Funcionamiento motores síncronos.

                    Los motores de corriente alterna tienen dos partes básicas Rotor y Estator .

Rotor y Estator motor síncrono
Rotor y Estator motor síncrono

El estator está en la parte fija, y consiste en en un grupo electroimanes individuales dispuestos de manera que forman un cilindro hueco con un polo de cada cara de los imanes hacia el centro del grupo. El rotor es la parte que gira y consiste en un grupo de electroimanes dispuestos alrededor de un cilindro. Si cambiamos progresivamente la polaridad de los polos del estator de una manera tal que su campo magnético combinado rote, el campo magnético del rotor seguirá al campo magnético giratorio del estator produciéndose un acoplamiento de los polos. Podemos decir que los polos magnéticos de estator y rotor quedan bloqueados magnéticamente, con ello se consigue el giro mecánico del rotor. Tenemos un motor síncrono.

                     En la figura puede verse como el rotor tratará de alinearse con el campo magnético del estator, y al ser este un campo magnético giratorio producirá el giro del rotor.

Motor síncrono
Simulación motor síncrono

 

                      El rotor de los motores síncronos está formado bien por imanes permanentes o bien por rotor bobinado y alimentado con corriente continua mediante anillos rozantes.

El rotor girará a la misma velocidad que el campo magnético del estator, y que es igual a “60”, multiplicado por la  frecuencia de la tensión de la red eléctrica a la que esté conectado  el motor dividido por el número de pares de polos del motor, siendo conocida esa velocidad como “velocidad de sincronismo”. Es decir la velocidad del rotor será la misma que la del campo magnético creado en el estator.

                   La expresión matemática que relaciona la velocidad de la máquina con los parámetros mencionados es:

n=\frac{60 \cdot f}{P} = \frac{120 \cdot f}{p}

donde:

  • f: Frecuencia de la red eléctrica a la que está conectada la máquina (Hz)
  • P: Número de pares de polos  que tiene la máquina
  • p: Número de polos  que tiene la máquina
  • n: Velocidad de sincronismo de la máquina (revoluciones por minuto)

Los motores síncronos se usan en máquinas grandes que tienen una carga variable y necesitan una velocidad constante.

Arranque en motores síncronos.

Los motores síncronos no pueden arrancar por sí solos, no tienen para de arranque. Esto se puede explicar observando la figura siguiente.  En el momento del arranque la velocidad del rotor es cero, en cambio el campo magnético del estator se mueve con la velocidad de sincronismo, en el arranque los polos opuestos de rotor y estator (norte-sur) tienden a alinearse, sin embargo al girar el estator y el rotor estar parado, la fuerza de giro que se genera varia a cada desplazamiento del arco de un polo, siendo una vez en sentido horario y la siguiente en sentido antihorario, de manera que el resultado global es una fuerza de giro, o par de giro nulo.

Ausencia par de arranque motores síncronos
Par de arranque nulo en los motores síncronos.

Una solución a este problema es llevar al motor síncrono a la velocidad de sincronismo mediante un motor auxiliar, y una vez alcanzada esa velocidad desacoplar el motor auxiliar.

Otra solución más ingeniosa para los motores síncronos con rotor alimentado con corriente continua es insertar una jaula de ardilla en el rotor del motor síncrono, similar a la jaula de ardilla del motor asíncrono.

En el arranque el rotor no está alimentado con corriente continua y puesto que dispone de una jaula de ardilla se comportará como un motor asíncrono, una vez arranque y se aproxime a la velocidad de sincronismo, (la velocidad siempre será algo menor debido al deslizamiento del motor asíncrono) conectamos la alimentación de corriente continua en el rotor produciéndose de  está forma el acoplamiento magnético entre los polos del rotor y el estator. EL rotor gira a la velocidad de sincronismo.

Una vez el rotor alcanza la velocidad de sincronismo en la jaula de ardilla deja de producirse corriente eléctrica ya que las espiras del rotor dejan de ver un campo magnético variable y desaparece su efecto en el motor.

Jaula de ardilla motor síncrono
Jaula de ardilla en motor síncrono para el arranque.

2 comentarios en “Motores Síncronos.

  1. No es del todo corresto, Los motores multipolos de las lavadoras LG sin correa tipo Direct Drive Motor también son motores síncronos, y el estator lleva imanes permanentes y és el que se mueve, el rotor esta compuesto de bobinas y está fijo.

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