Modelacion de la maquina sincrona

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Capítulo 2

Modelo de la máquina síncrona

CapítuloModelo de la Máquina Sincrona

Control DTC Síncrono aplicado a una MSIP

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CapítuloModelo de la Máquina Sincrona

2. MODELO DE LA MÁQUINA SÍNCRONA.

2.1.

INTRODUCCIÓN.

Las máquinas síncronas poseen un devanado trifásico en el estator y un devanado rotórico excitado por corriente continua. Adicionalmente pueden existirdevanados amortiguadores en el rotor. Alimentada a frecuencia constante, la máquina síncrona sólo trabaja a velocidad constante, denominada velocidad de sincronismo, la cual depende de la frecuencia de alimentación y del número de polos de la máquina. El devanado de excitación puede ser sustituido por imanes permanentes. En este tipo de máquinas, en vez de utilizar un devanado de corriente continua enel rotor, se utilizan imanes permanentes que crean el campo magnético de excitación. De esta forma, se elimina la necesidad de los anillos rozantes y se disminuye considerablemente el volumen de la máquina. Además, el empleo de imanes permanentes conlleva la eliminación de las pérdidas en el cobre del rotor, aumentando por tanto la eficiencia de la máquina. En estas máquinas se consiguen elevadasaceleraciones gracias a la alta relación par / inercia que presentan.

2.1.1. CONFIGURACIONES PERMANENTES

BÁSICAS DE LOS

MOTORES SÍNCRONOS

DE

IMANES

Existen dos configuraciones básicas de este tipo de máquinas, en función de la disposición de los imanes permanentes en el rotor: montaje superficial e imanes interiores. En la Figura. 2.1 se muestran ambos tipos de disposiciones.(a)

(b)

Figura. 2.1. Configuraciones básicas de las MSIP. (a) MSIP de imanes superficiales, (b) MSIP de imanes interiores.

En la primera, se presenta una máquina síncrona de imanes permanentes superficiales de 4 polos. Estos van montados en la superficie del rotor mediante

Control DTC Síncrono aplicado a una MSIP

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potentes adhesivos.Para dotar de rigidez al rotor, importante a altas velocidades, el espacio interpolar se encuentra relleno de material no-ferromagnético y posteriormente el conjunto va zunchado con materiales de alta rigidez, como fibra de vidrio o incluso zapatas polares atornilladas. Como la permeabilidad relativa de los diferentes tipos de imanes permanentes se sitúa en el rango de 1.02 y 1.2, y además sonmateriales de alta resistividad, cuando van montados en la superficie se puede considerar a la máquina como de polos lisos y con un entrehierro alto. Esto da lugar a que la inductancia magnetizante sea la misma en los ejes directo y en cuadratura. Además, como el entrehierro es grande, la inductancia síncrona (magnetizante más dispersión), será menor que en una máquina convencional. Las MSIP mostradasen la Figura. 2.1(b) se denominan de imanes interiores. En ellas los imanes permanentes están embutidos en el interior del rotor ferromagnético. De esta forma se consigue una mayor robustez mecánica, apropiada para aplicaciones de alta velocidad. En este caso el comportamiento magnético de máquina es similar al de una de polos salientes, ya que los espacios entre imanes están ocupados por elmaterial ferromagnético del rotor. Esto da lugar a que la reluctancia en la dirección del eje en cuadratura con el flujo de los imanes sea mucho menor que en el eje directo. Por lo tanto, en este tipo de máquinas la inductancia en el eje directo es menor que la del eje en cuadratura, al contrario de lo que ocurre con las máquinas síncronas de polos salientes convencionales. Este fenómeno da lugar a laaparición de una componente de par reluctante. Las MSIP han experimentado un notable incremento en los últimos años, debido a la aparición de materiales con elevado nivel de magnetismo remanente. El material tradicionalmente más empleado para conformar los imanes era la ferrita, debido a su bajo coste y excelente liberalidad en la desmagnetización. Sin embargo, el bajo magnetismo remanente...
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