Motores síncronos: métodos desde parado
Sabemos que un motor síncrono no puede arrancar solo. Por lo tanto, se debe utilizar un método para iniciarlo. Las siguientes estrategias pueden lograr arrancar un motor síncrono desde parado.
Inicio directo (DOL)
En este método tradicional, el motor síncrono se conecta directamente a la fuente de alimentación. Esto utiliza el par máximo del motor al arrancar utilizando el fuerte campo magnético generado por la conexión de alimentación directa. Sin embargo, este enfoque puede dar como resultado una corriente de arranque alta, lo que podría causar inestabilidad en la red o daños a los devanados del motor.
Arrancar el motor del pony
Este enfoque creativo utiliza un motor auxiliar más pequeño, llamado "motor pony", para llevar el motor síncrono a la velocidad síncrona. Tan pronto como el motor síncrono alcanza una velocidad casi sincrónica, se sincroniza con la frecuencia de la red y asume la carga. Este método minimiza la corriente de arranque y permite un arranque controlado.
Devanados amortiguadores y arranque del motor de inducción.
En este método, la rotación del motor síncrono se inicia mediante devanados amortiguadores y un motor de inducción. El motor de inducción impulsa el motor síncrono a una fracción de la velocidad síncrona, después de lo cual el devanado de campo del motor síncrono se excita para "tirar" del rotor hacia el sincronismo. Este enfoque es ventajoso para motores síncronos grandes.
Dispositivo de arranque externo
Para aplicaciones que requieren un control de velocidad preciso, se puede utilizar un medio de arranque externo, como un variador de frecuencia (VFD) o un convertidor de frecuencia estático. Estos dispositivos permiten una aceleración gradual, reduciendo el estrés mecánico y eléctrico durante el arranque.
Arranque con motor de inducción separado
El motor síncrono es impulsado a su velocidad síncrona mediante un pequeño motor de inducción separado que está acoplado mecánicamente a él. El número de polos del motor síncrono debe ser mayor que el número de varillas del motor de inducción. Esto ayuda a que el motor de inducción funcione a la velocidad síncrona del motor síncrono. Este método requiere que el motor síncrono esté sincronizado con el bus. A continuación se puede desconectar el motor de inducción. Entonces el motor síncrono equilibra su propia uniformidad.Comience con un motor de CC
Un motor síncrono se puede arrancar utilizando un motor de CC. En primer lugar, el motor síncrono es accionado por un motor de corriente continua y se lleva a velocidad síncrona. A continuación, la máquina se sincroniza con los autobuses. La máquina funciona como motor cuando el dispositivo síncrono está conectado en paralelo a los autobuses. La máquina de corriente continua acoplada a la máquina síncrona puede separarse mecánicamente de la red o utilizarse como generador.Comience con el devanado del amortiguador
Se fija un devanado amortiguador a las ranuras de las caras de los polos. Se insertan varillas de cobre y aluminio en algunos lugares de las piezas polares, y cada lado de los polos y los anillos terminales cortocircuitan estas varillas. Estas varillas en cortocircuito forman un devanado de jaula. El estator se alimenta con tensión trifásica.
El motor síncrono, equipado con un devanado amortiguador, arranca como un motor de inducción. Esto funciona a una velocidad cercana a la velocidad síncrona. En esta fase, los devanados de campo se energizan con corriente continua. El rotor se lleva a velocidad sincrónica. Esto se debe a que el polo giratorio de la velocidad de deslizamiento magnético del rotor solo afecta el campo magnético giratorio del estator. Para motores con mayor potencia, la corriente de arranque consumida puede ser muchas veces mayor que la corriente de carga completa. Por lo tanto, la corriente de arranque debe limitarse a un valor seguro. Para ello, un autotransformador puede aplicar una tensión reducida. El voltaje aplicado debe ser aproximadamente del 50 al 80 por ciento del voltaje total de la línea. Las conexiones del autotransformador se muestran en la figura. Para reducir la tensión de alimentación, el interruptor S 1 se cierra y S 2 se mantiene abierto. Cuando el motor arranca, p 2 es rápido y S 1 se mantiene abierto para apagar el transformador.
Este método comienza como un motor de inducción. El par de arranque generado es bajo. Por lo tanto, es posible que el motor de salida no pueda arrancar a plena carga.
Pruebas de motores de inducción: rotor inactivo y bloqueado
Los motores de inducción, los caballos de batalla de la industria, se someten a pruebas rigurosas para evaluar su rendimiento y características operativas. Dos pruebas básicas (la prueba de ralentí y la prueba de calado) proporcionan información importante sobre la eficiencia del motor, su comportamiento de arranque y posibles problemas.
Evaluación de pérdidas centrales y corriente en vacío.
La prueba sin carga se realiza a tensión nominal y permite que el motor funcione sin tensión mecánica. El objetivo principal de esta prueba es determinar las pérdidas del núcleo, la corriente de magnetización y la corriente sin carga. Midiendo la potencia de entrada y la corriente de entrada, se pueden calcular las pérdidas del núcleo. El viento magnetizante indica la energía necesaria para mantener el campo magnético sin tensión. La magnetización eficiente es fundamental porque una corriente excesiva puede provocar un desperdicio de energía.
Prueba de rotor bloqueado
La prueba del rotor de bloqueo implica bloquear el rotor del motor, simulando una condición de pérdida. Esta prueba examina la corriente del estator, el par del rotor de bloqueo y la impedancia. Podemos evaluar el comportamiento del motor durante el arranque y bajo carga midiendo la potencia de entrada, la corriente y el voltaje. El par del rotor calado proporciona información sobre la capacidad y eficiencia de arranque del motor. Una corriente de rotor bloqueado alta o un par de rotor bloqueado alto pueden indicar problemas potenciales, como problemas de bobinado o ataduras mecánicas.
Conclusión
Arrancar un motor síncrono requiere un enfoque cuidadoso debido a sus características inherentes. Los métodos mencionados anteriormente reflejan el espíritu innovador de los ingenieros y responden al desafío de hacer que estos motores especiales se muevan. El método elegido depende de factores como el tamaño del motor, la aplicación y las características operativas deseadas. A medida que avanza la tecnología, pueden surgir nuevos formatos, lo que demuestra aún más el ingenio de los ingenieros para dominar las complejidades del arranque de motores síncronos.
Preguntas frecuentes
1. ¿Por qué un motor síncrono no puede arrancar solo?
Los motores síncronos están diseñados para funcionar a una velocidad fija, denominada velocidad síncrona, que está determinada por la frecuencia de la red. A diferencia de los motores asíncronos, no tienen el deslizamiento necesario para el arranque automático. Por lo tanto, los métodos externos son necesarios para iniciar tu movimiento.
2. ¿Cuáles son los desafíos de arrancar un motor síncrono?
El mayor desafío es garantizar que no se produzcan deslizamientos de tierra. Al arrancar, los motores síncronos no giran por sí solos y requieren apoyo externo para alcanzar su velocidad síncrona. La alta corriente de arranque inicial asociada con ciertos métodos de arranque también puede causar tensión en el motor y los sistemas eléctricos.
3. ¿Qué es el método de arranque directo en línea (DOL)?
Durante el arranque DOL, el motor síncrono está conectado directamente a la fuente de alimentación. Aunque esto proporciona un par de arranque máximo, puede generar corrientes de arranque altas, lo que podría afectar la estabilidad del sistema de energía y los devanados del motor.
4. ¿Cómo funciona el arranque del motor pony?
Con el método del motor pony, primero se utiliza un motor auxiliar más pequeño (motor pony) para llevar el motor síncrono a una velocidad casi sincrónica. Una vez que el motor síncrono está sincronizado con la frecuencia de la red, asume la carga. Este enfoque reduce la corriente de arranque y garantiza un arranque controlado.
5. ¿Cuál es la importancia de los devanados de las compuertas y del arranque de motores asíncronos?
Este método utiliza devanados amortiguadores y un motor de inducción para iniciar la rotación. El motor de inducción acelera el motor síncrono a una fracción de la velocidad síncrona. Luego se energiza el devanado de campo del motor síncrono, lo que hace que el rotor entre en sincronismo. Este es un enfoque preferido para motores síncronos más grandes.
