Sumérgete en los principios de funcionamiento de los motores síncronos.

Al explorar cómo funcionan los motores síncronos, nuestro objetivo es proporcionar una comprensión integral de su construcción, principios operativos y aplicaciones. Si es ingeniero, estudiante o entusiasta interesado en las máquinas eléctricas, este artículo le servirá como un recurso valioso para comprender las complejidades de los motores síncronos y su importancia en la ingeniería eléctrica. Entonces, veamos los motores síncronos y descifremos los principios detrás de su funcionamiento eficiente y sincronizado.

Características del motor síncrono

Algunas características importantes del motor síncrono.

1. O funciona a velocidad constante (es decir, a una velocidad síncrona determinada por el número de polos y la frecuencia), o no funciona en absoluto. La única forma de cambiar la velocidad es variar la frecuencia de suministro.
2. Puede funcionar con diferentes factores de potencia, p. B. con retraso, ventaja o a. Por lo tanto, se puede utilizar para corregir el factor de potencia y el par para impulsar cargas.
3. La principal desventaja de un motor síncrono es que no tiene arranque automático. Por lo tanto, se debe llevar a velocidad síncrona por medios externos antes de poder conectarlo a la fuente de alimentación. Esta desventaja se ignora debido a sus condiciones de trabajo con factor de potencia constante y variable.

construcción

Un motor síncrono tiene un diseño idéntico a un alternador o alternador. El motor síncrono tiene un estator y un rotor. Hay un devanado trifásico en el estator que extrae energía de una fuente de CA y crea un campo magnético giratorio.

El diseño de motores síncronos está diseñado para proporcionar sincronización entre el campo magnético giratorio del estator y el campo magnético del rotor. Esta sincronización permite que el motor funcione a una velocidad fija y sincrónica.

Veamos los componentes principales de los motores síncronos:

estator

El estator es la parte fija del motor síncrono y proporciona el campo magnético primario. Consta de los siguientes componentes:

• Núcleo del estator : El núcleo del estator generalmente está hecho de acero al silicio delgado que está laminado para minimizar las pérdidas por corrientes parásitas. La construcción laminada reduce las pérdidas de energía debido a la histéresis magnética y las corrientes parásitas.
• Devanados del estator : El devanado del estator consta de una serie de devanados trifásicos dispuestos en ranuras alrededor del núcleo del estator. Estos devanados están espaciados uniformemente en un ángulo de 120 grados eléctricamente para crear un campo magnético giratorio cuando se alimentan con corriente alterna.
• Ranura : Las ranuras son cavidades o aberturas en el núcleo del estator donde se colocan los devanados del estator. La forma y la cantidad de ranuras afectan el rendimiento y la eficiencia del motor.

rotor

El rotor consta de polos electromagnéticos. El diseño del rotor puede ser del tipo polo saliente o no saliente. El polo del rotor obtiene energía de una fuente de corriente continua y crea un campo electromagnético directo para acoplarse al campo magnético giratorio.

Básicamente, existen dos tipos de rotores utilizados en motores síncronos:

• Rotor de polos salientes : En este tipo de rotor, las piezas polares (los llamados polos pronunciados) sobresalen de la superficie del rotor. Las piezas polares están hechas de acero laminado para reducir las pérdidas por corrientes parásitas. Los devanados del rotor están enrollados alrededor de estos polos y pueden excitarse con corriente continua para crear el campo magnético.
• Rotor sin polos pronunciados (cilíndrico) : Este tipo de rotor tiene forma cilíndrica sin polos salientes. El rotor consta de un imán permanente o tiene un devanado excitado por CC incorporado. Los rotores de imanes permanentes tienen intereses que producen un campo magnético constante, mientras que los rotores excitados por CC requieren una corriente continua para producir el campo magnético.

sistema patógeno

Los motores síncronos de rotor bobinado utilizan un sistema de excitación para suministrar corriente continua al devanado del rotor. Este sistema de excitación garantiza que el campo magnético del rotor permanezca sincronizado con el campo magnético giratorio del estator. La excitación puede ser proporcionada por una fuente de CC externa o por un excitador separado montado en el eje del motor.

cámping

Los motores síncronos tienen cojinetes que sostienen el eje del rotor y le permiten girar suavemente dentro del estator. Dependiendo del tamaño del motor y de la aplicación, se pueden utilizar diferentes enfoques, como rodamientos de bolas o de fricción.

Estructura y vivienda

La carcasa del motor es una estructura rígida que alberga todos los componentes internos y proporciona soporte mecánico. La estructura suele ser de acero y dispone de aberturas de ventilación para disipar el calor generado durante el funcionamiento del motor. La carcasa protege el motor contra las influencias ambientales, el polvo y la humedad y también contribuye a la seguridad general del motor.

Principio de funcionamiento

Ahora hay una reacción entre los polos del estator y del rotor. Cómo el polaco N _S en _R El estator y el rotor se repelen. A medida que el campo del estator se mueve en el sentido de las agujas del reloj, los N _R y S _R del rotor tienden a girar en el sentido contrario a las agujas del reloj.

Medio ciclo después, la posición de los polos del estator cambia debido a la RF. Esta inversión de polaridad del estator ocurre muy rápidamente. N _S está en los puntos Y y S _S está en el punto X. Ahora N _S atrae _{a SR} y S _S atrae a N _R . El rotor ahora tiende a girar en el sentido de las agujas del reloj; por lo tanto, el rotor está sujeto a un par que cambia en rápida sucesión cada medio ciclo. Primero, el rotor se mueve en sentido antihorario y luego en sentido horario en cada mitad del proceso. Debido a la inercia, el rotor no puede moverse en ninguna dirección y permanece estacionario. Por lo tanto, el motor síncrono no tiene par de arranque y no puede arrancar de forma independiente.

• Los motores síncronos funcionan basándose en un campo magnético giratorio creado por los devanados del estator.
• La corriente alterna en los devanados del estator crea el campo magnético giratorio.
• El rotor gira a la misma velocidad que el campo magnético giratorio.
• Se mantiene una distancia constante entre el estator y el rotor.
• El rotor se sincroniza con el campo giratorio.
• La interacción de los campos del estator y del rotor crea un par.
• Los motores síncronos no tienen deslizamiento y por lo tanto permiten un control preciso de la velocidad.
• Se utilizan cuando la velocidad constante es crucial, por ejemplo en la generación de electricidad.
• Alta eficiencia debido a pérdidas mínimas por deslizamiento.
• Un imán permanente o del tipo bobinado de campo.
• Ajusto la excitación para corregir el factor de potencia.
• El tipo de devanado de campo permite parámetros controlables.
• Menor par de arranque en comparación con los motores de inducción.
• Los cambios en la excitación alteran el factor de potencia y el ángulo de fase.
• Mantener la sincronización es esencial.
• Si se los impulsa mecánicamente más rápido, pueden funcionar como generadores.
• La velocidad sincrónica depende de la frecuencia y los polos.
• Operación estable bajo carga cambiante.
• Más complejo mediante sincronización y estimulación.
• Los sistemas de control modernos aumentan la adaptabilidad

Conclusión

Al comprender los complicados principios, obtenemos información sobre cómo los motores síncronos aprovechan la potencia de los campos electromagnéticos y las velocidades síncronas para ofrecer un rendimiento constante. Su capacidad para mantener un funcionamiento sincrónico incluso bajo cargas variables los exige en diversas aplicaciones industriales.