Maquinas sincronicas

Tema 4. MÁQUINAS SÍNCRONAS. Constitución y principio de funcionamiento. El principio de funcionamiento y la constitución de las máquinas síncronas, ya se han ido exponiendo en los capítulos anteriores a éste, por lo que ahora sólo cabe remarcarlos. Se trata de conseguir un acoplamiento magnético entre los campos del rotor y el estator. Normalmente (aunque también pueden encontrarse máquinas enlas que no es esto así), en el rotor se sitúa un campo magnético fijo. En la máquinas de pequeña potencia ese campo magnético fijo se puede conseguir utilizando un simple imán permanente, pero para máquinas de mayor potencia no es suficiente con el imán permanente y se recurre a electroimanes. Se necesita pues, un fuente de corriente continua que pueda ser introducida en el rotor. La solución másutilizada consiste en disponer en el eje de anillos rozantes a través de los que inyectar en el inductor la corriente continua necesaria para generar un potente campo magnético.

Las escobillas y los anillos rozantes, son siempre un engorro, especialmente en máquinas de gran potencia; las escobillas se desgastan con el uso y es preciso reponerlas y mantenerlas. También las chispas y los depósitosde carbonilla son siempre un foco de posibles problemas. De modo que en los generadores síncronos, se tiende a utilizar mecanismos de excitación del inductor sin escobillas. En la figura adjunta se indica cómo se logra este objetivo. Se parte de una máquina síncrona que hará de excitatriz, y en la que el inductor se localiza en el estator, alimentándose éste con una fuente de corriente continuaestática. Al girar el eje (arrastrado por una máquina auxiliar), en los devanados el rotor de la excitatriz aparecerá una tensión alterna, la cual será convertida en continua mediante diodos rectificadores montados en el propio eje.

Se tiene pues un inductor (generalmente el rotor) en el que se ha conseguido hacer aparecer un potente campo magnético fijo. Dos son las formas que puede tener esteinductor: de polos salientes o liso. En las máquinas lentas o de múltiples pares de polos la disposición de rotor de polos salientes es la que se utiliza. En cambio, en las máquinas que giran a gran velocidad, y que están en consecuencia sometidas a fuertes fuerzas centrífugas, la presión de los devanados inductores de los polos sobre las cabezas de los polos, puede llegar a ser intolerable, razónpor la cual, en las máquinas sometidas a grandes solicitaciones se utilizan rotores “lisos”, en los que el campo inductor se consigue disponiendo un devanado en ranuras insertadas en la periferia del rotor.

Ya sea la máquina síncrona de rotor de polos salientes o liso, el campo magnético que en ellos aparezca se pretende que se senoidal. Para conseguirlo, en las máquinas de polos salientes elentrehierro no es constante. Mientras que en las de rotor liso, la distribución de las ranuras no es uniforme. De esa forma se logra que las distribuciones de campo sean apreciablemente senoidales.

Si el inductor, convenientemente excitado, es arrastrado por una máquina auxiliar, el campo magnético fijo del rotor, pasará a ser giratorio, y en cualquier bobina que se disponga en susproximidades, se inducirán tensiones senoidales, dado que el campo inductor también lo es. En consecuencia la máquina funcionará como generador (alternador). Si por el contrario lo que hace es alimentar con un sistema polifásico de corrientes los devanados convenientemente distribuidos en el estator (inducido) de la máquina, al hacerlo, lo que se conseguirá es generar un campo magnético giratorio. Este campoy el del inductor accionarán entre sí produciendose un enclavamiento magnético, de forma que el campo del estator arrastrará al del rotor; siempre que los rozamientos y el par resistente que tenga el rotor aplicado así lo permitan. En este caso, la máquina funcionaría como motor.

Circuito equivalente. Supongamos una máquina síncrona funcionando como generador. Si por el inducido de la...