Motor sincrono

Motor Síncrono
por Andrés Monjo
Resumen
En la presente monografía se describen los motores síncronos, sus aspectos
constructivos, principio de funcionamiento y campo de aplicación. Se analizan los
distintos métodos de arranque y al motor funcionando como compensador síncrono.

Introducción
Los motores síncronos son máquinas síncronas que se utilizan para convertir
potencia eléctrica enpotencia mecánica de rotación. La característica principal de este tipo
de motores es que trabajan a velocidad constante que depende solo de la frecuencia de la
red y de otros aspectos constructivos de la máquina. A diferencia de los motores
asincrónicos, la puesta en marcha requiere de maniobras especiales a no ser que se cuente
con un sistema automático de arranque. Otra particularidad delmotor síncrono es que al
operar de forma sobreexcitado consume potencia reactiva y mejora el factor de potencia.
Aspectos constructivos
La máquina síncrona es una máquina reversible ya que se puede utilizar como
generador de corriente alterna o como motor síncrono. Está constituido por dos devanados
independientes:
a) Un devanado inductor, construido en forma de arrollamiento concentrado odistribuido en ranuras, alimentado por corriente continua, que da lugar a los
polos de la máquina y que se coloca en el rotor.
b) Un devanado inducido distribuido formando un arrollamiento trifásico recorrido
por corriente alterna ubicado en el estator que está construido de un material
ferromagnético, generalmente de chapas de acero al silicio.
La estructura del rotor puede ser en forma depolos salientes o de polos lisos como
se ve en la figura 1 si el motor tuviese solo un par de polos.

figura 1: tipos constructivos de máquinas síncronas

Principio de funcionamiento
Si a un alternador trifásico se le retira la máquina motriz y se alimenta su estator
mediante un sistema trifásico de corriente alterna se genera en el estator un campo
magnético giratorio, cuya velocidadsabemos que es N = 60 f/p donde f es la frecuencia de
la red, y p es el número de pares de polos del rotor. Si en estas circunstancias, con el rotor
parado, se alimenta el devanado del mismo con corriente continua se produce un campo
magnético rotórico fijo, delante del cual pasa el campo magnético del estator. Los polos del
rotor están sometidos ahora a atracciones y repulsiones en breves periodosde tiempo, por
parte de los polos del estator pero el rotor no consigue girar, a lo sumo vibrará.
Al llevar el rotor a la velocidad de sincronismo, haciéndolo girar mediante un motor
auxiliar, al enfrentarse polos de signo opuestos se establece un enganche magnético que les
obliga a seguir girando juntos, pudiendo ahora retirar el motor auxiliar. Este enganche
magnético se produce ya que elcampo giratorio estatórico arrastra por atracción magnética
al rotor en el mismo sentido y velocidad.

figura 2: principio de funcionamiento del motor síncrono

En la figura 2 se muestran dos conductores del inducido enfrentando a dos polos
consecutivos del rotor para dos instantes de tiempo consecutivos. Se puede concluir que si
el rotor está en reposo o gira a otra velocidad diferente a lade sincronismo, el par medio
que desarrolla al conectarlo a la red es nulo por lo que el motor no arranca.

Circuito equivalente
Ya que el motor síncrono es igual físicamente al generador, las ecuaciones básicas
de velocidad, potencia y par son las mismas. La única diferencia es que el sentido de flujo
de potencia (y por lo tanto el sentido de la corriente de carga) es opuesto para elmotor.
Consideremos un motor síncrono funcionando en régimen estacionario con una
tensión por fase U. Suponemos que la reactancia de dispersión es constante, que se pueden
despreciar las pérdidas en el hierro y que el entrehierro es uniforme. En la figura 3 se puede
ver el circuito eléctrico equivalente (diagrama de Blondel) que representa al motor síncrono
conectado a la red en el cual el...