maquinas sincronicas

Tema III:
La Máquina Sincrónica
Prof. José Manuel Aller
Dpto. de Conversión y Transporte de Energía
Universidad Simón Bolívar
CT-6311

Sartenejas, 15 de Marzo de 2006

1. Introducción
Las máquinas de corriente continua y de inducción tienen un amplio rango de aplicaciones
industriales tales como tracción, bombeo, control y otros1 . Sin embargo, la operación del sistema eléctrico depotencia requiere la conversión de grandes cantidades de energía primaria2 ,
en energía y potencia eléctrica. La energía eléctrica puede ser transportada y convertida en
otras formas de energía en forma limpia y económica. La máquina sincrónica es hoy por hoy,
el convertidor utilizado más ampliamente para realizar esta tarea.
Dependiendo del sistema mecánico de accionamiento3 , las máquinassincrónicas pueden construirse de rotor liso cuando deban operar en altas velocidades4 , o con rotor de polos salientes
cuando son accionadas a menor velocidad. En la gura 1 se observan dos salas de máquinas
de plantas de generación hidroeléctrica y térmica5 .
Aun cuando un gran porcentaje de máquinas sincrónicas son utilizadas como generadores
en las plantas de producción de energía eléctrica,debido fundamentalmente al alto rendimiento que es posible alcanzar con estos convertidores6 y a la posibilidad de controlar la
tensión, en numerosas ocasiones se emplea industrialmente como elemento motriz. Como
otros convertidores electromecánicos, la máquina sincrónica es completamente reversible y
se incrementa día a día el número de aplicaciones donde puede ser utilizada con grandesventajas, especialmente cuando se controla mediante fuentes electrónicas de frecuencia y
1 Condiciones

todas de motorización o tracción de carga mecánica.
gas natural, agua, carbón, uranio, viento, oleaje, luz.
3 Tipo de turbina hidráulica, térmica, eólica, etc.
4 3000 rpm a 50 Hz ó 3600 rpm a 60 Hz.
5 Guri y Tacoa en Venezuela y la planta nuclear Diablo Cayon en California.
6 Las máquinas deinducción no pueden producir par sin pérdidas en el rotor a diferencia de las máquinas
sincrónicas donde este requisito desaparece.
2 Petróleo,

1

(a) Guri en Venezuela

(b) Diablo Cayon en California

(c) Guri, estator en construcción

(d) Tacoa en Venezuela

(e) Guri, casa de máquinas

(f) Macagua, sala de máquinas

Figura 1: Plantas hidroeléctricas y térmicas

2

(a)Estator de la máquina sincrónica

(b) Rotor de polos salientes

Figura 2: Partes de las máquinas sincrónicas
tensión variable. El principal inconveniente para su uso como motor es que no desarrolla par
de arranque, pero si se incluye en el rotor de la máquina un devanado auxiliar de jaula de
ardilla, es posible obtener par de aceleración como motor de inducción hasta una velocidad
cercana a lade sincronismo, y excitar en el momento apropiado la bobina del campo, con la
nalidad de sincronizar la máquina a la red mediante los pares transitorios adicionales que
se obtienen durante este proceso. Si la fuente de alimentación puede reducir la frecuencia
angular de las tensiones o corrientes de armadura a valores muy bajos, la máquina es capaz
de sincronizarse a esa red y posteriormenteser acelerada al mismo tiempo que se incrementa
paulatinamente la frecuencia de la fuente. Como la construcción de fuentes de gran potencia
controladas en frecuencia es hoy día factible mediante puentes inversores con interruptores
estáticos, es posible que en el futuro esta máquina incremente notablemente su importancia
como accionamiento industrial, e incluso desplace a las máquinas decorriente continua.

2. Descripción de la máquina sincrónica
La máquina sincrónica es un convertidor electromecánico de energía con una pieza giratoria
denominada rotor o campo, cuya bobina se excita mediante la inyección de una corriente
continua, y una pieza ja denominada estator o armadura por cuyas bobinas circula corriente
alterna. Las corrientes alternas que circulan por los enrollados...