Mias

Universidad Nacional Experimental del Táchira
Departamento de Ingeniería Electrónica
Núcleo de Electricidad Unidad Curricular Tecnología Eléctrica

Conceptos Básicos de
Máquinas Sincrónicas

Saturación
del núcleo

Recopilación: Profesor Marino A. Pernía
San Cristóbal septiembre 2011

MAQUINAS SINCRONAS
Introducción
Como su nombre lo indica son máquinas capaces de operar sólo a lavelocidad sincrónica, esto es, a la
velocidad mecánica equivalente a la velocidad de rotación de CMG producido por las corrientes del estator.
Estas máquinas operando cómo generador son usadas en las centrales para la generación de energía eléctrica
(hidráulicas, térmicas o nucleares) en sistemas interconectados, figura 1. En tales aplicaciones se les
denominan generadores sincrónicos oalternadores y normalmente se operan con otras unidades en las
distintas centrales, interconectarlas entre si.

Figura 1. Sistema interconectado de energía eléctrica
La máquina síncrona está compuesta básicamente de una parte activa fija que se conoce como inducido,
armadura o ESTATOR y de una parte giratoria coaxial que se conoce como inductor o ROTOR. El espacio
comprendido entre el rotor y elestator, es conocido como ENTREHIERRO.
Esta máquina tiene la particularidad de poder operar ya sea como generador o como motor. Su operación
como alternador se realiza cuando se aplica un voltaje DC en el campo de excitación del rotor y a su vez
éste es movido o desplazado por una fuente m e c á ni c a externa, que da lugar a tener un campo magnético
giratorio que atraviesa o corta losconductores del estator, induciéndose con esto un voltaje entre terminales
del generador. Ver figura 2

Figura 2. Esquema básico de una máquina sincrónica

ferrumycuprum@gmail.com

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Tecnología Eléctrica

Su operación como motor síncrono se realiza cuando el estator es alimentado con un voltaje trifásico AC y
consecutivamente el rotor es alimentado con un voltaje DC. Por lo tanto, el flujoen el entrehierro es la
resultante de ambas excitaciones. En aplicaciones industriales los motores sincrónicos son usados donde es
deseada velocidad constante. Una característica importante de estos motores que pueden operar ya sea
tomando o entregando potencia reactiva a la red dependiendo el nivel de excitación.
El motor de inducción solo es excitado por las corrientes del estator, ya que lascorrientes de rotor son
producto de un efecto inductivo, siempre operará con factor de potencia en atraso. Es decir, que con una
apropiada excitación, el motor sincrónico puede no requerir potencia reactiva de la red para su operación y
trabajar con factor de potencia unitario. Aumento o disminución de la corriente de campo involucrará en un
aporte o consumo de potencia reactiva a la redeléctrica con lo que se puede regular la tensión en sistemas
con factor de potencia bajo.
En general la máquina sincrónica tiene en el estator el bobinado de armadura del tipo trifásico y en el rotor el
enrollado de excitación alimentado con corriente continua,.
Al aplicar un juego de corrientes trifásicas simétricas y equilibradas en el bobinado de estator, se genera, un
CMG que gira a lafrecuencia sincrónica (ωs). Si por otro lado se tiene al rotor girando a ωm = ωs y se inyecta
una corriente continua, If, al campo, se producirá un CMG producido por el giro mecánico también a la
velocidad ωs.
El Generador Síncrono
Los generadores síncronos o alternadores son máquinas sincrónicas que se usan para convertir potencia
mecánica en potencia eléctrica de corriente alterna. Normalmente,son trifásicos y consiste en un
electroimán girando (rotor), al lado bobinas, generalmente conectadas en estrella por efecto de la rotación del
rotor va a inducir tensión trifásica en el estator. Ver figura 3
La corriente inducida se produce en este caso en los devanados con núcleo de hierro, que están en reposo y se
encuentran distribuidos en la parte interior del estátor, dispuestos de...