Motor sincrónico: construcción, trabajo, tipos y funciones

Motores síncronos – Precepto de funcionamiento, tipos, estrategias y funciones iniciales

{Una máquina eléctrica} es un período de tiempo común utilizado para una máquina electromagnética que se utiliza para la conversión entre la vitalidad eléctrica y la mecánica. Puede utilizarse como generador para desarrollar la vitalidad eléctrica o como motor para desarrollar la vitalidad del mecanismo. Un motor síncrono es un tipo de motor que se utiliza en las industrias por su velocidad fija.

Motor eléctrico

Un motor eléctrico es una máquina que convierte la vitalidad eléctrica en vitalidad mecánica. Tiene un estator (mitad fija) y un rotor (mitad móvil). Cuando se suministra vitalidad eléctrica, el rotor gira produciendo vitalidad mecánica rotativa. Realmente funciona de forma totalmente inversa a la de un generador.

Los motores eléctricos pueden clasificarse en motores de CA y de CC. Mientras que los motores de CA se clasifican en motores de inducción y motores síncronos.

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¿Qué es el motor síncrono?

Un motor síncrono es un tipo de motor de corriente alterna cuyo rotor gira a la misma velocidad porque el sujeto magnético gira. El sujeto magnético del estator gira a una velocidad que depende de la frecuencia de alimentación, generalmente conocida como velocidad de sincronización. Por lo tanto, el título motor síncrono. El rotor del motor síncrono está sincronizado con la frecuencia de alimentación actual.

Cuando dos turbinas síncronas funcionan en paralelo y el motor principal de 1 generador está apagado. Sin embargo, el generador funcionará mientras se tome la energía de la línea del generador. El alternador proporciona la energía obtenida de la carretera para sus pérdidas. Cuando se relaciona con una carga mecánica, la máquina funcionará a una velocidad fija. Cuando una máquina funciona y opera de la mejor manera mencionada anteriormente, se llama motor síncrono.

A diferencia del motor de inducción, el motor síncrono no depende del rotor inducido presente como sustituto, el rotor tiene imanes eternos o devanados sujetos que pueden ser energizados utilizando una fuente externa. En un motor de inducción, los devanados del estator generan un sujeto magnético giratorio (RMF) que además induce un presente dentro del rotor. En un motor síncrono, el estator sólo genera RMF. El sujeto magnético del rotor se bloquea magnéticamente con la RMF giratoria y gira con la misma velocidad, generalmente conocida como velocidad de sincronización.

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Es bueno saberlo: Un motor síncrono es una máquina similar a un alternador o generador síncrono. Por ejemplo, un motor síncrono puede funcionar como un generador síncrono (alternador) cambiando la potencia y el diseño, es decir

  • Cuando la máquina convierte la energía eléctrica de entrada en energía mecánica de salida, se llama motor síncrono.
  • Cuando la misma máquina convierte la energía mecánica de entrada en energía eléctrica de salida, se reconoce que es un generador síncrono (alternador).

El motor síncrono es estructuralmente muy similar a un alternador. Funciona a una velocidad implacable denominada velocidad sincrónica, NS. Depende de la frecuencia de alimentación y de la variedad de polos del rotor. La velocidad sincrónica viene dada por

NS = 120f ÷ p

El lugar

  • NS = Velocidad de sincronización (RPM)
  • f = Frecuencia de entrega actual
  • p = Número de polos

El rango de polos depende del diseño del motor y no puede modificarse durante el funcionamiento. Debido a este hecho, la velocidad del motor síncrono varía sólo con la frecuencia de alimentación.

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Construcción de motores síncronos

El desarrollo de un motor síncrono es muy parecido al de un alternador o generador síncrono. Se diferencia de un motor asíncrono o de inducción principalmente por el diseño de su rotor.

Construcción de motores síncronos

Un motor síncrono tiene dos componentes principales

Estator

El estator es una parte fija del motor. Idéntico a un motor de inducción, el núcleo del estator está hecho de láminas de metal laminado magro o de hierro forjado de excelente calidad magnética para eliminar la histéresis y las pérdidas de Foucault presentes. El núcleo tiene unas ranuras axiales para alojar el estator trifásico alterno sometido a un devanado que se denomina devanado de armadura.

Estator del motor síncrono

El devanado de la armadura del estator se alimenta con energía trifásica a través de su terminal de entrada. Se encarga de producir el sujeto magnético giratorio (RMF).

Rotor

El rotor es la parte giratoria de un motor síncrono. Tiene forma cilíndrica y soporta el bobinado del sector. Es el responsable de producir el sujeto magnético o los polos. Se energiza mediante anillos rozantes y reunión de escobillas con una fuente de corriente continua. A menudo se utiliza un pequeño generador de corriente continua relacionado con su eje para la excitación.

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El rotor de un motor síncrono puede diseñarse según uno de los muchos métodos siguientes.

Rotor de polos salientes

El periodo de tiempo «saliente» significa «que señala hacia fuera». El rotor de polos salientes tiene polos que sobresalen o sobresalen hacia el devanado del inducido. El núcleo del rotor se fabrica a partir de una lámina de metal laminado para descontar la histéresis y el Eddy presente. Las bobinas de bolas se enrollan alrededor de cada polo.

Rotor de polos salientes

El rotor de polos salientes tiene muchos polos. No es adecuado para el funcionamiento a alta velocidad debido a sus excesivas pérdidas por el viento (la velocidad excesiva). Se utiliza en motores síncronos de baja y media velocidad. Con cuerpo, tiene un diámetro grande y un tamaño axial pequeño.

Los anillos rozantes y el encuentro de escobillas se utilizan para proporcionar una conexión eléctrica entre el circuito estacionario y la rotación de una pieza de la máquina. Se utiliza para dar energía al sector del bobinado mediante una fuente de corriente continua.

Rotor de polos no salientes o cilíndrico

Este tipo de rotor tiene una forma cilíndrica de metal laminado. El núcleo tiene ranuras para los devanados del sujeto que se pueden asegurar con la ayuda de cuñas para evitar que se extraigan. Mientras que la parte no ranurada del núcleo se convierte en polos magnéticos.

Rotor de polos cilíndricos no salientes

Tiene mucha menos variedad de polos, con un diámetro menor y un tamaño axial mayor. Es más caro que el rotor de polos salientes. Sin embargo, el diseño del rotor ayuda a la distribución uniforme del flujo, la potencia mecánica, la robustez, etc. Debido a este hecho, estos motores síncronos se utilizan para una mayor velocidad.

Rotor Magnético Eterno

Los motores síncronos de moda utilizan un rotor con imanes eternos donde el rotor tiene imanes eternos montados en su suelo. No hay bobinas sujetas. Estos imanes generan la materia necesaria sin necesidad de una fuente de excitación. El imán eterno se fabrica con hierro de neodimio-boro, ya que son sencillos y económicos. Este rotor no tiene anillo deslizante ni encuentro de escobillas.

Rotor de imán permanente

La desventaja de un rotor de imanes permanentes es que el motor no debe autoarrancar debido a la inercia del rotor, probablemente no se ajuste a la RMF de rotación rápida adecuada en el arranque. Por ello, el VFD (accionamiento de frecuencia variable) es importante para su funcionamiento.

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Precepto de funcionamiento del motor síncrono

El motor síncrono funciona con el precepto de bloqueo magnético entre el RMF del estator (sujeto magnético giratorio) y el sujeto magnético del rotor. Como todos sabemos, los polos invertidos se atraen entre sí, debido a este hecho los polos RMF atraen a los polos alternos del rotor que producen un movimiento de rotación.

Un motor síncrono es una máquina doblemente excitada, es decir, requiere la alimentación de CA y CC a cada componente del estator, además del rotor, para realizar el sincronismo. Se suministra una CA trifásica a los devanados del estator para generar la RMF. El estator está diseñado para tener la misma variedad de polos que el rotor. Estos polos giran a la velocidad que está en sincronía con la frecuencia de entrada f se llama velocidad de sincronización. Viene dado por

NS = 120f / p

Se suministra una corriente continua a los devanados del rotor para generar un tema magnético definido. Como la alimentación de corriente continua proporciona un regalo fijo, el sujeto magnético del rotor no fluctúa. Los polos magnéticos se generan en los extremos invertidos del rotor. Los polos del rotor trabajan conjuntamente con la RMF del estator y giran a la misma velocidad porque alcanza la velocidad de sincronización.

Si el rotor gira a la misma velocidad porque el estator RMF, no hay par de carga. Los polos del rotor y del estator se alinean entre sí. Si se utiliza una carga mecánica, el rotor comienza a oscilar en torno a su nueva posición de equilibrio, este fenómeno se denomina ‘buscando‘. El rotor recibe una serie de niveles detrás de la RMF del estator y empieza a crear par. A medida que se eleva la carga, se eleva el ángulo entre ellos hasta que el sujeto del rotor está a 90º por detrás de la RMF. En este nivel, el motor proporciona el máximo par motor que existe, denominado par de arranque. Si la carga supera esta restricción, el motor se para.

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Opciones del motor síncrono

  • El motor síncrono no es inherentemente autoarrancable. El rotor debe introducirse tanto como la velocidad sincrónica por cualquier medio para sincronizarse con la frecuencia de alimentación.
  • Su velocidad varía sólo con la frecuencia de entrada suministrada. El VFD se utiliza para gestionar la velocidad del motor síncrono.
  • Su velocidad es imparable desde la carga. Debido a este hecho, el motor síncrono no debería verse afectado por ninguna variación en la carga.
  • La mejora de la carga mejora el par motor. Un motor síncrono se cala si el par mejora más allá del par de rotura.
  • El motor síncrono funciona a una velocidad síncrona o no funciona de ninguna manera.
  • El motor síncrono puede funcionar con cada uno de los componentes principales, además de los de energía retardada. Por ello, se utilizan para el encantamiento de cuestiones energéticas en las industrias.

Estrategias iniciales de los motores síncronos

Un motor síncrono no es intrínsecamente autoarrancable debido a la inercia del rotor. Cuando se utiliza la energía, el estator de la RMF comienza inmediatamente a girar con velocidad sincrónica. Sin embargo, el rotor no puede sostenerse por sí mismo. Para proporcionar la velocidad necesaria para que el rotor se sincronice, se utilizan las siguientes estrategias.

Cuerda de amortiguación

Se utiliza un devanado amortiguador dentro del rotor de polos salientes. Es un devanado en cortocircuito, similar al de un motor de inducción. El RMF induce un presente en este devanado y genera su objeto magnético personal que interactúa con el RMF y produce el par inicial necesario. Cuando el rotor alcanza una velocidad cercana a la síncrona, la excitación de CC se utiliza para el devanado sujeto del rotor y el motor se bloquea en sincronismo.

En esta metodología, el motor arranca inicialmente como un motor de inducción, utilizando el devanado de amortiguación. Este bobinado ayuda además a amortiguar las oscilaciones debidas a los ajustes bruscos de la carga.

Técnica motriz del poni

Un motor pony es un pequeño motor de inducción o motor shunt de corriente continua que está relacionado con el eje de un motor síncrono. Ayuda a proporcionar el par de arranque necesario. La excitación de CC no debe utilizarse hasta que el rotor alcance una velocidad cercana a la velocidad de sincronización. El rotor se bloquea magnéticamente con la RMF y la instalación hace que el motor del caballo tenga una velocidad menor.

Técnica de frecuencia variable

El VFD o accionamiento de frecuencia variable es una herramienta que proporciona potencia con frecuencia ajustable. Como todos sabemos, la velocidad de sincronización depende de la frecuencia de alimentación. Inicialmente, la frecuencia se ajusta al mínimo para reducir la velocidad de sincronización. La velocidad se eleva regularmente hasta el valor especificado o la velocidad regular.

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Tipos de motores síncronos

El motor síncrono se clasifica especialmente en dos clases basadas principalmente en la magnetización del rotor.

Motor excitado por corriente continua

En este motor síncrono, se utiliza una fuente de corriente continua para excitar su rotor a través de un anillo deslizante. El rotor contiene un sujeto que se magnetiza para generar un sujeto magnético implacable que interactúa con el estator RMF.

Motor no excitado

El rotor de un motor síncrono de este tipo no necesita ninguna excitación exterior para generar el sujeto magnético. Como alternativa, está hecho de un tejido que genera su propio tema, comparable al de un imán eterno o con la ayuda del tema del estator. El cobalto metálico se utiliza a menudo por su excesiva retentividad (materiales que intercambian propiedades magnéticas).

El motor no excitado puede clasificarse en otros tipos

  • Motor sincrónico con imán eterno
  • Motor sincrónico de histéresis
  • Motor de reluctancia síncrona
Motor sincrónico con imán eterno

Como sugiere el título, el rotor está hecho de un imán eterno que genera un sujeto magnético implacable. No hay bobinas, anillos rozantes ni escobillas. El sujeto del rotor se bloquea con el estator de la RMF y gira a velocidad sincrónica. Como no arrancan automáticamente y no hay bobinas en el interior del rotor, es necesario que el variador de frecuencia ofrezca una velocidad de arranque gradual.

Motor sincrónico de histéresis

El rotor de un motor síncrono de este tipo está hecho de tela con una pérdida de histéresis excesiva comparable a la del cromo, y de metal de cobalto. Es un motor monofásico de arranque automático que funciona a velocidad sincrónica. Tiene dos devanados de estator, el «devanado principal» y el «devanado auxiliar» para generar la RMF del estator. El rotor cilíndrico comienza a girar debido a la presencia del remolino inducido, por lo que arranca como un motor de inducción. En cuanto alcanza una velocidad cercana a la de sincronización, la RMF del estator bloquea el rotor en sincronización.

Motor de reluctancia síncrona

Este motor síncrono funciona con el precepto de la reluctancia. Bajo el efecto de un sujeto magnético, un material ferromagnético transferirá al final del circuito magnético el lugar donde haya una reluctancia mínima. Las tensiones del sujeto magnético siguen una trayectoria de baja reluctancia similar a ésta, siguiendo un camino de baja resistencia.

Por ello, se utiliza un rotor de tipo jaula de ardilla al que se le ha eliminado parte del esmalte para escribir un polo saliente, además de una trayectoria de reluctancia mucho menor. El estator es muy parecido al motor de histéresis, que tiene devanados principales y auxiliares para generar RMF. En el momento de la puesta en marcha, el rotor intenta alinearse con la RMF y comienza a girar en su trayectoria. Sin embargo, debido a la inercia del rotor, la RMF pasa por el lugar de alineación y lo intenta de nuevo en la siguiente revolución. Así, la velocidad aumenta de forma constante y finalmente alcanza la velocidad de sincronización y se bloquea magnéticamente con la RMF.

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Beneficios y Desventajas del motor síncrono

Beneficios

A continuación se enumeran algunas ventajas del motor síncrono

  • Tiene una velocidad de trabajo implacable, denominada velocidad sincrónica, que depende únicamente de la frecuencia de suministro y no fluctúa con ningún cambio de carga.
  • Es muy posible que funcione en el retraso, la unidad y la cuestión de la energía principal al aumentar la excitación del sector. De este modo, puede ser útil para mejorar el tema de la energía.
  • Tiene un rendimiento comparativamente superior al 90% en comparación con el motor de inducción.
  • Son más rentables a una velocidad decreciente que un motor de inducción.

Desventajas

He aquí algunas desventajas del motor síncrono

  • Los motores síncronos no son intrínsecamente autoarrancables y requieren diferentes medios para proporcionar una velocidad de arranque cercana a la velocidad de arranque síncrono.
  • Si la carga supera el límite de fallo pasado, la carga se bloquea.
  • Requiere una fuente externa de corriente continua para su excitación del sujeto rotor
  • Su velocidad no se puede diversificar, salvo que se utilice el variador de frecuencia VFD para proporcionar la frecuencia.
  • La búsqueda tiene lugar en un motor síncrono con utilidad de carga repentina.
  • Requiere un mantenimiento frecuente debido a los anillos deslizantes y los cepillos.
  • Los motores síncronos suelen ser más duros y más caros que los motores de inducción.

Funciones del motor síncrono

A continuación se enumeran algunas finalidades del motor síncrono.

Software de Ritmo Fijo Suelen utilizarse con objetivos de velocidad fija, donde la velocidad no fluctúa con el aumento de la carga. Sin embargo, se puede utilizar el VFD para regular su velocidad en consecuencia.

Corrección del problema energético Cambiando la excitación del motor síncrono, se puede diversificar el tema de la facilidad del circuito eléctrico. Este tipo de motor síncrono que se utiliza especialmente para mejorar la cuestión de la facilidad se llama condensador síncrono.

Cambio de frecuencia Un motor síncrono se utiliza para hacer funcionar un alternador o generador síncrono para producir a una sola frecuencia. Un motor síncrono de este tipo se llama Cambiador de Frecuencia.

Regulación de la tensión El motor síncrono puede actuar como condensador o inductor variable por su excitación. Se utiliza para la regulación de la tensión, controlando la potencia reactiva en una línea de transmisión extendida.

Funciones de muy baja velocidad: Al utilizar una frecuencia muy baja, el motor síncrono puede utilizarse para fines de muy baja velocidad con una eficiencia excesiva.

Posicionamiento: Debido a su velocidad fija, se utilizan para el posicionamiento exacto en robótica de forma similar a los servomotores.

Funciones comunes: Los motores síncronos se utilizan mucho, se requiere una velocidad fija en el sitio. Además, este tipo de motores se utiliza en molinos, batidoras de pasta, trituradoras de piedra, molinos de bolas, fábricas de metal, laminadoras de metal, fábricas de cemento, fábricas de caucho y textiles, bombas centrífugas, compresores de aire, seguidores, sopladores, ejes de línea, tocadiscos, temporizadores, relojes, exprimidores, grabadoras y gamuzas de grifo, mezcladoras, unidades de señalización, fonógrafo, unidades de control publicitario de indicación y regulación.

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