Maquinas síncronas

MAQUINAS SÍNCRONAS

Estas máquinas pueden cumplir tres diferentes funciones a saber: a)Generadores o alternadores b)Motores c)Condensador rotativo o compensador síncrono En su construcción física son muy similares, pero en sus prestaciones cambian, según el uso a que se las destina. La conversión de energía es en a) de mecánica a eléctrica; en b)de eléctrica a mecánica y en c) de eléctrica aeléctrica. GENERADORES Descripción Se construyen de tres formas diferentes; A) de inducido rotante, fig. 1 .-Los polos excitados con corriente continua están fijos en el estator, y el rotor, con devanado mono o trifásico, tiene las salidas de corriente a través de anillos rozantes.- Se lo utiliza solo para pequeñas potencias, como ser grupos electrógenos portátiles, porque al ser la salida decorriente a través de elementos móviles no es posible manejar grandes potencias. Otra aplicación: Excitatrices sin escobillas. B) de inducido fijo y rueda polar giratoria, fig. 2 y 4 ,-Los polos son alimentados por corriente contínua a través de dos anillos rozantes, giran accionados por un motor térmico o hidráulico.- El inducido, estático, sede de las corrientes alternas, entrega energía directamenteal consumo. -Es la máquina más común en las usinas hidráulicas. C) de inducido fijo igual que en el caso anterior, y el rotor es ranurado exteriormente, donde se alojan las bobinas que alimentadas por c.c. a través de dos anillos, generan los polos.- También se los denomina "turbo alternadores".- El rotor es generalmente de 2 o 4 polos.- fig. 2 y 5. Se los destina para grandes potencias yvelocidades. Generalmente son accionados por turbinas a gas o vapor.

Fig. 1 Diseño de un generador de Inducido rotante

Fig. 2 Esquema de construcción de alternadores sincrónicos con rotores de polos salientes y lisos

Principio de funcionamiento En el caso de las máquinas de inducido rodante, recordar que un generador de c.c. inducía en su rotor corriente alterna cuando se colocaba un par de anillorozantes.- También se dijo que la onda obtenida era plana porque se hacía el entrehierro constante. Ahora, si hacemos el entrehierro variable senoidalmente, en vez de obtener e = B.l.v; obtendremos: e = B. sen ωt.l.v es decir c.a. senoidal. En las otras dos máquinas, el campo magnético de los polos que giran, fig. 6 cortan a dφ ,que con un diseño apropiado de la forma los conductores del inducidofijo, y generan e = − dt de las expansiones polares para el caso B), y de la distribución de los, conductores del rotor, en el caso C),se obtendrá la c.a. senoidal..

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Las ventajas del inducido fijo son: a) mejor aislación para altas tensiones por ej. 13,2 KV. b) la corriente de salida se obtiene de bornes fijos ,c) si bien los arrollamientos de campo se alimentan a través de anillos, loson con potencias bajas.FRECUENCIA Para determinar la frecuencia de la onda generada, hacemos la siguiente consideración: un conductor que se desplaza de la posición (1) a la posición (2) al pasar bajo un par de polos genera: 1 ciclo – fig. 3 cuando da una vuelta, genera: p ciclos girando a n vueltas / min., generará: p. n ciclos / min. en p.n ciclos / seg.= frecuencia en HZ por lo segundos será:60 p.n tanto: f = 60 De esta expresión, para 50 Hz, se obtienen las velocidades de sincronismo, que en función de los pares de polos, son: 3.000;1.500; 1.000,....

Fig. 4 Aspecto exterior de un rotor con polos salientes

Fig. 5 Aspecto general de un rotor liso montado tetrapolar

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Fig. 6 Esquema de excitación de una máquina sincrónica

EXPRESIÓN DE LA F.E.M. Forma de onda. Al girar elrotor, accionado por el motor que lo impulsa, el flujo generado por las bobinas de los polos, corta los _ _ dφ , fig. 7 conductores del inducido y genera le f.e.m.: e = − dt en el estator. Con las mismas consideraciones que para el transformador, podemos escribir: E = 4,44.f.φ.N. K Pero en este caso, también incide el arrollamiento distribuido en las ranuras que queda manifestado por el llamado...