máquinas síncronas de corriente alterna

Electrotecnia / Equipos e Instalaciones Electrotécnicas

Máquinas sincronas de ca
Si bien la práctica totalidad de la energía eléctrica que se consume en forma de motor es a base de
máquinas asíncronas de inducción, la generación de la misma se produce en los generadores o
alternadores síncronos de CA, que son convertidores electromecánicos rotativos, que girando a una
velocidad constante,proporcional a la frecuencia del sistema eléctrico, transforman la energía
mecánica en energía eléctrica bajo la forma de corrientes alternas.
Aunque la máquina síncrona también puede funcionar como motor, no estudiaremos esta
aplicación, por no ser muy frecuente (en comparación con los motores de inducción)
Constitución y características
Si bien tienen muchas coincidencias, la constituciónde la máquina síncrona difiere en algunos
aspectos del resto de máquinas (asíncronas y de CC). Veremos a continuación unas y otras.
Los alternadores síncronos, al igual que las máquinas de CC y las de inducción, constan de un
devanado inducido y un devanado inductor, concatenados por un campo magnético, con la diferencia
de que ahora el devanado inducido está en el estator, alojado en ranuraspracticadas en la superficie
cilíndrica interna del paquete magnético y el devanado inductor, alimentado por CC, en el rotor.
(Aunque en máquinas de reducida potencia, hasta unos 5 kVA, la situación de los devanados es
inversa: Inducido en el rotor e inductor en el estator, como en las máquinas de CC y en las asíncronas)
Al ser la corriente de excitación (Ie) continua, la velocidad de giro deesta máquina sólo puede
ser la sincrónica (ns), impuesta por la pulsación de las corrientes alternas del estator y por el número de
pares de polos (p). De ahí el nombre de “máquina síncrona”.
La frecuencia de la corriente alterna generada por un alternador es la correspondiente a la
velocidad sincrónica
f1 = p·ns/60

(Hz)

Lo cual nos dice que para obtener una frecuencia de 50 Hz, lavelocidad tendrá que ser:
ns = 3000/p
Dependiendo únicamente del número de polos.
Así se ve que su funcionamiento impone una relación rígida entre la frecuencia de la corriente
del inducido, la velocidad de rotación y el número de polos.

Excitación del inductor
Hasta hace poco, la corriente de excitación Ie, que requiere el sistema inductor era aportada por
una fuente de CC independiente delalternador, por lo general una dinamo excitatriz, directamente
acoplada al eje de la máquina síncrona, sistema conocido cono "excitación propia".
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El desarrollo de la electrónica de potencia y los rectificadores de silicio ha hecho que
actualmente el sistema de excitación de las máquinas síncronas sea:
-

“Excitaciónsin escobillas", donde se sustituye la dinamo por un alternador de inducido
móvil y un puente rectificador montado sobre el propio rotor, eliminando el contacto móvil
anillos- escobillas,

-

“Autoexcitación estática”, donde la autoexcitación del alternador, una vez que la máquina
ha sido excitada por una fuente exterior de CC se consigue por medio del magnetismo
remanente (del que ya sehabló en la unidad 4), pero con la condición de que la carga sea de
tipo capacitivo, (capacitiva pura o capacitiva-resistiva), caso este que, como sabemos, no es
muy usual.

Tipología
Como casi siempre, se pueden clasificar las máquinas síncronas desde varios puntos de vista.
Haremos una clasificación según tres aspectos:
-

Por la forma constructiva del sistema inductor

-

Por elnúmero de fases del devanado inducido

-

Por el tipo de su sistema inducido

1. Por la forma constructiva del sistema inductor, se pueden clasificar en:
-

Máquinas de rotor de polos salientes (disposición propia de máquinas de baja y media
velocidad, hasta 1000 r.p.m. En las potencias mayores).

-

Máquinas de rotor cilíndrico o de polos lisos, exclusivamente empleado en máquinas...