Maquinas Sincronas

MÁQUINAS ELECTRICAS.
Dpto Teoría de la Señal y Comunicaciones.
Área Ingeniería Eléctrica.

TEMA 4
MÁQUINAS SÍNCRONAS

INDICE
1.- PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO Y FUNDAMENTOS TEÓRICOS............ 2
2.- FUNCIONAMIENTO DE LA MAQUINA SINCRONA COMO GENERADOR. .. 5
2.1.- FUNCIONAMIENTO EN VACIO Y EN CARGA DE LA MÁQUINA
SÍNCRONA COMO GENERADOR........................................................................... 5
2.2.- ECUACIONES GENERALES Y CIRCUITO EQUIVALENTE. ...................... 9
2.3.- ENSAYOS PARA LA DETERMINACION DEL CIRCUITO
EQUIVALENTE. ....................................................................................................... 13
2.4.- POTENCIA Y PAR EN LA MAQUINA SINCRONA. .................................... 16
2.5.- REGULACIÓN DE TENSION......................................................................... 18
2.6.- CURVAS CARACTERISTICAS ...................................................................... 21
3.- FUNCIONAMIENTO DE LA MÁQUINA SÍNCRONA COMO MOTOR............ 24
3.1.- CARACTERÍSTICAS DE SERVICIO DEL MOTOR SÍNCRONO. .............. 25
3.2.- ARRANQUE DE LOS MOTORES SÍNCRONOS. .......................................... 29Máquina Síncrona, 1

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1.- PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO Y FUNDAMENTOS
TEÓRICOS.
Como la generalidad de las máquinas rotativas, consta de una parte fija
(estátor) y una móvil (rótor), constituyendo el circuito magnético de la máquina.
Igualmente dispone de dos circuitos eléctricos situados sobreel estátor y rótor
de la máquina, relacionados a través del circuito magnético, siendo su
característica principal que el devanado inducido se encuentra alojado en el
ranurado del estátor y el circuito inductor, alimentado por corriente contínua, en
el rótor. En máquinas de pequeña potencia, esta distribución suele estar
invertida, estando el circuito inducido en el rótor y el inductor en elestátor.
El nombre de máquina síncrona viene como consecuencia del imperativo
de funcionar, únicamente, a la velocidad de sincronismo, que como sabemos,
viene definida por la frecuencia de las corrientes del estátor y por el número de
polos de la máquina.
n1 =

60 f1
P

La utilización de la máquina síncrona como generador de c.a. está
generalizada, siendo el elemento convertidor de uso,prácticamente exclusivo,
en los centros de producción de energía eléctrica.
La rigidez impuesta entre la frecuencia, número de polos y velocidad,
establece para una frecuencia normalizada en Europa de 50 Hz. la siguiente
relación.
P=1 ⇒

n = 3.000 r.p.m.

P=2 ⇒

n = 1.500 r.p.m.

P=3 ⇒
.
.

n = 1.000 r.p.m.
.
.

Por las formas constructivas del sistema de excitación, lasmáquinas
síncronas se clasifican en máquinas de polos salientes y de polos lisos. La
utilización de uno u otro tipo depende fundamentalmente de las velocidades a
las que se trabaja. Generalmente, las máquinas de bajo número de polos (alta
velocidad), suelen ser de polos lisos, ocurriendo justamente lo contrario,
elevado número de polos (bajas velocidades) en el caso de las máquinas de
polossalientes.

Máquina Síncrona, 2

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Para alimentar el circuito de excitación existen, básicamente, dos
procedimientos:
- Mediante el juego de anillos rozantes - escobillas.
- Utilización de un sistema de suministro de c.c. a partir de la generación
de la potencia necesaria en una fuente montada sobre elmismo eje de la
máquina.
En su funcionamiento como generador, el devanado rotórico es
alimentado con una tensión contínua, que proporcionará un campo Φ0, cuya
curva de inducción en el entrehierro es de forma sinusoidal. Si mediante un
sistema exterior aplicamos un par de giro al rótor este se desplazará con una
velocidad angular ω1, siendo el flujo concatenado con el circuito inducido...