dedos

CAPITULO 3
MAQUINA SINCRONA
3.1.-

Aspectos constructivos de la máquina síncrona
En términos prácticos es la fuente de C.A. usado como tal casi en exclusiva, actuando como generador; se le

conoce habitualmente como el alternador.
Es un máquina de gran versatilidad, puede usarse tanto como motor, como generador y como condensador con
el fin de mejorar el factor de potencia de un sistemaeléctrico. Desde el punto de vista del uso como generador, puede
trabajar en forma aislada, con lo que se tiene frecuencia variable, o bien sincronizada con un S.E.P. (“Red Infinita”), en
que su frecuencia queda fijada por el sistema.
Desde el punto de vista de su construcción, tiene devanados tanto en el estator como el rotor. En la
generalidad de las máquinas, y siempre en las de grantamaño, la armadura está ubicada en el estator y en ella se tiene
C.A. El campo que tiene C.C. para la excitación, consecuentemente con lo anterior, va ubicado en el rotor.
En consideración a la velocidad de las máquinas, se construyen con rotor cilíndrico las de alta velocidad y
con polos salientes las de baja velocidad usualmente impulsadas por turbinas de vapor o gas, las primeras y porturbinas hidráulicas las segundas.
La figura 3.1. muestra una máquina síncrona (M.S.) trifásica de un par de polos salientes, con los devanados de
campo y armadura.

Figura 3.1.- Máquina síncrona de polos salientes
Como por el devanado de armadura circulan corrientes 3ø balanceadas sinusoidales, aparece un C.M.R. que
viaja a velocidad sincrónica, es decir,

ωs =

4πf rad .

seg.
p 


(3.1)

Para que exista torque en régimen permanente (estado estacionario), el C.M. producido por las corrientes en el
rotor debe girar a la velocidad sincrónica

ω s ,debiendo existir, además, un cierto ángulo de desfase entre la f.m.m. de

la armadura (Fa) y la f.m.m. del campo (Ff). Recordemos que según :

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2

π  p
T =   φ sr Fr sen δ r

(3.2)

22

Estaexpresión la podemos reescribir, de acuerdo a esta nomenclatura, como:
T=

π  p

2

(3.2a)

  φ af F f sen δ f
2 2

Gráficamente se tiene el siguiente diagrama fasorial:

Figura 3.2.- Fuerza magnetomotriz de armadura (Fa) y de campo (Ff)
Donde:

Faf : F.m.m. resultante (Fsr )
Fa :

F.m.m. de armadura o estator

(Fs )

F f : F.m.m. del campo o del rotor (Fr)

φ af : Flujomagnético resultante en el entrehierro (φ sr )
3.2.-

Ondas de fuerza magnetomotriz en el entrehierro
En un generador síncrono trifásico, la armadura tiene tres bobinas del mismo tipo que en el caso de una

máquina de inducción, por lo tanto se tiene un campo magnético rotatorio de la misma forma que el analizado en esa
oportunidad. De las consideraciones hechas de C.M.R. en la máquina deinducción, Fa es también sinusoidal. La f.m.m.
resultante en el entrehierro es, entonces, la suma punto a punto de las f.m.m. parciales Fa y Ff.
A modo de resumen podemos concluir que:
- La f.e.m.i. en la fase “a” es proporcional a la excitación del campo. (
- La f.m.m. de armadura (
sincrónica

E f ).

Fa ), creada por I a , llamada también f.m.m. de

reacción de armadura gira a lavelocidad

ωs.

- La figura anterior alternativamente se puede graficar en función de la densidad de flujo “B”.

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Analicemos ahora el caso en que Ia, atrasa a
máximo de

E

f

en un cierto ángulo ø. Bajo estas consideraciones el valor

Fa estaría anticipando al eje de la fase “a” en este ángulo ø, con lo que al realizar la suma punto a punto

se está en la situación que muestrala figura 3.3.

Figura 3.3.- Diagrama fasorial de la máquina síncrona operando como generador, factor de potencia en atraso

Obs: El C.M. resultante en la máquina es la suma de

Fa y F f igual a Faf

- El flujo es proporcional a la f.m.m. si no existe saturación y si se tiene entrehierro uniforme. Bajo estas
consideraciones la onda de densidad de flujo de reacción de armadura es...