Motores eléctricos son un dispositivo electromecánico que convierte la energía eléctrica a energía mecánica. Basándonos en el tipo de entrada la hemos clasificado en motores monofásicos y trifásicos.
El tipo más común de motores trifásicos son motores síncronos y motores de inducción. Cuando los conductores eléctricos trifásicos se colocan en ciertas posiciones geométricas (es decir, en un cierto ángulo entre sí) un campo eléctrico se genera. La rotación campo magnético gira a una cierta velocidad conocida como la velocidad sincrónica.
Si un electroimán está presente en este el campo magnético rotativoel electroimán se bloquea magnéticamente con este campo magnético giratorio y gira con la misma velocidad del campo giratorio.
Aquí es donde el término motor sincrónico viene, ya que la velocidad del rotor del motor es la misma que la del campo magnético giratorio.
Es un motor de velocidad fija porque sólo tiene una velocidad, que es la velocidad sincrónica. Esta velocidad es sincronizado con la frecuencia de suministro. La velocidad sincrónica viene dada por:
Dónde:
- N= La velocidad sincrónica (en RPM, es decir, rotaciones por minuto)
- f = La frecuencia de suministro (en Hz)
- p = El número de polacos
La construcción del motor síncrono
Normalmente, su construcción es casi similar a la de un motor de inducción trifásico, excepto por el hecho de que aquí suministramos CC al rotor, cuya razón explicaremos más adelante. Ahora, vamos a repasar primero la construcción básica de este tipo de motor. A partir de la imagen anterior, está claro que cómo diseñamos este tipo de máquina. Aplicamos un suministro trifásico al estator y un suministro de corriente continua al rotor.
Características principales de los motores síncronos
- Motores síncronos …no son inherentemente autoiniciables. Requieren de algún medio externo para acercar su velocidad a la velocidad sincrónica antes de ser sincronizados.
- La velocidad de funcionamiento está en sincronía con la frecuencia de suministro y por lo tanto para la 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 funcionar bajo cualquier factor de potencia eléctrica. Esto hace que sea usado en el factor de potencia eléctrica mejora.
Principio de funcionamiento del motor síncrono
Los motores síncronos son una máquina doblemente excitada, es decir, se le proporcionan dos entradas eléctricas. Su bobinado de estator, que consiste en un suministro trifásico al bobinado de estator trifásico, y CC al bobinado del rotor.
El devanado del estator trifásico que lleva corrientes trifásicas produce un flujo magnético giratorio trifásico. El rotor que lleva el suministro de corriente continua también produce un flujo constante. Considerando la frecuencia de potencia de 50 Hz, de la relación anterior podemos ver que el flujo giratorio trifásico gira alrededor de 3000 revoluciones en 1 min. o 50 revoluciones en 1 seg.
En un instante determinado los polos del rotor y del estator podrían ser de la misma polaridad (N-N o S-S) causando una fuerza de repulsión en el rotor y en el instante siguiente será N-S causando una fuerza de atracción. Pero debido a la inercia del rotor, no puede girar en ninguna dirección debido a esa fuerza de atracción o de repulsión, y el rotor permanece en estado de reposo. Por lo tanto, un motor síncrono no es auto-arrancable.
Aquí utilizamos algunos medios mecánicos que inicialmente giran el rotor en la misma dirección que el campo magnético para acelerar muy cerca de la velocidad sincrónica. Al alcanzar la velocidad sincrónica, se produce el bloqueo magnético, y el motor sincrónico continúa girando incluso después de la eliminación de los medios mecánicos externos.
Pero debido a la inercia del rotor, no puede girar en ninguna dirección debido a esas fuerzas de atracción o repulsión, y el rotor permanece en estado de reposo. Por lo tanto, un motor síncrono no es auto-arrancable.
Aquí utilizamos algunos medios mecánicos que inicialmente giran el rotor en la misma dirección que el campo magnético para acelerar muy cerca de la velocidad sincrónica. Al alcanzar la velocidad sincrónica, se produce el bloqueo magnético, y el motor sincrónico continúa girando incluso después de la eliminación de los medios mecánicos externos.
Métodos de arranque del motor síncrono
- El motor comienza con un Mover primario externo: Los motores síncronos están acoplados mecánicamente con otro motor. Puede ser un motor de inducción trifásico o Motor de derivación de CC. Aquí, no aplicamos la excitación DC inicialmente. Gira a una velocidad muy cercana a su velocidad sincrónica, y luego le damos la excitación de CC. Después de un tiempo, cuando se produce el bloqueo magnético, se corta la alimentación del motor externo.
- El bobinado de la compuerta En este caso, el motor síncrono es de tipo polo saliente, el bobinado adicional se coloca en la cara del polo del rotor. Inicialmente, cuando el rotor no está girando, la velocidad relativa entre el devanado de la compuerta y el flujo de la cámara de aire en rotación es grande y se induce en ella un emf que produce el par de arranque requerido. A medida que la velocidad se aproxima a la velocidad sincrónica, el emf y el par se reducen y, por último, 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 motor de inducción trifásico utilizando un bobinado adicional y finalmente se sincroniza con la frecuencia.
Aplicación de los motores síncronos
- El motor síncrono que no tiene carga conectada a su eje se utiliza para factor de potencia mejora. Debido a sus características para comportarse en cualquier factor de potencia eléctrica, se utiliza en el sistema de energía en situaciones en las que la estática condensadores son caras.
- El motor síncrono encuentra aplicaciones en las que la velocidad de funcionamiento es menor (alrededor de 500 rpm) y se requiere una gran potencia. Para la potencia requerida de 35 kW a 2500 KW, el tamaño, peso y coste del correspondiente motor de inducción trifásico es muy alto. Por lo tanto, estos motores se utilizan preferentemente. Ex- Bomba reciprocante, compresor, laminadores, etc.
