Máquinas síncronas

Universidad de Oviedo

Tema VIII: La máquina síncrona
Dpto. de Ingeniería Eléctrica, Dpto. de Ingeniería Eléctrica, Electrónica de Computadores y Electrónica de Computadores y Sistemas Sistemas

8.1. La máquina síncrona: generalidades I
La máquina síncrona utiliza un estator constituido por un devanado trifásico distribuido a 120º idéntico a la máquina asíncrona El rotor puede ser liso ode polos salientes El rotor está formado por un devanado alimentado desde el exterior a través de escobillas y anillos rozantes mediante corriente continua

Industrialmente es el generador utilizado en la mayoría de las centrales eléctricas: turboalternadores y grandes alternadores hidráulicos Como motor se usa principalmente cuando la potencia demandada es muy elevada >1 MW

8.1. La máquinasíncrona: generalidades II
Líneas de campo

Rotor Rotor liso liso

Sentido de las corrientes por el rotor S

Rotor de Rotor de polos polos salientes salientes

N
N

N

S

S

Elevadas velocidades de Elevadas velocidades de giro: turboalternadores giro: turboalternadores

Velocidades de giro Velocidades de giro bajas bajas

Motores síncronos

Catálogos comerciales CatáGeneradores síncronos I
 L. Serrano: Fundamentos de máquinas eléctricas rotativas elé  L. Serrano: Fundamentos de máquinas eléctricas rotativas elé

 L. Serrano: Fundamentos de máquinas eléctricas elé rotativas

Generadores síncronos II
 L. Serrano: Fundamentos de máquinas eléctricas rotativas elé

 Mulukutla S. Sarma: Electric Sarma: machines

Corte transversal de una centralhidráulica

Rotor

 Mulukutla S. Sarma: Electric Sarma: machines

8.2. Principio de funcionamienESTATOR= Devanado trifásico ESTATOR= Devanado trifásico to: motor distribuido alimentado con un distribuido alimentado con un
EL ROTOR GIRA A LA MISMA VELOCIDAD QUE EL CAMPO: VELOCIDAD DE SINCRONISMO

sistema trifásico de tensiones sistema trifásico de tensiones

CAMPO MAGNÉTICO GIRATORIO CAMPOMAGNÉTICO GIRATORIO ROTOR= Devanado alimentado ROTOR= Devanado alimentado con corriente continua que crea con corriente continua que crea un campo magnético fijo un campo magnético fijo

60 ⋅ f NS = P
Controlando la excitación (tensión de alimentación del rotor) se consigue que la máquina trabaje con cualquier factor de potencia: PUEDE

INTERACCIÓN ROTOR - ESTATOR INTERACCIÓN ROTOR - ESTATORABSORBER O CEDER Q

PAR MOTOR Y GIRO DE LA MÁQUINA PAR MOTOR Y GIRO DE LA MÁQUINA

8.3. Principio de funcionamienESTATOR= Devanado trifásico ESTATOR= Devanado to: generador distribuido conectado atrifásico distribuido conectado a la carga la carga
N f =P 60
o red que se desea alimentar o red que se desea alimentar
P=PARES DE POLOS N=VELOCIDAD DE GIRO

Para conectar el generador a unared es necesario que gire a la velocidad de sincronismo correspondiente a la frecuencia de dicha red Controlando la excitación (tensión de alimentación del rotor) se consigue que la máquina trabaje con cualquier factor de potencia: PUEDE ABSORBER O CEDER Q

ROTOR= Devanado alimentado ROTOR= Devanado alimentado con corriente continua que crea con corriente continua que crea un campo magnético fijo.Se un campo magnético fijo. Se hace girar por un medio externo hace girar por un medio externo El campo creado por el rotor, El campo creado por el rotor, al girar, induce FEM en el al girar, induce FEM en el estator y, por tanto, hace estator y, por tanto, hace circular corriente por la carga circular corriente por la carga TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA MECÁNICA EN ENERGÍAELÉCTRICA MECÁNICA EN ENERGÍA ELÉCTRICA

8.4. Circuito equivalente (por fase) de la máquina síncrona
Reactancia Resistencia síncrona estator Reactancia síncrona= reactancia dispersión estator+efecto de reacción de inducido

IIG G

jXs jXs

Rs Rs

A

IIM M

jXs jXs

Rs Rs

A

+ + E E
Funcionamiento como generador

V V

+ + E E
Funcionamiento como motor

V V

B...