motores

Motores Síncronos
Florencio Jesús Cembranos Nistal

Revista Digital de ACTA
2014

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Motores Síncronos
© 2014, Florencio Jesús Cembranos Nistal
© 2014,

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Motores Síncronos

INTRODUCCIÓN
Actualmente la gran mayoría de motores eléctricos que se utilizan en las aplicaciones industriales son del tipo asíncrono, principalmente por la facilidad de su construcción, su reducido mantenimiento y buenas prestaciones.
Sin embargo tiene la desventaja delfactor de potencia que, aunque no es muy elevado, reduce la potencia efectiva del motor a la vez que introduce una carga reactiva en la línea que hace necesario su eliminación mediante baterías de condensadores.
La solución a este problema es la utilización de motores síncronos. Esta solución,
aunque en la práctica existen algunos modelos comerciales, pasa por una complejidad en la instalación,arranque y mantenimiento de estos motores que limita el uso
de este tipo de motores a la producción de energía eléctrica como alternadores y
sólo se utiliza como motor en algunas escasas aplicaciones en las que un motor
asíncrono resultaría excesivamente complicado.
En este artículo se va a explicar el funcionamiento del motor síncrono y cómo, desde la tecnología actual, es posible utilizar motoressíncronos con un arranque similar al asíncrono clásico, pero con las ventajas del motor síncrono, es decir, velocidad constante a la de sincronismo, por lo tanto, coseno de fi igual a la unidad, es
decir, sin factor de potencia con lo que se conseguirá mayor rendimiento para un
mismo consumo.
Para el desarrollo voy a partir desde el concepto del campo giratorio para poder
justificar un diseño delmotor síncrono que he denominado de rotor asimétrico para
explicar mejor el funcionamiento de este tipo de motores, pasando por una breve
descripción de la problemática de los motores síncronos actuales.

EFECTO DEL CAMPO GIRATORIO
Disponemos de un conjunto de bobinas dispuestas de forma circular, como se aprecia en la figura de la página siguiente. Si a estas bobinas les aplicamos una corrientede forma alternativa, comenzando por la primera y así sucesivamente, conseguiremos como resultado un campo magnético que seguirá el flujo de corriente. A este
campo magnético se le denomina campo giratorio.
Si en el interior de las bobinas de la figura colocamos un disco metálico (con capacidad magnética) girará a una determinada velocidad impulsado por el campo
magnético giratorio.
En este caso,el vector fuerza del campo establecido es igual al producto de la mitad de la inducción máxima creada por cada una de las bobinas, ya que sólo utilizamos la mitad de la inducción de las bobinas, multiplicada por el número de ellas:

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Si la corriente aplicada a las bobinas es de tipo sinusoidal, responderá a la expresión:

...

Siendo laexpresión entre paréntesis el desfase del sistema.

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CAMPO GIRATORIO TRIFÁSICO
En el caso concreto de la corriente alterna trifásica las expresiones anteriores toman los siguientes valores (m=3):

En la figura siguiente se muestra cómo son estas corrientes:

La disposición de las bobinas, en lo que se denomina estator de la máquina, quedaríadispuesta como se ve en la figura siguiente:

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CAMPO GIRATORIO EN EL ESTATOR
Aplicando una corriente alterna trifásica a una disposición de bobinas como la de la
figura anterior, en virtud del teorema de Leblanc el campo giratorio tendrá la forma
siguiente:

La velocidad de giro del campo será igual a:

Siendo f, la frecuencia aplicada...