En los sistemas eléctricos, utilizamos en industrias, centrales eléctricas o necesidades domésticas, los motores y generadores se han convertido en algo común. Con la demanda de sistemas de alta eficiencia energética y que consuman menos energía, se ve la invención de nuevos modelos de estos dispositivos eléctricos. El factor de cálculo básico para la operación confiable de motores y generadores es el Factor de potencia . Es la relación entre la potencia aplicada y la potencia requerida. Por lo general, la potencia total consumida en las industrias y fábricas se calcula en función del factor de potencia. Por lo tanto, el factor de potencia siempre debe mantenerse en la unidad. Pero debido al aumento de la potencia reactiva en estos dispositivos, el factor de potencia disminuye. Para mantener el factor de potencia en la unidad, se introducen muchos métodos. El concepto de motor síncrono es uno de ellos.
¿Qué es el motor síncrono?
La definición de motor síncrono establece que 'Un AC Motor en el que en estado estable, la rotación del eje está sincronizada con la frecuencia de la corriente aplicada ”. El motor síncrono funciona como motor de CA, pero aquí el número total de rotaciones realizadas por el eje es igual al múltiplo entero de la frecuencia de la corriente aplicada.
Motor sincrónico
El motor síncrono no depende de la corriente de inducción para funcionar. En estos motores, a diferencia del motor de inducción, los electroimanes de CA multifásicos están presentes en el estado r , que produce un campo magnético giratorio. Aquí el rotor es de un imán permanente que se sincroniza con el campo magnético giratorio y gira en sincronía con la frecuencia de la corriente que se le aplica.
Diseño de motor síncrono
El estator y el rotor son los componentes principales del motor síncrono. Aquí, el marco del estator tiene una placa envolvente a la que se unen las barras de llave y las nervaduras circunferenciales. Las zapatas, los soportes del bastidor se utilizan para soportar la máquina. Para excitar los devanados de campo con CC, se utilizan anillos colectores y escobillas.
Los rotores cilíndricos y redondos se utilizan para aplicaciones de 6 polos. Los rotores de polos salientes se utilizan cuando se requiere una mayor cantidad de polos. La construcción del motor síncrono y el alternador síncrono son similares.
Principio de funcionamiento del motor síncrono
El funcionamiento de los motores síncronos depende de la interacción del campo magnético del estator con el campo magnético del rotor. El estator contiene devanados trifásicos y se alimenta con energía trifásica. Por lo tanto, el devanado del estator produce un campo magnético giratorio de 3 fases. El suministro de CC se suministra al rotor.
El rotor entra en el campo magnético giratorio producido por el devanado del estator y gira en sincronización. Ahora el velocidad del motor depende de la frecuencia de la corriente suministrada.
La velocidad del motor síncrono está controlada por la frecuencia de la corriente aplicada. La velocidad de un motor síncrono se puede calcular como
Ns = 60f / P = 120f / p
donde, f = frecuencia de la corriente alterna (Hz)
p = número total de polos por fase
P = número total de pares de polos por fase.
Si se aplica una carga mayor que la carga de ruptura, el motor se desincroniza. El devanado del estator trifásico ofrece la ventaja de determinar el sentido de giro. En caso de bobinado monofásico, no es posible derivar la dirección de rotación y el motor puede arrancar en cualquiera de las direcciones. Para controlar la dirección de rotación en estos motores síncronos, se necesitan arreglos de arranque.
Métodos de arranque del motor síncrono
El momento de inercia del rotor detiene el arranque automático de los motores síncronos de gran tamaño. Debido a esta inercia del rotor, no es posible que un rotor se sincronice con el campo magnético del estator en el momento en que se aplica la potencia. Por lo tanto, se requiere algún mecanismo adicional para ayudar a que el rotor se sincronice.
El devanado de inducción se incluye en los motores grandes que generan el par suficiente necesario para la aceleración. Para motores muy grandes, para acelerar la máquina descargada, se utiliza un motor pony. Al cambiar la frecuencia de la corriente del estator, los motores operados electrónicamente pueden acelerar incluso desde la velocidad cero.
Para motores muy pequeños, cuando el momento de inercia del rotor y la carga mecánica son deseablemente pequeños, pueden arrancar sin ningún método de arranque.
Tipos de motor síncrono
Dependiendo del método de magnetización del rotor, existen dos tipos de motores síncronos:
- No emocionado.
- Corriente continua Excitada.
Motor no excitado
En estos motores, el rotor está magnetizado por el campo del estator externo. El rotor contiene un campo magnético constante. Para fabricar el rotor se utiliza acero de alta retención, como el acero al cobalto. Estos se clasifican como motores de imán permanente, reluctancia e histéresis.
- En los motores síncronos de imanes permanentes, se utiliza un imán permanente junto con acero para el diseño del rotor. Tienen un campo magnético constante en el rotor, por lo que el devanado de inducción no se puede utilizar para arrancar. Se utiliza como motores de ascensor sin engranajes.
Motor síncrono de imán permanente
- En el motor de reluctancia, el rotor está hecho de fundición de acero con polos dentados salientes. Para minimizar las ondulaciones del par, los polos del rotor son menores que los polos del estator. Contiene bobinado de jaula de ardilla para proporcionar par de arranque al rotor. Utilizado en aplicaciones de instrumentación.
- Los motores de histéresis son motores de arranque automático. Aquí, el rotor es un cilindro liso hecho de acero al cobalto magnéticamente duro de alta coercitividad. Estos motores son caros y se utilizan donde se requiere una velocidad constante precisa. Usado generalmente como servomotores.
Motor excitado por corriente CC
Aquí, el rotor se excita utilizando la corriente CC suministrada directamente a través de anillos colectores. También se utilizan inducción de CA y rectificadores. Por lo general, son de tamaños grandes, como más de 1 caballo de fuerza, etc.
Motor excitado por corriente CC
Aplicaciones de motores síncronos
por lo general, motores síncronos se utilizan para aplicaciones donde se requiere una velocidad constante y precisa. Las aplicaciones de baja potencia de estos motores incluyen máquinas de posicionamiento. Estos también se aplican en robot. actuadores . Los molinos de bolas, los relojes y los tocadiscos también utilizan motores síncronos. Además estos motores también se utilizan como servomotores y máquinas de sincronización.
Estos motores están disponibles en un rango de tamaño de herradura fraccional hasta un rango de tamaño industrial de alta potencia. Si bien se utilizan en tamaños industriales de alta potencia, estos motores realizan dos funciones importantes. Uno es como un medio eficiente de convertir energía CA en energía mecánica y el otro es Corrección del factor de poder . ¿Con qué aplicación de servomotor te has encontrado?
