Motor Sincrono

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U.N.C.
ELECTROTECNIA

MOTOR SINCRONO
Principio de funcionamiento:
Supuesto dos alternadores funcionando en paralelo (Figura
1), físicamente se puede observar que, si se le quita la energía que acciona a uno de
ellos, éste seguirá girando en el mismo sentido y a igual velocidad que antes (Figura 2).-

Figura 1

Figura 2

La diferencia que se manifiesta es que antes entregaba corriente a la redy ahora la recibe; si recibe corriente y gira es manifestación de que está trabajando como
motor, y mantiene su velocidad síncrona porque ésta depende solo de la frecuencia.

f =

p.n
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Una primera explicación de este fenómeno la podríamos deducir
considerando la máquina como generador, reducida a su mínima expresión (Figura 3) y
como motor (Figura 4).-

Figura 3

Figura 4

En esta últimafigura, al invertirse la corriente en el estator, ya que ahora
es una impedancia conectada a la red que recibe corriente, esta genera un campo
rodante sincrónico y que por atracción magnética entre polos de diferente nombre,
arrastra al rotor en el mismo sentido y velocidad.
El principio de funcionamiento de este motor, se basa

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ELECTROTECNIA
en la atracción magnética de polos de distintonombre
Dibujando solo un par de polos (Figura 5) y la
fuerza de atracción magnética entre ellos; y descompuesta en
sus componentes ortogonales: Ft (tangencial) y Fr (radial), el
momento motor será: M = Ft . r
La fuerza radial Fr es la que mantiene ligado al
Rotor con el campo del estator.
Se observa que si crece el momento residente (en el equilibrio
dinámico es siempre igual al momento motor), en laexpresión
anterior lo único que puede crecer es Ft , por ejemplo crece a F't
y si la excitación se mantiene constante (F depende de la
excitación), el nuevo triángulo de fuerzas será el representado
en línea punteada. Como consecuencia disminuyó Fr a F'r .
Si continua aumentando el momento resistente, se puede
llegar a que la fuerza Fr que mantenía ligado al rotor sea
muy pequeña y el rotor sedesenganche y se detenga.
Como la fuerza F actúa entre ejes de los polos,
también se observa un desplazamiento de los polos sombras,
al aumentar el momento resistente.Conclusiones:
- Figura 5 1. Este tipo de motor funciona a velocidad síncrona solamente.
2. El efecto que produce el aumento del par resistente es el desplazamiento relativo de
los polos sombras.
3. Si se aumenta la excitación, aumentael momento motor. Porque crece F y por
consiguiente Ft y M.Diagrama vectorial:
Consideremos como circuito equivalente simplificado
al de la Figura 6 tanto para generador como para
motor:
Figura 6
- Como generador se verificará:
Eg - j Xsg Ig = U
U + j Xsg Ig = Eg

Cuyo diagrama vectorial simplificado será el de la figura 7
Como motor, el estator recibe la tensión alterna Um de la
línea, mas laf.e.m. inducida en el mismo por la rueda polar;
Em (Figura 8), las que determinan la f.e.m. resultante Er .-

Figura 7

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ELECTROTECNIA
Estas equilibran las caídas en Xs:
Um + Em = Er = j XsM Im (1)
La tensión de línea U y la del motor
Um son de sentido opuesto por la segunda ley de Kirchhoff:
ΣU = 0

U + Um = 0 ; U = - Um

Figura 8

El estator, conectado a la línea, es una
impedancia querecibe corriente Im, retrasada respecta
a la tensión Um (diagrama vectorial, Figura 9)
de (1)

UM = -EM + j XSM IM

esta expresión, llevada al diagrama vectorial
nos determina - Em y su opuesto Em
Se observa la diferencia en cuanto a la f.e.m. ,
que está adelantada respecto a U cuando es
generador y atrasada cuando es motor.
De la expresión (1), sumando Em y Um en el
Figura 9
diagrama vectorial, seobtiene Er, que debe estar en cuadratura respecto a Im, debido a la
reactancia síncrona Xs. si la misma máquina que estaba trabajando como generador,
pasa a trabajar como motor (tiene la misma XS) con la misma carga, las caídas XS I
serán iguales y por lo tanto la corriente Im será igual y opuesta a la Ig.Comparación mecánica
Un símil mecánico de la máquina síncrona como generador (Figura 10).-...