U_X_Motor_Sincrono

Unidad X Motor Síncrono Introducción Los motores síncronos son máquinas síncronas que se utilizan para convertir potencia eléctrica en potencia mecánica de rotación. La característica principal de este tipo de motores es que la velocidad de giro es constante (trabajan a velocidad constante) y depende de la frecuencia de la tensión de la red eléctrica a la que esté conectado y por el número de pares de polos del motor, siendo conocida esa velocidad como "velocidad de sincronismo". La expresión matemática que relaciona la velocidad de la máquina con los parámetros mencionados es:

Donde: f: Frecuencia de la red a la que está conectada la máquina (Hz) p: Número de polos que tiene la máquina n: Velocidad de sincronismo de la máquina (revoluciones por minuto) Por ejemplo, si se tiene una máquina de cuatro polos (2 pares de polos) conectada a una red de 60 Hz, la máquina operará a 1 800 r.p.m. Principio de operación El motor síncrono recibe este nombre debido a que el rotor gira a la misma velocidad que el campo magnético del estator, es decir, están sincronizados. El motor síncrono es en esencia un alternador trifásico que funciona a la inversa. Los imanes del campo se montan sobre un rotor y se excitan mediante corriente continua, y las bobinas de la armadura están divididas en tres partes y alimentadas con corriente alterna trifásica. Para entender el concepto básico de un motor sincrónico. Véase la figura siguiente, que muestra un motor sincrónico de dos polos. La corriente de campo IF del motor produce un campo magnético de estado estacionario BR, Un conjunto trifásico de voltajes se aplica al estator de la máquina. Que produce un flujo de corriente trifásica en los devanados (Flujo giratorio).

El conjunto trifásico de corrientes en el devanado inducido produce un campo magnético uniforme giratorio Bs. Entonces, hay dos campos Magnéticos presentes en la máquina, y el campo rotórico tenderá a alinearse con el campo estatórico así como dos barras magnéticas tenderán a alinearse si se colocan una cerca de la otra. Puesto que el campo magnético del estator es rotante, el campo magnético del rotor (y el rotor e mismo) tratará constantemente de emparejarse con él. Cuanto mayor sea el ángulo entre los campos magnéticos (hasta cierto máximo), mayor es el par sobre el rotor de la máquina. El principio básico de operación del motor sincrónico es que el rotor "persigue" el campo magnético rotante del estator alrededor de un círculo, sin emparejarse del todo con él.

Resumen proceso de Operación

Circuito equivalente por fase de un motor síncrono El circuito equivalente por fase de un motor sincrónico es exactamente igual al del generador sincrónico, excepto que la dirección de referencia de I A está invertida. Debido al cambio de dirección de IA, la ecuación correspondiente a la ley de voltajes de Kirchhoff cambia para el circuito equivalente de un motor síncrono. La nueva ecuación de la ley de voltaje de Kirchhoff es Vφ =EA + jXSI A +RAI A

o EA =Vφ − jXSI A −RAI A

Podemos darnos cuenta que es la misma ecuación que para el generador, excepto que se invierte el signo en el termino de la corriente. En la figura 6-2a se muestra el circuito equivalente completo resultante y en la figura 6-2b se puede observar el circuito equivalente por fase.

Ventajas del motor síncrono: 1.- Velocidad constante 2.- Factor de potencia ajustable Aplicaciones Con velocidad constante (bombeo) Regulación del factor de potencia (condensador o compensador síncrono) En general, los motores síncronos son más aceptables a aplicaciones de velocidades constantes y altas potencias que los motores de inducción. Por lo tanto, se utilizan comúnmente para cargas de velocidad constante y alta potencia.

Valore nominales Puesto que los motores síncronos son físicamente iguales a los generadores síncronos, los valores nominales básicos de la maquina son los mismos. La principal diferencia es que un valor alto de EA produce un factor de potencia en adelanto en lugar de uno en retraso y, por lo tanto, el efecto del límite máximo de corriente de campo se expresa como un valor nominal con un factor de potencia en adelanto. Además, puesto que la salida de un motor síncrono es potencia mecánica, los valores nominales de un motor síncrono normalmente se expresa en caballos de potencia en lugar de kilowatts. La figura 6-21 muestra la placa característica de un motor síncrono grande. Además de la información que se observa en la figura, un motor síncrono pequeño tendría también el factor de servicio en su placa de características.