ecology, the impact Similarly, it is seen in the maintenance of the system, its constitution, the elements required for its operation and the cost of the system. The objective of this work was to model a variable speed drive operated by a 100 HP squirrel cage motor, which was intended for use in vehicular systems, using the methodology called action research, it was possible to specify that the best way to achieve this, it would be manipulating the voltage applied through the frequency, making use of a frequency inverter and a PLC for its operation. This work was developed entirely digitally using three software for modeling, the first being the ladder programming simulation computer program for picosoft PLC, the second being the Automation Studio program, with which it was possible to put Practice the ladder schedule and display it along with your force diagram. Finally, the program called Yaskawa V1000, with which the system's frequency inverter was represented and how the motor speed is varied. xi The results obtained are favorable for the construction of vehicular systems that use this structure; however, it would remain to carry out physical tests with this proposal. As well as considering the advantages that it has against internal combustion systems, even so, there are some disadvantages that this model presents in comparison to the previous one, but that in the long term have a significant impact on the environment.