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Práctica: Motor SíncronoJuan Matute

jmatute@est.ups.edu.ecUniversidad Politécnica Salesiana

Máquinas Eléctricas II

I. INTRODUCCIÓN

Los motores síncronos son máquinas que se utilizan paraconvertir potencia eléctrica en potencia mecánica de rotación.Estos motores tienen como característica principal trabajan avelocidad constante que depende solo de la frecuencia de lared y tambien de otros aspectos constructivos de la máquina.A diferencia de los motores asincrónicos, la puesta en marcharequiere de maniobras especiales a no ser que se cuente conun sistema automático de arranque.

II. MARCO TEÓRICO

II-A. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Si a un alternador trifásico se le retira la máquina motrizy se alimenta su estator mediante un sistema trifásico decorriente alterna se genera en el estator un campo magnéticogiratorio, cuya velocidad sabemos que es N = 60 f/p dondef es la frecuencia de la red, y p es el número de pares depolos del rotor. Si en estas circunstancias, con el rotor parado,se alimenta el devanado del mismo con corriente continuase produce un campo magnético rotó rico fijo, delante delcual pasa el campo magnético del estator. Los polos del rotorestán sometidos ahora a atracciones y repulsiones en brevesperiodos de tiempo, por parte de los polos del estator peroel rotor no consigue girar, a lo sumo vibrará. Al llevar elrotor a la velocidad de sincronismo, haciéndolo girar medianteun motor auxiliar, al enfrentarse polos de signo opuestosse establece un enganche magnético que les obliga a seguirgirando juntos, pudiendo ahora retirar el motor auxiliar. Esteenganche magnético se produce ya que el campo giratorioestatórico arrastra por atracción magnética al rotor en el mismosentido y velocidad.

Figura 1.

En la figura 1 se muestran dos conductores del inducidoenfrentando a dos polos consecutivos del rotor para dosinstantes de tiempo consecutivos. Se puede concluir que si

el rotor está en reposo o gira a otra velocidad diferente a lade sincronismo, el par medio que desarrolla al conectarlo a lared es nulo por lo que el motor no arranca.

II-B. METODOS DE ARRANQUE

II-B1. Arranque por medio de la reducción de la frecuen-cia eléctrica: Si los campos magnéticos del estator en unmotor síncrono giran a una velocidad lo suficientemente baja,no habrá ningún problema para que el rotor se acelere y seenlace con el campo magnético del estator. Entonces, se puedeincrementar la velocidad de los campos magnéticos del estatoraumentando gradualmente la frecuencia hasta su valor nominalde 50 Hz. Para esto pueden utilizar accionadores de estadosólido como ciclo convertidores.

II-B2. Arranque con un motor primario externo: Parallevar al motor a su velocidad síncrona se le puede adjuntar unmotor de arranque externo. Una vez alcanzada esta velocidad,se conecta la máquina en paralelo a la red y se desconectael motor primario del eje. El motor de arranque puede tenervalores nominales mucho más pequeños que el motor quearranca ya que sólo debe superar la inercia de la máquinasíncrona en vacío.

II-B3. Arranque con devanados de amortiguamiento: Éstees el método más popular de arranque. Recibe el nombre dedevanado amortiguador porque reduce las oscilaciones quese producen en los procesos transitorios de las máquinas:acoplamiento a la red, vibraciones bruscas de carga eléctrica omecánica, etc. Los devanados de amortiguamiento son barrasespeciales dispuestas en ranuras hechas en la cara del rotor enun motor y en cortocircuito en cada extremo con un anillo.Esto crea un rotor del tipo jaula de ardilla y el motor arrancacomo si fuera un motor asincrónico trifásico.

II-B4. Arranque automático: Mediante el siguiente circui-to se puede arrancar al motor de forma automática. Primerose cierra el interruptor 1 que alimenta al estator del motor.En el instante de arranque el rotor tiene la frecuencia de lared (alta frecuencia). En el circuito del rotor, que alimentala resistencia de arranque, para que ésta absorba la tensiónelevada de las bobinas de los polos, aparece una diferenciade potencial a los bornes de la reactancia. Esta diferenciade potencial alimenta una bobina del relé polarizado, quemantiene abierto los contactos del mismo. La máquina arrancacomo motor asíncrono debido a la jaula de ardilla que poseenlos polos del rotor. A medida que aumenta la velocidad, lafrecuencia del rotor disminuye, por consiguiente disminuyela diferencia de potencial a los bornes de la reactancia hasta

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que ésta no puede mantener el yugo del relé, ya cercana ala velocidad de sincronismo, y cierra los contactos de él. Alcerrarse este contacto se alimenta la bobina del contacto, quiencierra los interruptores 2 y abre el 3 quedando de esta maneraalimentado el rotor por corriente continua y funcionando ensincronismo.

Figura 2. Arranque automático

III. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

III-A. PROCESOS DE PUESTA EN FUNCIONAMIENTODE UN MOTOR SÍNCRONO

Primeramente tiene que arrancar el motor de lanzamien-to. Esto se hace cuando no se pueda arrancar de maneramanual porque se queda pegado el rotor y el estator.Luego variamos la tensión hasta llegar a la velocidad desincronismo del motor síncrono. Lo único que se tieneque hacer es medir la velocidad del motor hasta quellegue a 1800 r.p.m. que es la velocidad de sincronismo.La tensión no importa medirEncendemos el motor síncrono donde se siente una brevevibración que significa que se a sincronizado con elmotor de lanzamiento es decir los 1800 r.p.m.Luego se le aplica una carga pero en este caso el motorde lanzamiento va a comportarse como una carga.

III-B. MOTOR SÍNCRONO Y PLACA

Figura 3. Motor síncrono

Figura 4. Placa del motor Síncrono

III-C. MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA Y PLACA

Figura 5. Motor de Corriente Continua

Figura 6. Placa de Motor de Corriente Continua

III-D. TABLA DE VALORES

Figura 7. Tabla de valores

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III-E. CURVA DE V

Figura 8. Curva de V

IV. CONCLUSIONES

El motor sincrono es muy utilizado en aplicaciones dondese requieran velocidades constantes .El sentido de giro del motor no depende de la polaridadde exitación sino que depende la secuencia de la amli-mentacion de la red.El factor de potencia determina que el motor síncronoque puede trabajar como inductor subexcitado o capacitorsobrexcitado y como resistencia pura.

REFERENCIAS

[1] Máquinas eléctricas / Stephen J. Chapman, tercera edición[2] Marcelo A. Sobrevila, Máquinas eléctricas (2ª Edición)[3] Stephen J. Chapman, Máquinas eléctricas (4ª Edición), Mc

Graw Hill 2005