Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
Los motores eléctricos son un dispositivo electromecánico que convierte la energía eléctrica en energía mecánica. En función del tipo de entrada lo hemos clasificado en motores monofásicos y trifásicos.
El tipo más común de motores trifásicos son los motores síncronos y los motores de inducción . Cuando los conductores eléctricos trifásicos se colocan en ciertas posiciones geométricas (es decir, en cierto ángulo entre sí), se genera un campo eléctrico . El campo magnético giratorio gira a una cierta velocidad conocida como velocidad síncrona .
Si un electroimán está presente en este campo magnético giratorio , el electroimán se bloquea magnéticamente con este campo magnético giratorio y gira con la misma velocidad del campo giratorio.
De aquí proviene el término motor síncrono , ya que la velocidad del rotor del motor es la misma que la del campo magnético giratorio.
Es un motor de velocidad fija porque tiene una sola velocidad, que es la velocidad síncrona. Esta velocidad está sincronizada con la frecuencia de suministro. La velocidad síncrona viene dada por:
Dónde:
- N = La velocidad síncrona ( en RPM, es decir, rotaciones por minuto )
- f = La frecuencia de suministro ( en Hz )
- p = El número de polos
Indice de contenidos
Construcción de motor síncrono
Por lo general, su construcción es casi similar a la de un motor de inducción trifásico, excepto que aquí suministramos CC al rotor, razón por la cual explicaremos más adelante. Ahora, veamos primero la construcción básica de este tipo de motor. De la imagen de arriba, queda claro cómo diseñamos este tipo de máquina. Aplicamos alimentación trifásica al estator y alimentación de CC al rotor.
Características principales de los motores síncronos
- Los motores síncronos no son inherentemente de arranque automático. Requieren algunos medios externos para acercar su velocidad a la velocidad síncrona antes de sincronizarse.
- La velocidad de funcionamiento de está en sincronismo con la frecuencia de suministro y, por lo tanto, para una frecuencia de suministro constante, se comportan como un motor de velocidad constante independientemente de la condición de carga.
- Este motor tiene las características únicas de operar bajo cualquier factor de potencia eléctrica. Esto hace que se utilice en la mejora del factor de potencia eléctrica .
Principio de funcionamiento del motor síncrono
Los motores síncronos son una máquina doblemente excitada, es decir, se le proporcionan dos entradas eléctricas. Su devanado de estator que consiste en un Suministramos suministro trifásico al devanado del estator trifásico y CC al devanado del rotor.
El devanado del estator trifásico que lleva corrientes trifásicas produce un flujo magnético giratorio trifásico. El rotor que lleva suministro de CC también produce un flujo constante. Considerando la frecuencia de potencia de 50 Hz, de la relación anterior podemos ver que el flujo rotatorio trifásico gira alrededor de 3000 revoluciones en 1 min o 50 revoluciones en 1 seg.
En un instante particular, los polos del rotor y del estator pueden tener la misma polaridad (NN o SS), lo que provoca una fuerza de repulsión en el rotor y en el siguiente instante será NS, lo que provocará una fuerza de atracción. Pero debido a la inercia del rotor, este no puede girar en ninguna dirección debido a esas fuerzas de atracción o repulsión, y el rotor permanece parado. Por tanto, un motor síncrono no arranca automáticamente.
Aquí utilizamos algunos medios mecánicos que inicialmente hacen girar el rotor en la misma dirección que el campo magnético para acelerar muy cerca de la velocidad síncrona. Al alcanzar la velocidad síncrona, se produce un bloqueo magnético y el motor síncrono continúa girando incluso después de retirar los medios mecánicos externos.
Pero debido a la inercia del rotor, este no puede girar en ninguna dirección debido a esas fuerzas de atracción o repulsión, y el rotor permanece parado. Por tanto, un motor síncrono no arranca automáticamente.
Aquí utilizamos algunos medios mecánicos que inicialmente hacen girar el rotor en la misma dirección que el campo magnético para acelerar muy cerca de la velocidad síncrona. Al alcanzar la velocidad síncrona, se produce un bloqueo magnético y el motor síncrono continúa girando incluso después de retirar los medios mecánicos externos.
Métodos de arranque del motor síncrono
- Arranque del motor con un motor primario externo: los motores síncronos están acoplados mecánicamente con otro motor. Puede ser un motor de inducción trifásico o un motor de derivación de CC . Aquí, inicialmente no aplicamos excitación DC. Gira a una velocidad muy cercana a su velocidad síncrona, y luego le damos la excitación de CC. Después de algún tiempo, cuando tiene lugar el bloqueo magnético, se corta el suministro al motor externo.
- Devanado del amortiguador En este caso, el motor síncrono es del tipo de polo saliente, el devanado adicional se coloca en la cara del polo del rotor. Inicialmente, cuando el rotor no está girando, la velocidad relativa entre el devanado del amortiguador y el flujo del entrehierro giratorio es grande y se induce en él una fem que produce el par de arranque requerido. A medida que la velocidad se acerca a la velocidad síncrona, la fem y el par se reducen y, finalmente, cuando se produce el bloqueo magnético; el par también se reduce a cero. Por lo tanto, en este caso, el motor síncrono funciona primero como un motor de inducción trifásico utilizando un devanado adicional y finalmente se sincroniza con la frecuencia.
Aplicación de motores síncronos
- El motor síncrono que no tiene carga conectada a su eje se utiliza para mejorar el factor de potencia . Por sus características de comportarse ante cualquier factor de potencia eléctrica, se utiliza en sistemas de potencia en situaciones donde los condensadores estáticos son caros.
- El motor síncrono encuentra aplicación donde la velocidad de operación es menor (alrededor de 500 rpm) y se requiere alta potencia. Para requisitos de potencia de 35 kW a 2500 KW, el tamaño, peso y costo del motor de inducción trifásico correspondiente es muy alto. Por tanto, estos motores se utilizan preferentemente. Ex- Bomba alternativa, compresor, laminadores, etc.
