motores sincronos
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JHON HENRY AVENDAÑO G.
MOTORES SÍNCRONOS
MOTORES SÍNCRONOS
Los motores síncronos son un tipo de motores eléctricos de corriente alterna.
La velocidad de giro es 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".
CONSTITUCION
El motor síncrono, como el asíncrono, se compone, de un estator y de un rotor separados por un entre hierro.
� El estator:El estator consta de una
carcasa y un circuito magnético constituidos generalmente por unas láminas de acero y un bobinado trifásico similar al de un motor asíncrono alimentado en corriente alterna trifásica para producir un campo giratorio.
El rotor:�El rotor tiene unos imanes o bobinas de excitación recorridas por una corriente continua que crean unos polos norte y sur intercalados.
El rotor, a diferencia de las máquinas asíncronas gira sin deslizamiento a la velocidad del campo giratorio
USOS
Los motores síncronos se encuentran en todas las aplicaciones industriales donde la velocidad constante es necesaria.
El motor síncrono, utiliza el mismo concepto de un campo magnético giratorio producido por el estator, pero ahora el rotor consta de electroimanes o de imanes permanentes (PM) que giran sincrónicamente con el campo del estator.
FUNCIONAMIENTO
Cuando la bobina de la armadura, es excitada por un poli-fase (por lo general de 3 fases), se crea un campo magnético giratorio en el interior del motor.
El devanado de campo, que actúa como un imán permanente, simplemente bloquea con el campo magnético que rota y rota junto con el.
Una vez que el motor está en funcionamiento, la velocidad del motor depende sólo de la frecuencia de suministro.
Cuando la carga del motor se incrementa más allá de la descomposición de la carga, el motor queda fuera de sincronización, es decir, la carga aplicada es suficientemente grande para sacar el devanado.
FUNCIONAMIENTO…
MOTOR SÍNCRONO BIPOLAR DE IMÁN PERMANENTE
La razón por la que se llama motor síncrono es que el imán del centro girará a una velocidad constante síncrona (girando exactamente como el ciclo) con la rotación del campo magnético.
MOTOR SÍNCRONO BIPOLAR DE IMÁN PERMANENTE…
La velocidad de un generador (o motor) que está directamente conectado a una red trifásica es constante y está impuesta por la frecuencia de la red.
Sin embargo, si dobla el número de electroimanes que hay en el estator, puede asegurar que el campo magnético girará a la mitad de la velocidad.
Los motores de AC que utilizan imanes para producir el campo magnético en el entrehierro, se denominan Motores de Imán Permanente (PMM o PMAC).
Los más utilizados son:1. SÍNCRONOS (PMSM) :campo magnético giratorio y uniforme
2.- MOTORES DE IMÁN PERMANENTE CONMUTADOS O TRAPEZOIDALES(BLDC_MOTORS)
El campo del estator es aplicado en pasos discretos
El rotor tiene dos imanes que cubren cada uno aprox.180º.
El estator tiene un bobinado trifásico, donde los conductores de cada fase están distribuidos uniformemente en porciones de arcos de 60º.
Cuando los bordes del imán del rotor alcanzan el límite entre las fases del estator, un detector, tal como un sensor de efecto Hall montado en el estator, detectará la inversión del campo magnético del air-gap y causa una apropiada secuencia de conmutación de los transistores.
MOTOR DE RELUCTANCIA VARIABLE
Eliminan los imanes permanentes (PMs), las escobillas, y los conmutadores. El estator consiste en unas laminaciones de acero que forman postes salientes.
MOTOR DE RELUCTANCIA VARIABLE…
La corriente es conmutada entre las bobinas de cada fase del estator en un patrón secuencial para desarrollar un campo magnético que gira.
La Reluctancia se refiere a la característica de resistencia de un circuito magnético, también llamada resistencia magnética. Cuando un par de bobinas de los polos del estator es energizado, el rotor se mueve para alinearse con los postes del estator.
MÉTODOS DE ARRANQUE
Si los campos magnéticos del estator en un motor síncrono giran a una velocidad lo suficientemente baja, no habrá ningún problema para que el rotor se acelere y se enlace con el campo magnético del estator.
Entonces, se puede incrementar la velocidad de los campos magnéticos del estator aumentando gradualmente la frecuencia hasta su valor nominal de 50 Hz. Para esto pueden utilizar accionadores de estado sólido como cicloconvertidores.
1. Arranque por medio de la reducción de la frecuencia eléctrica:
2. Arranque con un motor primario externo:
Para llevar al motor a su velocidad síncrona se le puede adjuntar un motor de arranque externo.
Una vez alcanzada esta velocidad, se conecta la máquina en paralelo a la red y se desconecta el motor primario del eje.
El motor de arranque puede tener valores nominales mucho más pequeños que el motor que arranca ya que sólo debe superar la inercia de la máquina síncrona en vacío.
3. Arranque con devanados de amortiguamiento:
Éste es el método más popular de arranque. Recibe el nombre de devanado amortiguador porque reduce las oscilaciones que se producen en los procesos transitorios de las máquinas: acoplamiento a la red, vibraciones bruscas de carga eléctrica o mecánica, etc.
Los devanados de amortiguamiento son barras especiales dispuestas en ranuras hechas en la cara del rotor en un motor y en cortocircuito en cada extremo con un anillo. Esto crea un rotor del tipo jaula de ardilla y el motor arranca como si fuera un motor asincrónico trifásico.
Devanado amortiguador colocado en los polos (jaula de ardilla)
4. Arranque automático:
4. Arranque automático:La máquina arranca como motor asíncrono
debido a la jaula de ardilla que poseen los polos del rotor. A medida que aumenta la velocidad, la frecuencia del rotor disminuye, por consiguiente disminuye la diferencia de potencial a los bornes de la reactancia hasta que ésta no puede mantener el yugo del relé, ya cercana a la velocidad de sincronismo, y cierra los contactos de él. Al cerrarse este contacto se alimenta la bobina del contacto, quien cierra los interruptores 2 y abre el 3 quedando de esta manera alimentado el rotor por corriente continua y funcionando en sincronismo.
CARACTERISTICAS
Los motores síncronos funcionan a una velocidad sincrónica fija proporcional a la frecuencia de la corriente alterna aplicada.
Su construcción es semejante a la de los alternadores.
Cuando un motor síncrono funciona a potencia Constante y sobreexcitado, la corriente absorbida por éste presenta, respecto a la tensión aplicada un ángulo de desfase en avance que aumenta con la corriente de excitación.
VENTAJAS DEL MOTOR SÍNCRONO
Velocidad constante
Factor de potencia ajustable
El factor de potencia se controla variando la excitación del rotor y puede ser del 100% o unitaria con la excitación normal, de corriente atrasada con subexcitación y de corriente adelantada con sobreexcitación.
Los motores síncronos tienen las siguientes ventajas sobre los motores no síncronos:
La velocidad es independiente de la carga, a condición de una corriente de campo adecuada se aplica.
Control preciso de la velocidad y la posición utilizando los controles de lazo abierto.
Ellos mantienen su posición cuando una corriente continua se aplica tanto a la del estator y las bobinas del rotor.
Su factor de potencia se puede ajustar a la unidad mediante una corriente de campo en relación adecuada a la carga.
Funcionan bien en la velocidad de sincronismo o no funciona en absoluto.
DIFERENCIA ENTRE MOTORES SÍNCRONOS Y ASÍNCRONOS
El motor síncrono es mucho mas caro que un motor asíncrono, casi el doble.
El motor síncrono requiere de 2 alimentaciones una de AC y otra de DC
El motor síncrono requiere un arrancador o control muy especial pues en un inicio solo lo alimentas con AC y después cuando entra en sincronía ya sea por un relevador de tiempo o uno de frecuencia le alimentas con DC.
El asíncrono no requiere un arrancador tan especial.
La mayor y casi la única ventaja de un motor síncrono sobre un motor asíncrono convencional es que el síncrono mejora el factor de potencia y el asíncrono lo baja.
GRACIAS…