ES2391015A1 - Autosincronizador (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents

Abstract

Variable speed electric generator. Starting from an asynchronous squirrel-cage induction motor (1), between which and the corresponding electrical network (2) is interposed a rectifier (3), an inverter (4) and a transformer (5), and in the opposite side a device or element for capturing energy (6), has the particularity that a special electronic device (8) consisting of a self-synchronizer has been provided in parallel and in parallel with the asynchronous induction generator of squirrel cage (1). By means of which the synchronization of the frequency of the magnetic field of the stator with the number of revolutions of the rotor is achieved, based on a real-time detection of the number of revolutions of said rotor and the differences in intensity between the winding of the stator and the power stage of the self-synchronizer, by means of a specific software to be able to change the frequency of the stator magnetic field. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

OBJETO DE LA INVENCIÓN OBJECT OF THE INVENTION

La presente invención se refiere a un generador eléctrico de velocidad variable, previsto para generar electricidad a partir de energía mecánica o cinética, utilizando un motor de inducción asíncrono de jaula de ardilla a diferentes velocidades de rotación. The present invention relates to a variable speed electric generator, intended to generate electricity from mechanical or kinetic energy, using an asynchronous squirrel cage induction motor at different rotation speeds.

El objeto de la invención es conseguir una sincronización entre la frecuencia del campo magnético del estator correspondiente al motor asíncrono y las revoluciones del rotor de dicho motor, utilizando para ello un dispositivo electrónico especial. The object of the invention is to achieve a synchronization between the frequency of the magnetic field of the stator corresponding to the asynchronous motor and the revolutions of the rotor of said motor, using a special electronic device.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN BACKGROUND OF THE INVENTION

Como es sabido, un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica o cinética en energía eléctrica funcionando como generadores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos, del mismo modo se están empezando a utilizar en vehículos híbridos para aprovechar las ventajas de su reversibilidad. As is known, an electric motor is an electric machine that transforms electrical energy into mechanical energy through electromagnetic interactions. Some of the electric motors are reversible, they can transform mechanical or kinetic energy into electrical energy by functioning as generators. Electric traction motors used in locomotives often perform both tasks, if equipped with regenerative brakes, they are also being used in hybrid vehicles to take advantage of their reversibility.

Los motores de corriente alterna y los de corriente continua se The AC motors and DC motors are

basan en el mismo principio de funcionamiento, el cual establece que si un conductor por el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un campo magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético. based on the same principle of operation, which states that if a conductor through which an electric current circulates is within the action of a magnetic field, it tends to move perpendicularly to the lines of action of the magnetic field.

El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corriente eléctrica que circula por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades magnéticas, que provocan, debido a la interacción con los polos ubicados en el estator, el movimiento circular que se observa en el rotor del motor. The conductor tends to function as an electromagnet due to the electric current flowing through it, thus acquiring magnetic properties, which cause, due to the interaction with the poles located in the stator, the circular movement observed in the rotor of the engine.

Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por un conductor produce un campo magnético, además si lo ponemos dentro de la acción de un campo magnético potente, el producto de la interacción de ambos campos magnéticos hace que el conductor tienda a desplazarse produciendo así la energía mecánica. Dicha energía es comunicada al exterior mediante un dispositivo llamado flecha, que será de sentido contrario si el motor está siendo utilizado como generador. Starting from the fact that when current passes through a conductor it produces a magnetic field, in addition if we put it within the action of a powerful magnetic field, the product of the interaction of both magnetic fields causes the conductor to move and thus produce the energy mechanics. Said energy is communicated to the outside through a device called an arrow, which will be the opposite direction if the motor is being used as a generator.

Los motores eléctricos presentan muchas ventajas respecto a los motores de combustión: A igual potencia, su tamaño y peso son más reducidos, se pueden construir de cualquier tamaño, tiene un par de gIro elevado y, según el tipo de motor, prácticamente constante, su rendimiento es muy elevado (típicamente en tomo al 75%, aumentando el mismo a medida que se incrementa la potencia de la máquina) y este tipo de motores no emite contaminantes, aunque en la generación de energía eléctrica de la mayoría de las redes de suministro si emiten contaminantes. Electric motors have many advantages over combustion engines: At the same power, their size and weight are smaller, they can be built of any size, have a high torque and, depending on the type of engine, almost constant, their performance is very high (typically at 75%, increasing the same as the power of the machine increases) and this type of engine does not emit pollutants, although in the generation of electrical energy of most supply networks If they emit pollutants.

Motor asíncrono o de Inducción.Asynchronous or induction motor.

Los motores asíncronos o de inducción son un tipo de motor de corriente alterna. El motor asíncrono trifásico está formado por un rotor, que puede ser de dos tipos: a) de jaula de ardilla; b) bobinado, y un en el que se encuentran las bobinas inductoras. Estas bobinas son trifásicas y están desfasadas entre sí 120° en el espacio. Según el Teorema de Ferraris, cuando por estas bobinas circula un sistema de corrientes trifásicas equilibradas, cuyo desfase en el tiempo es también de 120°, se induce un campo magnético giratorio que envuelve al rotor. Este campo magnético variable va a inducir una tensión en el rotor según la Ley de inducción de Faraday: Asynchronous or induction motors are a type of alternating current motor. The three-phase asynchronous motor is formed by a rotor, which can be of two types: a) squirrel cage; b) winding, and one in which the inductor coils are located. These coils are three-phase and 120 ° out of phase with each other in space. According to Ferraris' Theorem, when a system of balanced three-phase currents circulates through these coils, whose time lag is also 120 °, a rotating magnetic field is induced that envelops the rotor. This variable magnetic field will induce a voltage in the rotor according to the Faraday Induction Law:

d<I>d <I>

E= -1\[E = -1 \ [

dt dt

Entonces se da el efecto Laplace (ó efecto motor): todo conductor por el que circula una corriente eléctrica, inmerso en un campo magnético experimenta una fuerza que lo tiende a poner en movimiento. Simultáneamente se da el efecto Faraday (ó efecto generador): en todo conductor que se mueva en el seno de un campo magnético se induce una tensión. Then there is the Laplace effect (or motor effect): every conductor through which an electric current circulates, immersed in a magnetic field experiences a force that tends to set it in motion. Simultaneously there is the Faraday effect (or generating effect): in any conductor that moves within a magnetic field a voltage is induced.

El campo magnético giratorio, a velocidad de sincronismo, creado por el bobinado del estator, corta los conductores del rotor, por lo que se genera una fuerza electromotriz de inducción. La acción mutua del campo giratorio y las corrientes existentes en los conductores del rotor, originan una fuerza electrodinámica sobre dichos conductores del rotor, las cuales hacen girar el rotor del motor. La diferencia entre las velocidades del rotor y el campo magnético se denomina deslizamiento. The rotating magnetic field, at synchronism speed, created by the stator winding, cuts the rotor conductors, thus generating an electromotive induction force. The mutual action of the rotating field and the currents existing in the rotor conductors, give rise to an electrodynamic force on said rotor conductors, which rotate the motor rotor. The difference between rotor speeds and the magnetic field is called slippage.

Rotor de Jaula de ardilla.Squirrel cage rotor.

Un rotor de jaula de ardilla es la parte que rota usada comúnmente en un motor de inducción de corriente alterna. Un motor eléctrico con un rotor de jaula de ardilla también se llama "motor de jaula de ardilla". En su forma instalada, es un cilindro montado en un eje. Internamente contiene barras conductoras longitudinales de aluminio o de cobre con surcos y conectados juntos en ambos extremos poniendo en cortocircuito los anillos que forman la jaula. El nombre se deriva de la semejanza entre esta jaula de anillos y barras y la rueda de un hámster (ruedas probablemente similares existen para las ardillas domésticas). A squirrel cage rotor is the rotating part commonly used in an AC induction motor. An electric motor with a squirrel cage rotor is also called a squirrel cage motor. In its installed form, it is a cylinder mounted on a shaft. Internally it contains longitudinal aluminum or copper conductor bars with grooves and connected together at both ends by short-circuiting the rings that form the cage. The name derives from the similarity between this cage of rings and bars and the wheel of a hamster (probably similar wheels exist for domestic squirrels).

Rotor Devanado.Winding rotor.

El rotor devanado o bobinado, como su nombre lo indica, lleva unas bobinas que se conectan a unos anillos deslizantes colocados en el eje; por medio de unas escobillas se conecta el rotor a unas resistencias que se pueden variar hasta poner el rotor en corto circuito al igual que el eje de jaula de ardilla. The winding or winding rotor, as the name implies, has coils that are connected to sliding rings placed on the shaft; By means of brushes, the rotor is connected to resistors that can be varied until the rotor is short-circuited just like the squirrel cage axis.

Motor Síncrono.Synchronous Motor

En este tipo de motores y en condiciones normales, el rotor gira a las mismas revoluciones que lo hace el campo magnético del estator. In this type of motors and in normal conditions, the rotor rotates at the same revolutions that the magnetic field of the stator does.

Regulación de velocidad.Speed regulation.

En los motores asíncronos trifásicos existen actualmente dos formas de poder variar la velocidad, una es variando la polaridad gracias al diseño del motor y la otra variando la frecuencia mediante un equipo electrónico especial. La primera sólo es posible en los motores de devanado separado, o los motores de conexión Dahlander, y la segunda sólo es posible en motores de inducción de rotor devanado. In three-phase asynchronous motors there are currently two ways to vary the speed, one is varying the polarity thanks to the design of the motor and the other varying the frequency through a special electronic equipment. The first is only possible in separate winding motors, or Dahlander connection motors, and the second is only possible in winding rotor induction motors.

Por otro lado, existen generadores de velocidad variable, ya sean de corriente continua o de corriente alterna, en este segundo caso asíncronos y síncronos. On the other hand, there are variable speed generators, either direct current or alternating current, in this second case asynchronous and synchronous.

Pues bien, para generar electricidad con velocidades de gIro inferiores a los valores nominales de los motores, y teniendo la velocidad de giro el rotor impuesta por la frecuencia de la red eléctrica, el par mecánico aprovechado en la conversión disminuye, con la consiguiente disminución del rendimiento de la máquina. Well, to generate electricity with rotation speeds lower than the nominal values of the motors, and with the rotational speed of the rotor imposed by the frequency of the grid, the mechanical torque used in the conversion decreases, with the consequent decrease in the machine performance

A partir de esta idea, se plantean diversas estrategias encaminadas a aumentar el rendimiento de la máquina cuando la velocidad de giro es inferior a la nominal. Based on this idea, several strategies are proposed to increase the machine's performance when the turning speed is lower than the nominal speed.

Para ello se realizará un análisis de las distintas soluciones posibles en función de la máquina eléctrica a utilizar. For this, an analysis of the different possible solutions will be carried out depending on the electric machine to be used.

El generador de corriente continua tiene pocas posibilidades debido a que la mayoría de las cargas eléctricas actuales consumen energía alterna, con la aparición de la electrónica de estado sólido y más concretamente de los convertidores estáticos de corriente continua a corriente alterna (inversores) se hace posible la conexión de una máquina de éste tipo a la red eléctrica. The direct current generator has few possibilities because most of the current electrical loads consume alternating energy, with the appearance of solid-state electronics and more specifically of static converters from direct current to alternating current (inverters) it becomes possible the connection of a machine of this type to the power grid.

El sistema compuesto por un generador de corriente continua, a cuyo colector se conecta un inversor trifásico, es totalmente capaz de operar a la velocidad variable mediante el control de su corriente de excitación y del ángulo de disparo de los tiristores que componen el puente del inversor. The system consisting of a direct current generator, to whose collector a three-phase inverter is connected, is fully capable of operating at variable speed by controlling its excitation current and the firing angle of the thyristors that make up the inverter's bridge .

Una ventaja de éste sistema es que haciendo funcionar el inversor como rectificador (conversión de corriente alterna a continua) puede la máquina comportarse como motor facilitando el proceso de arranque del generador. El utilizar sistemas de conversión de potencia para la conexión de la máquina eléctrica a la red facilita la estabilidad del sistema incluso ante fallos de red pero como inconveniente toda la potencia generada tiene que pasar por el convertidor con la consiguiente pérdida de rendimiento. Además, si el convertidor es de una potencia razonable, se deberá realizar mediante tiristores (inversor conmutado por red) el cual es incapaz de funcionar aislado de la red, consume potencia reactiva y además genera armónicos de corriente que deber ser filtrados. An advantage of this system is that by operating the inverter as a rectifier (alternating current to continuous conversion) the machine can behave as a motor facilitating the generator start-up process. The use of power conversion systems for the connection of the electrical machine to the network facilitates the stability of the system even in the event of network failures, but as an inconvenience all the power generated must pass through the converter with the consequent loss of performance. In addition, if the converter is of reasonable power, it must be carried out by thyristors (network switched inverter) which is unable to operate isolated from the network, consumes reactive power and also generates current harmonics that must be filtered.

Los anteriores inconvenientes sumados a que el precIO de una máquina de continua es alto y sus costes de mantenimiento también hacen que The previous disadvantages added to the fact that the price of a continuous machine is high and its maintenance costs also make

este tipo de sistemas no sea casi utilizado. This type of system is almost not used.

Generador de corriente alterna síncrono funcionando a velocidad variable: En éste sistema, el acoplamiento entre el alternador síncrono y la red eléctrica de frecuencia fija se establece a través de un convertidor de frecuencia, situado directamente entre el estator de la máquina y la red. Synchronous alternating current generator running at variable speed: In this system, the coupling between the synchronous alternator and the fixed frequency electrical network is established through a frequency converter, located directly between the machine stator and the network.

La potencia total generada por la máquina eléctrica debe pasar a través de dicho convertidor y en consecuencia, sus elementos deben estar dimensionados para las mismas condiciones nominales que el generador. The total power generated by the electric machine must pass through said converter and consequently, its elements must be sized for the same nominal conditions as the generator.

En el lado del convertidor unido al generador, la frecuencia tiene una relación lineal con la velocidad de giro del eje, mientras que, en el lado unido a la red, la frecuencia es constante. On the side of the converter connected to the generator, the frequency has a linear relationship with the speed of rotation of the axis, while, on the side connected to the network, the frequency is constant.

En éste tipo de sistemas se suele utilizar un convertidor de frecuencia que dispone de un circuito intermedio de corriente continua. La tensión del estator se rectifica mediante un puente de diodos o tiristores. Este rectificador está conectado a un circuito de corriente continua que contiene una bobina de alisado. Un segundo puente de tiristores, entre dicho circuito intermedio de corriente continua y la red, actúa como inversor de conmutación natural alimentado en fuente de corriente. Se suele emplear la disposición en puente trifásico de Graezt, tanto para el rectificador como para el inversor, aunque en sistemas donde se desee reducir el contenido de armónicos, se usan puentes de 12 pulses. No obstante, ésta solución incrementa mucho el coste, pues obliga a disponer de un transformador especial en la red. Este sistema necesita unidades de compensación de reactiva, que al trabajar por escalones, hacen que los factores de potencia estén por debajo de la unidad. Además la eficacia de las unidades de filtrado de armónicos dependerá de la potencia de cortocircuito de la red. Con potencias bajas de cortocircuito de la red, cosa que puede darse fácilmente ya que los generadores no suelen conectarse en zonas muy malladas, pueden presentarse problemas de resonancias y perturbaciones en la red. Por último, éste tipo de equipos suelen ser sensibles a los descensos de la tensión de red y a variaciones bruscas, las cuales pueden afectar a la fiabilidad del generador. In this type of systems a frequency converter is usually used that has an intermediate DC circuit. The stator voltage is rectified by a bridge of diodes or thyristors. This rectifier is connected to a DC circuit that contains a smoothing coil. A second thyristor bridge, between said direct current intermediate circuit and the network, acts as a natural switching inverter fed into a current source. The three-phase Graezt bridge arrangement is usually used, both for the rectifier and for the inverter, although in systems where it is desired to reduce the harmonic content, 12-pulse bridges are used. However, this solution greatly increases the cost, as it requires a special transformer in the network. This system needs reactive compensation units, which when working in steps, cause the power factors to be below the unit. In addition, the efficiency of harmonic filtering units will depend on the short-circuit power of the network. With low short-circuit power of the network, which can easily occur since the generators do not usually connect in very meshed areas, problems of resonance and disturbances in the network can occur. Finally, this type of equipment is usually sensitive to decreases in grid voltage and abrupt variations, which can affect the reliability of the generator.

Actualmente, debido al desarrollo de los semiconductores, se dispone de dispositivos de conmutación denominados IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) de potencia que son transistores bipolares excitados por un pequeño MOSFET que combina la baja caída de tensión de los primeros con la escasa energía de excitación de los segundos. Se han desarrollado IGBT de hasta 400 A y 1200 V. Mediante éstos dispositivos se puede realizar el puente del inversor (inversor auto c onmutado ) de manera que opere a frecuencias de conmutación altas (KHz) y mediante el uso de modulación de ancho de pulso (PWM), como consigna de disparo de la IGBT, realizada por el sistema de control, se puede hacer que la señal de salida del inversor sea perfectamente senoidal evitando suministrar a la red corrientes armónicas, salvo las debidas a la frecuencia de conmutación, las cuales se filtran con un pequeño filtro Le. Su tiempo de actuación es muy corto, su rendimiento es más alto y no necesitan baterías de compensación de reactiva. Además, este tipo de inversor es independiente del valor de la potencia de cortocircuito de la red en el punto de conexión. El único inconveniente de éste tipo de convertidores es su precio. Currently, due to the development of semiconductors, switching devices called IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) are available that are bipolar transistors excited by a small MOSFET that combines the low voltage drop of the former with the low excitation energy of the seconds. IGBTs of up to 400 A and 1200 V have been developed. By means of these devices, the inverter bridge (auto-switched inverter) can be made to operate at high switching frequencies (KHz) and by using pulse width modulation (PWM), as an IGBT trigger setpoint, made by the control system, it is possible to make the inverter's output signal perfectly sinusoidal by avoiding supplying harmonic currents to the network, except those due to the switching frequency, which are filtered with a small Le filter. Their performance time is very short, their performance is higher and they do not need reagent compensation batteries. In addition, this type of inverter is independent of the value of the short-circuit power of the network at the connection point. The only drawback of this type of converters is its price.

Respecto al rectificador utilizado, el diseño más sencillo es el no controlado, compuesto únicamente por diodos. En este tipo de rectificador, la tensión continua de salida dependerá de la velocidad del giro, mientras que la corriente dependerá del sistema de control de inversor, si es de tiristores será mediante la variación del ángulo de disparo de los mismos y si es de IGBT's de la modulación de corriente utilizada por el control. Recuérdese que controlando la corriente continua que circula entre el rectificador y el inversor se controla el par electromagnético del generador síncrono. Regarding the rectifier used, the simplest design is the uncontrolled one, consisting only of diodes. In this type of rectifier, the continuous output voltage will depend on the speed of the turn, while the current will depend on the inverter control system, if it is thyristor it will be by varying the firing angle of the same and if it is IGBT's of the current modulation used by the control. Remember that controlling the direct current between the rectifier and the inverter controls the electromagnetic torque of the synchronous generator.

Las características nominales del generador síncrono VIenen The nominal characteristics of the VIenen synchronous generator

determinadas por su operación con la máxima velocidad de giro del eje. En esas condiciones la tensión será superior a la de la red y no habrá ningún problema para transmitir la potencia. En el caso de que la velocidad de giro sea baja, la tensión de salida del generador será baja y salvo que se actúa sobre el circuito de excitación, el inversor puede tener problemas de funcionamiento, ya que en el inversor con tiristores el ángulo de disparo se acercará a 90 y en este caso el factor de potencia será muy bajo. El inversor autoconmutado tiene la limitación en el Índice modulación máximo si la tensión continua en su entrada es baja puede no lograr mantener un nivel de potencia adecuado. Por ello si el rectificador es de diodos se deberá actuar sobre la excitación de la máquina para mantener un nivel de tensión continua adecuado. determined by its operation with the maximum speed of rotation of the axis. Under these conditions the voltage will be higher than that of the network and there will be no problem to transmit the power. In the event that the speed of rotation is low, the generator output voltage will be low and unless it acts on the excitation circuit, the inverter may have operational problems, since in the inverter with thyristors the firing angle it will approach 90 and in this case the power factor will be very low. The self-switched inverter has the limitation in the Maximum modulation index if the continuous voltage at its input is low may not be able to maintain an adequate power level. Therefore, if the rectifier is diode, the machine must be driven to maintain an adequate level of continuous voltage.

Si el rectificador utilizado es controlado (puente de tiristores), éste puede mantener la tensión continua proporcional a la tensión de red, sin necesidad de que la máquina síncrona disponga de un circuito de excitación regulable. Actuando sobre el ángulo de disparo de los tiristores del puente rectificador, se podrá ejercer control sobre la potencia reactiva. Además podrá actuar como elemento de protección de la máquina eléctrica y permitirá al sistema ser bidireccional, o sea que permitirá funcionar a la máquina síncrona como motor. Obviamente, este rectificador será más caro que el compuesto por diodos. Se puede incluso alcanzar un compromiso intermedio mediante un rectificador con puente semicontrolado (diodos+tiristores). If the rectifier used is controlled (thyristor bridge), it can maintain the continuous voltage proportional to the mains voltage, without the need for the synchronous machine to have an adjustable excitation circuit. Acting on the firing angle of the thyristors of the rectifier bridge, control over the reactive power can be exercised. It can also act as a protection element for the electric machine and will allow the system to be bidirectional, that is, it will allow the synchronous machine to operate as a motor. Obviously, this rectifier will be more expensive than the diode compound. An intermediate compromise can even be achieved by means of a rectifier with a semicontrolled bridge (diodes + thyristors).

Entre las ventajas de este sistema de generación de velocidad variable se pueden incluir la fácil sincronización a la red eléctrica, la mejora en la estabilidad del sistema, el amplio margen de funcionamiento en función de la velocidad del eje y por lo tanto el aumento de rendimiento energético (se evalúa en el 4%) frente a sistemas de velocidad constante. The advantages of this variable speed generation system can include the easy synchronization to the power grid, the improvement in the stability of the system, the wide operating range depending on the speed of the axis and therefore the increase in performance energy (evaluated in 4%) against constant speed systems.

Como inconvenientes, en primer lugar el aumento de los costes debido a la inclusión de equipos convertidores que deben soportar toda la potencia generada (sobre un 30% más). Además la máquina eléctrica deberá sobredimensionarse en función del rendimiento de los equipos electrónicos (rectificador+inversor+filtros) la posible disminución de fiabilidad, el aumento de costes de mantenimiento, el sobrecoste que supone poder hacer que la máquina funcione como motor. As disadvantages, firstly the increase in costs due to the inclusion of converter equipment that must withstand all the power generated (about 30% more). In addition, the electric machine must be oversized depending on the performance of the electronic equipment (rectifier + inverter + filters), the possible decrease in reliability, the increase in maintenance costs, the extra cost of being able to make the machine work as a motor.

Con éste sistema el rendimiento a potencia nominal disminuye frente al rendimiento del generador síncrono, por ello como conclusión, éste sistema es útil en el caso de que las revoluciones del eje varíen en un rango amplio (40 -120% del valor nominal) ya que la frecuencia de la red eléctrica y la velocidad de rotación de la máquina están totalmente desacopladas. With this system the performance at nominal power decreases against the performance of the synchronous generator, so as a conclusion, this system is useful in the case that the shaft revolutions vary over a wide range (40-120% of the nominal value) since The frequency of the mains and the speed of rotation of the machine are completely decoupled.

Generador de corriente alterna asíncrono funcionando a velocidad variable: En este caso una solución es mediante generador con rotor cortocircuitado, Y otro caso es mediante generador con rotor bobinado. Asynchronous alternating current generator running at variable speed: In this case a solution is by means of a generator with a short-circuited rotor, and another case is by means of a generator with a winding rotor.

En el caso de generador con rotor cortocircuitado, una opción para mejorar el rendimiento a bajas velocidades de giro, es diseñar el generador con dos máquinas eléctricas acopladas al eje. Una de las máquinas será de baja potencia nominal y mayor número de polos, de manera que su velocidad de sincronismo sea menor. Esta máquina estará conectada a la red eléctrica para velocidades de giro bajas. Cuando la velocidad ascienda, aumentará el par mecánico producido. Si debido a éste aumento de par, se logra superar la potencia nominal del generador, el control desconecta a éste y conecta a la red eléctrica el generador de mayor potencia y menos polos, por lo que su velocidad de sincronismo es mayor. Si desciende la velocidad de giro, obviamente el control realizará el proceso inverso. A este tipo de generación no se le puede denominar velocidad variable, en realidad es generación a velocidad constante con dos velocidades de sincronismo. In the case of a generator with a short-circuited rotor, an option to improve performance at low turning speeds is to design the generator with two electric machines coupled to the shaft. One of the machines will be of low nominal power and greater number of poles, so that its synchronization speed is lower. This machine will be connected to the power grid for low turning speeds. When the speed rises, the mechanical torque produced will increase. If due to this increase in torque, it is possible to exceed the nominal power of the generator, the control disconnects it and connects the generator with greater power and fewer poles, so its synchronization speed is higher. If the turning speed drops, obviously the control will perform the reverse process. This type of generation cannot be called a variable speed, it is actually a constant speed generation with two synchronization speeds.

Otra opción es mediante cambio de polos, existiendo varias formas Another option is by changing poles, there are several ways

de efectuar el cambio de polos en un generador de inducción. of changing the poles in an induction generator.

El primer método analizado es el denominado de polos consecuentes. Este método es bastante antiguo y se basa en el hecho de que el número de polos del devanado del estator de un generador de inducción se puede cambiar fácilmente en relación 2: 1 mediante sencillas modificaciones en las conexiones de las bobinas. El rotor deberá ser de jaula de ardilla, ya que por inducción siempre se crean en él tantos polos como los que tenga el estator y así se podrá adaptar perfectamente cuando cambie el número de polos del estator. La desventaja de éste método es que las velocidades deben guardar siempre la relación 2: 1. The first method analyzed is that of consequent poles. This method is quite old and is based on the fact that the number of poles of the stator winding of an induction generator can be easily changed in a 2: 1 ratio by simple modifications to the coil connections. The rotor should be made of a squirrel cage, since by induction, as many poles as the stator has always been created on it and thus it can be perfectly adapted when the number of stator poles changes. The disadvantage of this method is that speeds must always keep the 2: 1 ratio.

Otro método que supera la limitación del anterior, es diseñar el estator del generador con devanados múltiples, los cuales disponen de diferentes números de polos y donde se energiza sólo uno de ellos cada vez. Por ejemplo, un generador puede devanarse con dos arrollamientos, uno para cuatro polos y otro para seis polos, así cuando se alimenta con tensión alterna de 50 Hz de frecuencia, su velocidad de sincronismo puede cambiar de 1500 Another method that overcomes the limitation of the previous one, is to design the generator stator with multiple windings, which have different numbers of poles and where only one of them is energized at a time. For example, a generator can be wound with two windings, one for four poles and one for six poles, so when it is powered by 50 Hz frequency alternating voltage, its synchronism speed can change from 1500

r.p.m. a 1000 r.p.m., simplemente suministrando potencia al otro conjunto de bobinas. Desafortunadamente, los e statore s de devanados múltiples son excesivamente caros. r.p.m. at 1000 rpm, simply supplying power to the other coil set. Unfortunately, multi-winding stations are excessively expensive.

Otra técnica para modificar el número de polos, basada en una teoría más complicada, pero más viable económicamente que la anterior es la denominada modulación de la amplitud polar (PAM). Esta técnica se basa en combinar dos señales senoidales de distinta frecuencia (deberán ser múltiplos entre sí) en un dispositivo denominado mezclador, la salida resultante contiene componentes con frecuencias iguales a la suma y a la diferencia de las dos frecuencias originales a la entrada. De manera que si una señal de 100 KHz se multiplica ( se modula) mediante una señal de 1 KHz, las frecuencias a la salida del mezclador son 99 KHz y 101 KHz. Another technique to modify the number of poles, based on a more complicated theory, but more economically viable than the previous one is the so-called polar amplitude modulation (PAM). This technique is based on combining two sinusoidal signals of different frequency (they must be multiples of each other) in a device called mixer, the resulting output contains components with frequencies equal to the sum and to the difference of the two original frequencies at the input. So if a 100 KHz signal is multiplied (modulated) by a 1 KHz signal, the frequencies at the mixer output are 99 KHz and 101 KHz.

Como ejemplo consideramos un generador asíncrono convencional con ocho polos en el estator. Los devanados de este estator se modulan mediante una onda trifásica espacial de dos polos. Esta onda espacial puede producirse mediante la inversión en las conexiones de la mitad de las fases cada medio giro del campo magnético (1800). Mediante este efecto se obtendrán seis polos magnéticos alrededor del estator, cuatro del mismo tamaño anterior y dos de doble tamaño. Si a la onda resultante se analiza por series de Fourier, se puede separar en dos distribuciones sinusoidales, una de ellas de seis polos (la diferencia) y la otra de diez polos (la suma). La respuesta del generador a esta señal que simultáneamente presenta dos números de polos diferentes depende de la distribución y el acortamiento de los devanados del estator. Como inconvenientes de éste método están los transitorios que se producen en el proceso de cambio de polos y las altas puntas de par que aparecen, a menos que se diseñe para grandes deslizamientos, en cuyo caso aumentan las pérdidas. As an example we consider a conventional asynchronous generator with eight poles in the stator. The windings of this stator are modulated by a three-phase spatial two-pole wave. This space wave can be produced by reversing the connections of half of the phases every half turn of the magnetic field (1800). Through this effect, six magnetic poles will be obtained around the stator, four of the same previous size and two of double size. If the resulting wave is analyzed by Fourier series, it can be separated into two sinusoidal distributions, one of them with six poles (the difference) and the other with ten poles (the sum). The generator response to this signal that simultaneously presents two different pole numbers depends on the distribution and shortening of the stator windings. As disadvantages of this method are the transients that occur in the pole change process and the high torque points that appear, unless it is designed for large landslides, in which case the losses increase.

Anderson y otros, utilizando generadores de inducción basados en este principio de modulación de amplitud de polos (PAM) con dos o tres velocidades de sincronismo, calcularon un incremento del rendimiento del 12,6% Y el 18,6% respectivamente. Anderson and others, using induction generators based on this principle of pole amplitude modulation (PAM) with two or three synchronization speeds, calculated a yield increase of 12.6% and 18.6% respectively.

En el caso de utilizar generador con rotor bobinado, la generación puede llevarse a cabo mediante convertidor de frecuencia bidireccional. En cuyo caso una máquina asíncrona de rotor cortocircuitado (jaula de ardilla), suministra corriente eléctrica por el estator si el deslizamiento es negativo, o sea si el rotor de la misma gira a una velocidad superior a la del campo magnético giratorio (velocidad de sincronismo). In the case of using a generator with a winding rotor, the generation can be carried out by means of a bidirectional frequency converter. In which case an asynchronous short-circuited rotor (squirrel cage) machine supplies electric current through the stator if the slippage is negative, that is, if the rotor of the rotor rotates at a speed greater than that of the rotating magnetic field (synchronism speed ).

El deslizamiento en este caso era relativamente pequeño (5-10%) e igual al cociente entre las pérdidas por efecto Joule en el devanado rotórico y la potencia del campo en el entrehierro. The slippage in this case was relatively small (5-10%) and equal to the ratio between the losses due to Joule effect in the rotary winding and the power of the field in the air gap.

De ahí, que si en una máquina asíncrona se bobina el rotor, y en Hence, if the rotor is wound in an asynchronous machine, and in

vez de cortocircuitarlo lo conectamos mediante unos anillos rozantes a un circuito exterior, podemos aumentar la resistencia del rotor manteniendo el mismo par. El deslizamiento será mayor, ya que se aumentan las pérdidas óhmicas en el circuito rotórico, pero el rendimiento será menor debido precisamente a estas pérdidas. Pero si la potencia eléctrica que se absorbe, la recuperamos entregándola a la red eléctrica, el rendimiento se mantendrá constante, cualquiera que sea el deslizamiento. instead of short-circuiting it, we connect it by means of friction rings to an external circuit, we can increase the resistance of the rotor maintaining the same torque. The slippage will be greater, as ohmic losses in the rotary circuit are increased, but the performance will be lower due precisely to these losses. But if the electrical power that is absorbed, we recover it by delivering it to the power grid, the performance will remain constant, whatever the slippage.

Este proceso no es fácil, ya que la frecuencia de las corrientes rotóricas, salvo en reposo, es distinta a la de la red eléctrica y varía con el deslizamiento, mientras que la frecuencia de la red es constante. This process is not easy, since the frequency of the rotary currents, except at rest, is different from that of the electrical network and varies with the slip, while the frequency of the network is constant.

Mediante un dispositivo electrónico de potencia denominado ciclo convertidor o convertidor de frecuencia, se puede en todo momento y para casi todas las frecuencias transferir energía de las corrientes del rotor de frecuencia f2=f1 a la red eléctrica, cuya frecuencia es f1 (50 Hz). By means of an electronic power device called a frequency converter or converter cycle, it is possible at any time and for almost all frequencies to transfer energy from the currents of the frequency rotor f2 = f1 to the mains, whose frequency is f1 (50 Hz) .

En esencia, este sistema tratará de extraer corriente del circuito rotórico de magnitud y fase apropiadas, además de regulables siempre con frecuencia constantemente igual a la del circuito rotórico. Esto capacita al generador para liberar potencia por encima y por debajo de la velocidad de In essence, this system will try to extract current from the rotary circuit of appropriate magnitude and phase, in addition to always adjustable with frequency constantly equal to that of the rotary circuit. This enables the generator to release power above and below the speed of

. .. .

SIncromsmo. Synchromsm

El eqUIpo denominado ciclo convertidor es un sistema de conversión estática a base de tiristores, que conectado a una fuente de tensión alterna mono o polifásica de una determinada frecuencia, la convierte sin pasar por un circuito de continua, en otra señal alterna de distinta frecuencia. The eqUIpo called the converter cycle is a static conversion system based on thyristors, which, connected to a mono or multi-phase alternating voltage source of a certain frequency, converts it without going through a continuous circuit, into another alternating signal of different frequency.

Físicamente, un ciclo convertidor trifásico está compuesto por dos puentes de Graetz completos, de tiristores en paralelo opuesto o antiparalelo. Su principio de funcionamiento está en lograr, a partir de señales alternas de tensión a la entrada, variando el ángulo de disparo de los tiristores, trocear Physically, a three-phase converter cycle is composed of two complete Graetz bridges, of opposite parallel thyristors or antiparallel. Its principle of operation is to achieve, from alternating signals of voltage to the input, varying the angle of firing of the thyristors, chop

dichas señales obteniendo unas señales alternas de salida de la frecuencia said signals obtaining alternate frequency output signals

deseada. Estas señales influirán en la señal del rotor bobinado logrando que la velocidad del generador se ajuste a las frecuencias de las mismas. desired. These signals will influence the winding rotor signal making the generator speed adjust to their frequencies.

Por su propio principio de funcionamiento, el cícloconvertidor puede actuar en los dos sentidos, es decir, ceder energía a la red o tomar energía de ésta, lo que equivale a decir que permite el funcionamiento de la máquina en los cuatro cuadrantes. Por ello a este tipo de generadores de velocidad variable se les denomina también generadores de doble paso. By its own principle of operation, the cycloconverter can act in both directions, that is, to transfer energy to the network or take energy from it, which is equivalent to saying that it allows the machine to operate in the four quadrants. Therefore, these types of variable speed generators are also called double step generators.

El sentido de la corriente determinará el funcionamiento de uno u otro de los puentes montados en antiparalelo y el módulo y la fase de la tensión se fijará mediante el retardo en el encendido de los tiristores. (Para ángulos de disparo inferiores a 900, el puente suministra tensión positiva (rectifica) y para ángulos entre 90 y 1800 el puente suministra tensión negativa (inversor). The direction of the current will determine the operation of one or the other of the bridges mounted in antiparallel and the module and the voltage phase will be set by the delay in the ignition of the thyristors. (For tripping angles lower than 900, the bridge supplies positive voltage (rectifies) and for angles between 90 and 1800 the bridge supplies negative voltage (inverter).

El rotor constituye la parte de baja frecuencia del convertidor. La limitación de la relación entre las frecuencias del ciclo convertidor hace que la frecuencia rotórica sea como máximo 113 de la frecuencia de la red. Para valores superiores, aparecen importantes distorsiones en las señales de tensión y corriente del rotor. El margen típico es ±15% de la velocidad de sincronismo. Variaciones de la frecuencia del 25% (12,5 Hz a 50 Hz) las posibles distorsiones de la señal pueden dar lugar a armónicos de baja frecuencia que pueden entrar en resonancia con los modos de vibración de baja frecuencia. Así, se pueden utilizar métodos de amortiguación que logren atenuar las vibraciones, pudiendo permitir armónicos de corriente del orden del 5%. (Para mantener la distorsión armónica de la señal sinusoidal dentro de éste límite, partiendo de señales cuadradas se necesitan al menos 12 escalones). The rotor constitutes the low frequency part of the converter. The limitation of the relationship between the frequencies of the converter cycle causes the rotational frequency to be at most 113 of the network frequency. For higher values, significant distortions appear in the voltage and current signals of the rotor. The typical margin is ± 15% of the sync speed. Variations in the frequency of 25% (12.5 Hz to 50 Hz) possible distortions of the signal can lead to low frequency harmonics that can resonate with low frequency vibration modes. Thus, damping methods can be used to attenuate the vibrations, allowing harmonics of current of the order of 5%. (To maintain the harmonic distortion of the sinusoidal signal within this limit, starting from square signals, at least 12 steps are needed).

Para evitar la inyección de armónicos de corriente, debidos a la To avoid the injection of current harmonics, due to the

conmutación de los tiristores, en la red eléctrica se deberá disponer de un filtro Le paso bajo, a poder ser sintonizado con los armónicos más importantes en la etapa de conexión de la red. Switching of the thyristors, a low pass filter must be available in the electrical network, to be able to be tuned to the most important harmonics in the network connection stage.

El control del inversor podrá efectuar tareas de regulación de la potencia reactiva consumida por el generador asíncrono, reduciendo su demanda de la red eléctrica. The control of the inverter will be able to carry out tasks of regulation of the reactive power consumed by the asynchronous generator, reducing its demand of the electrical network.

Una cuestión a tener en cuenta en el dimensionado de estos sistemas es que el generador eléctrico deberá ser de una potencia algo mayor, al empleado en acoplamiento directo, como consecuencia del rizado introducido en el par, por la acción del convertidor (se diseña para un 15% más de potencia). One issue to take into account in the sizing of these systems is that the electric generator must be of a somewhat greater power, to that used in direct coupling, as a result of the ripple introduced in the pair, by the action of the converter (it is designed for a 15% more power).

Una vez evaluado el rango medio de variaciones de velocidad de gIro en la localización del sistema, se elige el margen en el cual se va a regular la velocidad y se dimensiona la potencia del ciclo convertidor, la cual será una fracción de la potencia nominal del generador (alrededor del 15%). Evidentemente, éste sistema será óptimo, siempre que se cumpla que el rango de variaciones de la velocidad sea estrecho. Once the average range of rotation speed variations in the system location is evaluated, the range in which the speed is to be regulated is chosen and the power of the converter cycle is dimensioned, which will be a fraction of the nominal power of the generator (about 15%). Obviously, this system will be optimal, provided that the range of velocity variations is narrow.

Los equipos de conversión de potencia son actualmente caros, debido al gran número de tiristores que hacen falta (por ejemplo, 36 tiristores en un ciclo convertidor de 6 pulsos) y además deben disponer de un sistema de control muy complejo, con gran cantidad de transductores de medida. La tendencia a la disminución de costes de los sistemas electrónicos y el progreso en las técnicas de conversión encaminadas al aumento de rendimiento, hacen que cada día sea viables estos sistemas. Power conversion equipment is currently expensive, due to the large number of thyristors that are needed (for example, 36 thyristors in a 6-pulse converter cycle) and must also have a very complex control system, with a large number of transducers of measure. The tendency to decrease the cost of electronic systems and the progress in conversion techniques aimed at increasing performance, make these systems viable every day.

Una segunda forma de llevar a cabo la generación puede ser mediante cascada hipersónica, en cuyo caso la característica pardeslizamiento de una máquina asíncrona depende directamente del valor de la resistencia de su rotor. Mediante el incremento de esta resistencia la pendiente de la característica par-deslizamiento disminuye, por lo que si el par resistente del generador se mantiene constante, éste cederá más energía por su rotor y aumentará su velocidad de giro. A second way of carrying out the generation can be by means of hypersonic cascade, in which case the characteristic browning of an asynchronous machine depends directly on the value of the resistance of its rotor. By increasing this resistance the slope of the characteristic slip torque decreases, so if the generator's resistant torque remains constant, it will give more energy through its rotor and increase its speed of rotation.

Utilizando un generador asíncrono de rotor bobinado y conectado a través de sus anillos rozantes una resistencia variable externa se podría realizar la generación a velocidad variable, pero se aumentarían las pérdidas, disminuyendo el rendimiento. Using an asynchronous rotor generator winding and connected through its friction rings an external variable resistance could be generated at variable speed, but the losses would be increased, reducing the yield.

Mediante un equipo convertidor electrónico, se puede realizar el efecto de la resistencia, pero además recuperando la energía extraída. Este equipo estaría compuesto por un rectificador de diodos, una bobina de alisado y un inversor trifásico conmutado por red o autoconmutado similar al analizado en el generador de velocidad variable con máquina síncrona. By means of an electronic converter equipment, the effect of the resistance can be realized, but also recovering the energy extracted. This equipment would consist of a diode rectifier, a smoothing coil and a three-phase inverter switched by network or auto-switching similar to that analyzed in the variable speed generator with synchronous machine.

Mediante el control del inversor se incrementa la tensión en el circuito de continua, el rotor del generador se acelera para que al aumentar el deslizamiento aumente la fuerza electromotriz inducida y polarice en sentido directo los diodos del rectificador, de ésta manera podrá circular la intensidad necesaria para crear par. La corriente solo podrá ir desde el rotor en dirección al inversor, ya que el rectificador de diodos hace que el sistema sea unidireccional. Por lo tanto para que esta corriente pueda circular, el rotor deberá girar siempre a velocidad superior a la de sincronismo. Por esta razón se denomina a este sistema "cascada hipersíncrona o supersíncrona". By controlling the inverter, the voltage in the DC circuit is increased, the generator rotor is accelerated so that increasing the slip increases the induced electromotive force and polarizes the rectifier diodes directly, so that the necessary intensity can be circulated to create pair. The current can only go from the rotor in the direction of the inverter, since the diode rectifier makes the system unidirectional. Therefore, for this current to circulate, the rotor must always rotate at a speed greater than that of synchronism. For this reason this system is called "hypersynchronous or supersynchronous cascade".

Mediante este sistema no se puede efectuar ninguna compensación de potencia reactiva, por lo cual estos sistemas necesitan, al igual que los generadores asíncronos a velocidad constante, una batería de condensadores que compense la potencia reactiva demandada en vacío. Through this system, no reactive power compensation can be made, which is why these systems need, as well as asynchronous generators at constant speed, a capacitor bank that compensates for the reactive power demanded in a vacuum.

En función del margen de velocidades que se quieran regular, se seleccionará la potencia de los equipos convertidores, siendo el valor más normal el 50% de la potencia nominal del generador asíncrono. Al manejar potencias más pequeñas que en el sistema de generación a velocidad variable con máquina síncrona, es más integrable el inversor autoconmutado (puente de IGBT's), aún siendo más caro que el inversor conmutado por red (puente de tiristores). Depending on the range of speeds that you want to regulate, the power of the converter equipment will be selected, the most normal value being 50% of the nominal power of the asynchronous generator. When handling smaller powers than in the variable speed generation system with synchronous machine, the self-switched inverter (IGBT bridge) is more integrable, even more expensive than the network switched inverter (thyristor bridge).

5 Con este sistema se pueden alcanzar deslizamientos del 20%, ya que el margen de velocidad de giro superior se establece por consideraciones mecánicas y económicas. 5 With this system you can achieve landslides of 20%, since the upper speed range is established by mechanical and economic considerations.

Las ventajas de los sistemas de velocidad constante son: -Sistema electrónico simple y barato. The advantages of constant speed systems are: -Simple and cheap electronic system.

10 -Alta fiabilidad. -Baja posibilidad de aparecer resonancias estructurales. -Distorsión armónica nula en las señalas eléctricas obtenidas. 10 -High reliability. -Low possibility of appearing structural resonances. -Null harmonic distortion in the electrical signals obtained.

Las ventajas de los sistemas de velocidad variable son: -Mayor energía eléctrica generada. The advantages of variable speed systems are: -More electric power generated.

15 -Inexistencia de puntas de par transitorias. -Caja multiplicador más barata. -N o se demandan sistemas de amortiguación mecánica. -Alto rendimiento. -No hay problemas de sincronización. 15 -Existence of transient torque tips. -Cheap multiplier box. -N or mechanical damping systems are demanded. -High performance. -No synchronization problems.

20 -Buena calidad de la potencia eléctrica obtenida. Con nuestro nuevo método, el sistema de generación por velocidad variable, incluiría todas las ventajas de la velocidad constante. A continuación detallamos la explicación de la invención. 20 -Good quality of the electric power obtained. With our new method, the variable speed generation system would include all the advantages of constant speed. Below we detail the explanation of the invention.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN DESCRIPTION OF THE INVENTION

Mediante el generador eléctrico de velocidad variable que se preconiza, y concretamente mediante un dispositivo electrónico aplicado al mismo y denominado autosincronizador, se consigue una sincronización de la frecuencia del campo magnético del estator con el número de revoluciones del rotor, independientemente de si dichas revoluciones son fijas o variables, pudiendo ser dicha variación superior o inferior a la velocidad de sincronismo. By means of the electric variable speed generator that is recommended, and specifically by an electronic device applied to it and called autosynchronizer, a synchronization of the frequency of the magnetic field of the stator with the number of revolutions of the rotor is achieved, regardless of whether said revolutions are fixed or variable, this variation may be higher or lower than the synchronization speed.

De esta manera se consigue la generación de electricidad, desde energía mecánica o cinética de cualquier índole, utilizando motores de inducción asíncronos de jaula de ardilla a diferentes velocidades de rotación. In this way the generation of electricity is achieved, from mechanical or kinetic energy of any kind, using asynchronous squirrel cage induction motors at different rotation speeds.

El dispositivo electrónico especial que se Incorpora, está conectado en paralelo con el motor asíncrono de inducción de jaula de ardilla, siendo su función la de detectar en tiempo real el número de revoluciones del rotor y las diferencias de intensidad entre el devanado del estator y la etapa de potencia del autosincronizador, para mediante un software específico poder cambiar la frecuencia del campo magnético del estator, manteniendo la relación V /F ideal para que el par del motor sea el justo y el devanado del estator no pueda sufrir daños. The special electronic device that is incorporated, is connected in parallel with the asynchronous squirrel cage induction motor, its function being to detect in real time the number of revolutions of the rotor and the differences in intensity between the stator winding and the stage of power of the autosynchronizer, for using a specific software to be able to change the frequency of the magnetic field of the stator, maintaining the ideal V / F ratio so that the motor torque is just and the stator winding cannot suffer damage.

En definitiva, se consigue mediante ese dispositivo electrónico denominado autosincronizador, un generador de electricidad fiable, robusto y que además permite la generación a diferentes revoluciones del motor, sin In short, it is achieved through this electronic device called autosynchronizer, a reliable, robust electricity generator that also allows the generation at different engine revolutions, without

nmguno de los inconvenientes de los generadores de velocidad variable Some of the disadvantages of variable speed generators

cuyo funcionamiento se ha descrito en el apartado anterior. whose operation has been described in the previous section.

En cualquier caso, las ventajas derivadas de la aplicación del dispositivo electrónico especial denominado autosincronizador, y que se intercala en paralelo con el propio motor asíncrono de inducción de jaula de ardilla, presenta las siguientes ventajas: In any case, the advantages derived from the application of the special electronic device called autosynchronizer, and which is sandwiched in parallel with the asynchronous squirrel cage induction motor, has the following advantages:

N o es necesario utilizar motores de diseño especial, por lo que posibilita generar electricidad de forma barata y con coste de mantenimiento prácticamente nulos. N o necesita red para toma de energía, por lo que tampoco consumirá potencia reactiva. Las velocidades de sincronismo son tantas como se programen, con lo que aumenta el rendimiento de los generadores. N o tiene pérdidas de rendimiento nI necesita aumentar la resistencia con anillos rozantes. N o es necesario instalar mayor potencia de la requerida ni mantener la frecuencia del rotor. N o produce distorsiones en las señales de tensión. El generador no precisa actuar como motor. It is not necessary to use specially designed motors, so which makes it possible to generate electricity cheaply and with virtually zero maintenance cost. You don't need a power supply network, so neither will consume reactive power. The sync speeds are as many as program, thereby increasing the performance of generators You have no performance losses nI need to increase the resistance with friction rings. It is not necessary to install more power than required or Maintain the frequency of the rotor. It does not produce distortions in the voltage signals. The generator does not need to act as an engine.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha To complement the description that is going to be made below and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of practical realization thereof, it is accompanied as an integral part of said

descripción, un único dibujo en donde con carácter ilustrativo y no description, a single drawing where illustrative and not

limitativo, se ha representado lo siguiente: limiting, the following has been represented:

La figura única muestra el esquema correspondiente a la generación de electricidad que se consigue mediante la incorporación del dispositivo electrónico especial denominado autosincronizador. The unique figure shows the scheme corresponding to the generation of electricity that is achieved by incorporating the special electronic device called autosynchronizer.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION

Como se puede ver en las figuras referidas, el generador eléctrico de velocidad variable comprende un motor asíncrono de inducción de jaula de ardilla (1), que en su conexión a la correspondiente red eléctrica As can be seen in the aforementioned figures, the variable speed electric generator comprises an asynchronous squirrel cage induction motor (1), which in its connection to the corresponding electrical network

(2) lleva intercalado un rectificador (3) seguido de un inversor (4), y a continuación de éste un transformador (5), como es convencional, presentando en el lado opuesto el dispositivo o elemento de captación de energía (6) y una caja multiplicadora (7), que puede ser opcional. (2) carries a rectifier (3) interleaved followed by an inverter (4), and then a transformer (5), as is conventional, presenting on the opposite side the energy collection device or element (6) and a multiplier box (7), which may be optional.

A partir de estas características, la novedad de la invención es la incorporación de un dispositivo electrónico especial denominado autosincronizador (8) que va conectado en paralelo al generador asíncrono de inducción de jaula de ardilla (1), tal y como se representa en la figura, permitiendo obtener una sincronización entre la frecuencia del campo magnético del estator del motor (1) y las revoluciones del rotor del mismo, independientemente de si dichas funciones son fijas o variables, o si dicha variación sea superior o inferior a la velocidad de sincronismo. From these characteristics, the novelty of the invention is the incorporation of a special electronic device called autosynchronizer (8) that is connected in parallel to the asynchronous squirrel cage induction generator (1), as shown in the figure , allowing to obtain a synchronization between the frequency of the magnetic field of the motor stator (1) and the revolutions of the rotor thereof, regardless of whether said functions are fixed or variable, or if said variation is higher or lower than the synchronization speed.

En definitiva, en base a lo referido se consigue la generación de electricidad a partir de energía mecánica o cinética de cualquier índole, utilizando precisamente motores asíncronos de inducción de jaula de ardilla (1), a diferentes velocidades de rotación. In short, based on the aforementioned, the generation of electricity from mechanical or kinetic energy of any kind is achieved, using precisely asynchronous squirrel cage induction motors (1), at different rotation speeds.

Claims (1)

REIVINDICACIONES 1.-Generador eléctrico de velocidad variable, que estando previsto para generar electricidad a partir de energía mecánica o cinética, 5 utilizando motores de inducción asíncrono de jaula de ardilla (1), a diferentes velocidades de rotación, y comprendiendo un rectificador (3), un inversor (4) y un transformador (5) en el motor de inducción asíncrono de jaula de ardilla (1) y la correspondiente red eléctrica, se caracteriza porque entre el dispositivo de captación de energía (6) y dicho motor asíncrono de 10 inducción de jaula de ardilla (1), va intercalado en paralelo un dispositivo electrónico (8) constituido por un autosincronizador mediante el que se consigue la sincronización entre la frecuencia del campo magnético del estator y el número de revoluciones del rotor, permitiendo detectar en tiempo real dicho número de revoluciones del rotor y las diferencias de 1.-Variable speed electric generator, which is intended to generate electricity from mechanical or kinetic energy, 5 using asynchronous squirrel cage induction motors (1), at different rotation speeds, and comprising a rectifier (3) , an inverter (4) and a transformer (5) in the squirrel cage asynchronous induction motor (1) and the corresponding electrical network, is characterized in that between the energy collection device (6) and said asynchronous motor 10 induction of squirrel cage (1), an electronic device (8) is integrated in parallel constituted by an autosynchronizer by means of which synchronization is achieved between the frequency of the stator's magnetic field and the number of revolutions of the rotor, allowing time detection actual said rotor speed and the differences of 15 intensidad entre el devanado del estator y la etapa de potencia del autosincronizador para que, en combinación con un software especifico, permitir el cambio de frecuencia del campo magnético del estator, manteniendo una relación V /F ideal para que el par motor sea el justo y el devanado del estator no pueda sufrir daños. 15 intensity between the stator winding and the auto-synchronizer power stage so that, in combination with a specific software, allow the frequency change of the stator's magnetic field, maintaining an ideal V / F ratio so that the motor torque is just and the stator winding cannot be damaged.