motor

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) deeléctrica a eléctrica.

GENERADORES

Descripción.
Se construyen de tres formas diferentes:

A) de inducido rotante, figura nº 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, porqueal ser la salida de corriente a través de elementos móviles no es posible manejar grandes potencias. Otra aplicación: Excitatrices sin escobillas.

B) de inducido fijo y rueda polar giratoria, figuras nº 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 corrientesalternas, entrega energía directamente al 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, figuras nº 2 y 5. Se losdestina para grandes potencias y velocidades. 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 decorriente continua (C.C.) inducía en su rotor corriente alterna cuando se colocaba un par de anillos rasantes. También se dijo que la onda obtenida era plana porque se hacía el entrehierro constante. Ahora, si hacemos el entrehierro variable sinusoidalmente, en vez de obtener obtendremos: es decir c.a. sinusoidal. En las otras dos máquinas, el campo magnético de los polos que giran, figura nº 6 cortana los conductores del inducido fijo, y generan , que con un diseño apropiado de la forma 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. sinusoidal.

Las ventajas del inducido fijo son:

a) mejor aislación para altas tensiones por ej. 13,2 Kv; 4,16 Kv; 13,8 Kv, etc.
b) la corriente de salida se obtiene debornes fijos,
c) si bien los arrollamientos de campo se alimentan a través de anillos, lo son 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 – figura nº 3 cuando da una vuelta, genera: p ciclos girando a nvueltas / min., generará: ciclos / min. en
segundos será:


por lo tanto:

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.













Fig. 6 Esquema deexcitación de una máquina sincrónica


EXPRESIÓN DE LA F.E.M.:
Forma de onda.

Al girar el rotor, accionado por el motor que lo impulsa, el flujo generado por las bobinas de los polos, corta los conductores del inducido y genera le f.e.m.:
(Figura nº 7), en el estator. Con las mismas consideraciones que para el transformador, podemos escribir: . Pero en este caso, también incide el...