Coordinación de Estudios de Posgrado - CBI
Permanent URI for this communityhttps://hdl.handle.net/11191/6729
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Aquí se encuentran depositadas en texto completo, las tesis de posgrado emanadas de los diferentes posgrados de la División de Ciencias Básicas e Ingeniería de la UAM Azcapotzalco. Están clasificadas por tipo de posgrado y grado académico. Para buscar alguna tesis en especial, puedes usar el motor de búsqueda por palabras, o bien, puedes usar la opción de listar por Fecha de publicación; Autores; Títulos o Materias que se encuentran en la parte superior de esta página.
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- Co-simulación y control de velocidad de un Motor de Reluctancia Variable, con falla de cortocircuito entre vueltas del devanado(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-06-07) Nigenda Jiménez, AnuarEn este trabajo se realizó el análisis de la falla de cortocircuito del tipo incipiente entre vueltas del devanado para un Motor de Reluctancia Variable (MRV) de 8/6 polos utilizando la técnica de co-simulación numérica donde se utiliza un modelo de elementos finitos en dos dimensiones detallado para el motor. Se implementa un controlador de velocidad del tipo proporcional-integral (PI) y se modela el convertidor de; medio puente H asimétrico considerando la electrónica de potencia. Se presenta una descripción de la máquina incluyendo el principio de funcionamiento, obtención de la secuencia de conmutación y finalmente se realiza un análisis magnetodinámico utilizando el modelo de elementos finitos. Posteriormente se propone un controlador de la forma PI con rechazo a perturbaciones de alta frecuencia con el objetivo de evaluarlo en problemas de regulación y seguimiento sin falla. Finalmente se simula la falla de cortocircuito entre vueltas del devanado de la fase A (1, 3, 5 y 7 vueltas). La falla se representó por medio de un circuito RC en paralelo con la sección del devanado que se encuentra en cortocircuito en una fase del motor, capturando el comportamiento del par electromagnético, corriente y voltaje de cada fase y velocidad angular del rotor.
- Análisis de la densidad de fuerza para la acción de control de un Tornillo-Magnético-Tuerca(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-06-23) Romano Abarca, Efraín Raúl EduardoEl Tornillo-Magnético-Tuerca, también conocido como Tornillo de Avance Magnético, ha adquirido una gran importancia en los últimos años debido a sus diversas aplicaciones en la industria y en la investigación. En este contexto, la presente Idónea Comunicación de Resultados se enfoca en el análisis de la densidad de fuerza de un Tornillo-Magnético-Tuerca. Para ello, se ha utilizado como referencia principal el trabajo del PhD. Jiabin Wang y colaboradores. En primer lugar, se ha realizado la simplificación del Tornillo-Magnético-Tuerca tridimensional, que presenta un arreglo helicoidal de imanes permanentes, a un modelo axisimétrico basado en anillos de imanes permanentes. A continuación, se ha llevado a cabo el análisis magnetostático del Tornillo-Magnético-Tuerca mediante el software Altair Flux®, obteniendo una fuerza máxima de F=195.75 [N], validando los resultados obtenidos con el trabajo del PhD. Wang, con un error tolerable del 3% y 7% en las soluciones analítica y numérica, respectivamente. Posteriormente, se ha realizado un análisis magnetodinámico del Tornillo-Magnético-Tuerca para estudiar su comportamiento transitorio, en cosimulación con el softare Matlab/Simulink®. Una vez obtenidos resultados satisfactorios, se procedió al acoplamiento del Tornillo-Magnético-Tuerca con un sistema mecánico de un grado de libertad, para posteriormente extenderlo a un sistema de dos grados de libertad con el fin de analizar su desempeño, estabilidad y fuerza desarrollada. Al aplicar una fuerza de empuje de Finput = 100N el sistema respondió con una fuerza magnética de Fmag = 103.44 N y un desplazamiento de la tuerca magnética δ = 0.406 mm. Con este análisis, se pretende contribuir al conocimiento sobre el comportamiento del Tornillo-Magnético-Tuerca y su potencial aplicación en diversas áreas de la ingeniería electromagnética.
- Evaluación de técnicas de estimación de parámetros en línea para un generador síncrono(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2022-09-30) Fernández Silva, JorgeEn este trabajo se desarrolló una plataforma virtual. La plataforma virtual nos permite simular un generador síncrono de rotor solido bajo el contexto de máquina bus infinito. El modelo programado del generador es el llamado modelo de orden reducido o también conocido como el modelo de tercer orden. La plataforma virtual permite visualizar estudios de la máquina bus infinito bajo diferentes condiciones de operación, una de ellas es el cambio en la potencia mecánica, la cual se programó con una curva suave específicamente un polinomio de Bézier y representa una perturbación en un intervalo de tiempo de 3 segundos durante la operación del generador síncrono. Durante la perturbación la plataforma nos muestra gráficamente el comportamiento dinámico de la máquina bus infinito. En la dinámica observamos el comportamiento de la potencia activa, la potencia reactiva, el ángulo de carga y el voltaje en terminales. Otra de las funciones en la plataforma virtual es la estimación de parámetros en línea del generador síncrono. Gracias al resultado en las simulaciones de la máquina bus infinito, se programaron dos técnicas de estimación de parámetros en línea, las cuales nos permiten estimar parámetros como: la reactancia de línea, reactancia del eje directo, reactancia del eje de cuadratura. Es importante resaltar que la plataforma virtual tiene aplicaciones en la docencia para realizar estudios en un sistema eléctrico de potencia simulado bajo el concepto de máquina bus infinito y usando el modelo de tercer orden para representar la dinámica del generador síncrono. Sin embargo, también sería de gran impacto que se utilizara en empresas generadoras de energía, donde podría estar conectada a una computadora recibiendo y guardando las señales del generador síncrono, y ser usadas para estudios y análisis que presenta la generación de energía en el sistema eléctrico de potencia. Por todas las características antes mencionadas la plataforma virtual tiene un campo muy amplio de alto impacto en sectores públicos y privados.
- Control de un aerogenerador de eje horizontal basado en un generador de inducción doblemente alimentado: Suministro de potencia a la red eléctrica(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2022-04) Gómez González, OscarEn el presente trabajo se resuelve el problema de controlar un aerogenerador de eje horizontal basado en un generador de inducción doblemente alimentado a través de dos esquemas de control para el despacho seguro de potencia activa y reactiva a la red eléctrica, como se hace típicamente en los sistemas de generación eléctrica convencional. Para ello, se llevó a cabo un análisis detallado de los aspectos constructivos y de operación de este tipo de aerogeneradores. Particularmente, la interacción entre la dinámica de la turbina eólica y la dinámica del generador eléctrico se estudia en términos del impacto de la variabilidad de la velocidad del viento en el proceso de generación y despacho de potencia a la red eléctrica. En un segundo paso, se realiza un análisis de la operación del aerogenerador para la determinación de diferentes zonas seguras de operación cuando se está despachando potencias a la red eléctrica. En específico, se puso énfasis en la seguridad de los devanados del generador eléctrico y la turbina eólica en términos de los límites de calentamiento y límite de velocidad mecánica. Para ello se evaluó la operación del aerogenerador bajo diferentes condiciones de operación, donde se particularizó el impacto que tiene la relación de engranes del subsistema mecánico en el tamaño de las zonas seguras determinadas previamente. Por último, se implementaron dos técnicas de control para el aerogenerador en las zonas seguras de operación determinadas bajo el problema de control de regulación segura de potencia activa y reactiva despachada a la red eléctrica. El primer esquema de control es una estrategia de control clásico tipo PI para las corrientes en el rotor del generador eléctrico y la segunda corresponde a un controlador no lineal diseñado bajo la técnica de control conocida como control basado en pasividad. El objetivo principal de esta evaluación fue la de destacar las ventajas y desventajas de cada una de estas estrategias de control en términos de su implementación y de su prueba formal de estabilidad.
- Aplicación del formalismo de Lagrangianos Controlados en la regulación de velocidad del motor de inducción trifásico(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2021-11-17) González Acosta, YaimaEn este trabajo se explora por primera vez el Formalismo de Lagrangianos Controlados aplicado a máquinas eléctricas. Se comienza con un análisis de los sistemas puramente mecánicos, una vez comprendidos, se realiza el estudio en un motor de inducción bifásico, implicando esto un mayor grado de complejidad debido a que no existe ninguna referencia que lo haya hecho antes. Finalmente se expande este estudio al motor trifásico, siendo este el objeto de investigación principal del proyecto. La principal guía que se utilizó fue el artículo de Bloch en el análisis de sistemas mecánicos. En cuanto al procedimiento, lo primero que se hace es la selección de las coordenadas generalizadas, se plantea el Lagrangiano y de él se obtiene el modelo a través de las ecuaciones de Euler-Lagrange, seguido de eso se identifican las simetrías (que en el caso de los MI es especialmente interesante porque estas simetrías son obvias de la elección de coordenadas) y se divide el espacio de configuración en direcciones verticales y horizontales, se redefinen las direcciones horizontales y se propone el Lagrangiano Controlado. Por último, se buscan las fuerzas generalizadas, utilizando como apoyo el Teorema de Noether y se establece así la ley de control. El desarrollo para la obtención del Lagrangiano Controlado y la ley de control, se hace de forma detallada, explicando cada paso del procedimiento y utilizando métodos algebraicos específicos de este formalismo que están fuertemente basados en la estructura geométrica de la variedad de configuración. Los resultados obtenidos son un acercamiento en la dirección de Lagrangianos Controlados aplicados a máquinas eléctricas.
- Análisis térmico de los elementos de sujeción del núcleo de un reactor trifásico(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2021-11-10) Cortina González, ElizabethEn el presente trabajo se obtiene la distribución de la temperatura en uno de los pernos de sujeción del núcleo de un reactor en derivación trifásico de 5 MVA, 115 kV, 60 Hz, tipo núcleo de 5 columnas aplicando el método del elemento finito, utilizando el software comercial ANSYS Maxwell. Esto debido a que el reactor realmente falló mientras estaba en funcionamiento, la falla ocurrió progresivamente dado que el aislamiento del tornillo estaba dañado y provocó un aumento de temperatura no deseado. Se realiza un análisis magneto estático en el dominio de la frecuencia y se obtienen las distribuciones de campo magnético y pérdidas en los pernos de sujeción. Se construye un modelo en 3D y se resuelven las ecuaciones de Maxwell mediante el uso de potenciales magnéticos vectoriales y escalares. Se valida el modelo electromagnético del reactor en 3 dimensiones, mediante la técnica del almacenamiento de energía magnética para calcular la inductancia por fase y compararlo con el valor de inductancia por fase medida en laboratorio, también se realiza el análisis de pérdidas en el núcleo y se compara con el valor medido en laboratorio. Este trabajo es de gran ayuda para los fabricantes de transformadores dado que contarán con un modelo que les permitirá tanto analizar diferentes condiciones de operación, así como optimizar el diseño del reactor.
- Control de velocidad de un motor de reluctancia variable de 4 fases y 6 polos, utilizando técnicas de control clásico(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2021-11) González San Román, Jesús DanielEn este trabajo se presenta el análisis y diseño de un sistema de control de velocidad de un motor de reluctancia variable de seis polos y cuatro fases. El modelo no lineal de motor incluye la no linealidad de la fricción de Coulomb más la fricción viscosa. Se lleva a cabo el análisis estructural del modelo no lineal el cual es linealizado en el punto de operación establecido a las 2000rpm. Tanto el modelo no lineal como el lineal son comparados tanto en su estructura como en sus respuestas mediante simulaciones digitales encontrándose que bajo ciertas condiciones ambos tienen comportamientos similares. Posteriormente, con base en el modelo lineal se diseña un controlador clásico PI y se somete a pruebas de regulación, seguimiento y variaciones del torque de carga. El diseño del controlador se realiza mediante la técnica de Bode shaping garantizando márgenes de ganancia y fase adecuados con un ancho de banda mayor al modo del subsistema mecánico. La robustez es verificada mediante la simulación digital del sistema de control utilizando el modelo no lineal, el cual es, además, sometido a variaciones de carga encontrándose que el controlador PI tiene excelente desempeño tanto en regulación como en seguimiento. Por último, se proponen dos controladores adicionales: el primero se trata de un controlador PII, cuyo objetivo es reducir el efecto de la no linealidad llamada zona muerta presente en el motor en el arranque o a bajas velocidades. El segundo es un controlador PI que agrega una nueva técnica para la reducción del rizo presente en las respuestas de velocidad y torque, características de este tipo motor.
- Análisis computacional de circuitos eléctricos y geometrías de bobinas para sistemas de estimulación magnética transcraneal(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2021-10-28) Ramírez Galindo, Ángel DavidLos sistemas de estimulación magnética transcraneal han tenido un apogeo en las últimas dos décadas, tanto en desarrollo y comercialización de equipos, como en áreas de aplicación en la medicina y la investigación, lo que los ha vuelto herramientas de diagnóstico y tratamiento de padecimientos importantes del sistema nervioso. La mayoría de los análisis del funcionamiento general siguen limitándose al estudio por separado de los elementos del sistema. En el presente trabajo se realiza el análisis mediante simulaciones del circuito eléctrico de excitación utilizando la herramienta Matlab®/Simulink®y Micro-Cap, así mismo, se analizan tres geometrías de bobinas de sistemas de estimulación magnética transcraneal mediante el uso del método de elementos finitos en el software COMSOL Multiphysics®. El análisis computacional radica en estudiar la arquitectura básica del circuito eléctrico de excitación, que está conformado por un circuito RLC con elementos de conmutación y electrónica de potencia, encargado de generar pulsos de corriente de alta magnitud (entre 1 y 3 kA) y corta duración (entre 0.5 y 1250 ms). Se analiza la magnitud de la corriente y la forma de la señal en los elementos de la etapa RLC, realizando un cálculo de la potencia disipada. Esta primera etapa se complementa con el análisis mediante el método de elementos finitos de la densidad de flujo magnético y temperatura máxima de operación de tres geometrías de bobinas comúnmente utilizadas para las terapias. Del análisis computacional se origina una propuesta de un sistema que disminuye la temperatura máxima de operación de la geometría de bobina en hasta un 20 %, manteniendo la magnitud máxima de la densidad de flujo magnético, que consiste en el diseño de una geometría de bobina de solenoide simple con embobinados concéntricos, que, desde el punto de vista eléctrico, son inductores en paralelo.
- Cálculo de la impedancia de secuencia cero del transformador Zig-Zag tipo núcleo de tres columnas utilizando el método de elementos finitos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2020-10) Castillo Pérez, AlejandroEn el presente trabajo se calcula la impedancia de secuencia cero de un transformador Zig-Zag de puesta a tierra de 9.959 MVA para 60 segundos, 34.5 kV, tipo núcleo de tres columnas aplicando el método de elementos finitos. Se realiza un análisis magneto dinámico para estudiar el transformador de puesta a tierra en el dominio de la frecuencia. Para ello se construyen modelos en 2D y 3D, que se resuelven a través de las formulaciones de potenciales vectoriales y escalares. Una vez estudiado el comportamiento del campo magnético se utiliza la técnica del almacenamiento de la energía magnética para calcular el valor de la impedancia de secuencia cero. Los resultados obtenidos al aplicar el método de elementos finitos fueron validados de manera experimental en laboratorio. En los últimos años el diseño clásico de estos transformadores de puesta a tierra no se ha modificado. Por tanto, este trabajo presenta la solución de un problema planteado por un fabricante mexicano de transformadores, lo que representa una excelente relación entre el binomio universidad-empresa.
- Identificación de parámetros en tiempo real de un motor de CD de imanes permanentes sin escobillas(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2021-04) Jiménez-González, JoséEn este trabajo se aborda el problema de identificar los parámetros del modelo dinámico de un motor de CD de imanes permanentes sin escobillas: resistencia e inductancia del estator, constante de fuerza contraelectromotriz, coeficiente de amortiguamiento y momento de inercia. La identificación de parámetros se hace a través de mediciones en tiempo real de las variables eléctricas y mecánicas de un motor de 6000 rpm, y del análisis de las respuestas, transitoria y en estado estacionario, en distintos regímenes de operación. Se adaptaron las pruebas estándar con la máquina operando como motor o generador en vacío, a rotor bloqueado, y de mediciones de resistencias considerando las características de operación de este tipo de motores. Se propusieron esquemas de arranque y operación en lazo abierto y un algoritmo de operación utilizando sólo dos sensores de posición. También se implementó el algoritmo de mínimos cuadrados recursivos con factor de olvido para identificar el coeficiente de amortiguamiento y el momento de inercia de la aproximación de primer orden del motor. Los resultados se validaron contra los parámetros proporcionados por el fabricante y comparando las respuestas experimental y la simulación utilizando el modelo en el espacio de estados en lazo abierto y en lazo cerrado.