¿Alguna vez te has preguntado cómo funcionan los dispositivos electrónicos que utilizamos a diario? En este artículo te explicaremos el principio de funcionamiento, métodos y tipos de inicio de estos aparatos que nos facilitan la vida. Sigue leyendo para descubrir todo lo que necesitas saber sobre este fascinante tema. ¡No te lo pierdas!
Un motor síncrono es un tipo de motor de CA que funciona a una velocidad constante, conocido como velocidad síncrona. El rotor de un motor síncrono siempre mantiene el sincronismo con el campo magnético giratorio del estator.
Incluso las variaciones de carga no alteran el sincronismo del motor. Por lo tanto, los motores síncronos se utilizan en aplicaciones de velocidad constante. Pero, ¿alguna vez te has preguntado cómo funciona un motor síncrono y proporciona una velocidad constante? Si no es así, sigue leyendo este artículo para saberlo todo sobre los motores síncronos.
Construcción de un motor síncrono
Las partes esenciales de un motor síncrono trifásico son:
estator
Es una parte estacionaria de la máquina que lleva el devanado del inducido. Un suministro trifásico al devanado del estator crea un campo magnético giratorio en el espacio de aire entre el estator y el rotor.
Rotor
Es la parte giratoria de la máquina y lleva el devanado de campo. El devanado de campo requiere una fuente de CC para su excitación. Después de la excitación, el rotor se convierte en un imán permanente e interactúa con el campo del estator.
Entonces, para hacer funcionar un motor síncrono, se requieren dos fuentes de excitación. Por lo tanto, los motores síncronos también se conocen como máquinas doblemente excitadas.
Principio de funcionamiento del motor síncrono
Los polos magnéticos de la misma polaridad se repelen mientras que los polos magnéticos de polaridad opuesta se atraen. Esta ley de atracción magnética es el principio detrás del funcionamiento de los motores síncronos. Comprendamos en detalle la aplicación de este principio.
Funcionamiento de motores síncronos
Suponga un rotor de polo saliente dentro de la periferia del estator. Cuando le damos un suministro trifásico al estator, crea un campo magnético giratorio en el espacio de aire entre el estator y el rotor.
Al excitar los devanados del rotor con un suministro de CC, el rotor se convierte en un imán permanente con polaridad fija, como se muestra en la figura.
Suponga que el rotor está estacionario y en la posición que se muestra en la figura.
Caso 1:
En este instante, el polo norte del estator atrae al polo sur del rotor y el rotor tiende a moverse en el sentido de las agujas del reloj (porque el campo del estator gira en el sentido de las agujas del reloj).
Caso 2:
Pero después de medio ciclo, la polaridad de los polos del estator se invierte (debido a la naturaleza del suministro de CA). Pero la polaridad del rotor sigue siendo la misma (porque está excitado por el suministro de CC). Entonces, ahora los polos magnéticos de la misma polaridad están uno frente al otro, como se muestra en la figura.
Como el mismo tipo de polos se repele entre sí, el polo sur del estator repele el polo sur del rotor, y el rotor tiende a girar en sentido contrario a las agujas del reloj.
Después de otro medio ciclo, la situación se vuelve similar al caso 1 y el caso 2 continúa en el siguiente medio ciclo.
Entonces, concluimos que el par que actúa sobre el rotor del motor síncrono no es unidireccional. Experimenta un par pulsante, por lo que el rotor no gira en ninguna dirección. Entonces, ahora surge la pregunta, ¿cómo hacer que el rotor se mueva y arranque el motor?
Métodos de arranque del motor síncrono
Entonces, vimos que incluso después de darle al rotor un suministro de CC adecuado, pulsa sobre su eje. O podemos decir que los motores síncronos no son de arranque automático. Entonces, romper la inercia del descanso requiere una ayuda adicional. Puede lograrse mediante:
- Uso de un motor primario externo
- Uso de devanados amortiguadores en el rotor
Primero, veamos cómo un motor primario externo hace que el rotor se mueva.
Uso de un motor primario externo
Un motor primario externo primero hace girar el rotor de este motor a velocidad síncrona. Una vez que el rotor se sincroniza con el campo giratorio, el motor primario externo se desconecta. Ahora, debido al bloqueo magnético, el motor permanece en sincronismo y gira a velocidad síncrona.
Uso de devanados amortiguadores en el rotor
**Imagen de cortesía: Ciencia de la PIO
Es el método más común para arrancar este tipo de motor. Este método utiliza barras de cobre duro dentro de las ranuras de los polos del rotor. Los anillos de los extremos cortan las barras de cobre y la disposición se parece a un devanado de jaula de ardilla.
Entonces, ¿cómo gira el rotor?
El campo magnético giratorio del estator induce una corriente en el devanado del amortiguador. Crea una fuerza que hace que el rotor se mueva.
Inicialmente, el rotor arranca como un motor de inducción. A medida que el rotor alcanza una velocidad particular, los devanados del rotor son excitados por un suministro de CC y el rotor se convierte en un imán.
Como resultado, el campo magnético giratorio del estator tira del rotor en sincronismo con él. Por lo tanto, el motor comienza a funcionar a velocidad síncrona.
Tipos de motor síncrono
Podemos clasificar los motores síncronos en dos tipos según su excitación.
- Motores síncronos no excitados
- Motores síncronos excitados por corriente
Primero aprendamos sobre el motor síncrono no excitado.
Motor síncrono no excitado
Estos motores no requieren un suministro de CC para la excitación del rotor. En su lugar, utiliza un rotor fabricado en acero de alta retentividad (acero al cobalto).
Por lo tanto, el rotor conserva las propiedades magnéticas y actúa como un imán permanente. Sobre esta base, podemos clasificar los motores síncronos no excitados en tres tipos.
- motor de histéresis
- motor de reluctancia
- Motor de imanes permanentes
motor de histéresis
Utiliza un rotor cilíndrico liso hecho de acero al cobalto duro. Debido a un amplio bucle de histéresis de acero al cobalto, el rotor se mueve inicialmente con un deslizamiento. A medida que el rotor toma velocidad, el campo del estator tira del rotor al sincronismo.
motor de reluctancia
El motor síncrono de reluctancia utiliza un rotor de polos salientes. La siguiente figura muestra un rotor de polo saliente. Como el rotor no es simétrico, la reluctancia del entrehierro tampoco es uniforme. La reluctancia se vuelve mínima cuando el rotor se alinea con el campo magnético del estator. Por lo tanto, crea un par que siempre intenta alinear el rotor con el campo magnético giratorio.
Motor de imanes permanentes
Este motor utiliza un imán permanente para crear un campo magnético constante. El campo magnético giratorio del estator interactúa con el campo del rotor y hace que el rotor se mueva. Debido a un bloqueo magnético entre ellos (estator y rotor), permanecen en sincronismo.
Motor síncrono excitado actual
Utiliza un suministro de CC para excitar el rotor. Después de la excitación, el rotor se convierte en un imán permanente y crea un campo magnético constante.
Estos motores requieren un devanado amortiguador para arrancar. Entonces, inicialmente, comienzan como un motor de inducción y, después de lograr un sincronismo, funcionan como un motor síncrono.
Principio de funcionamiento, métodos y tipos de inicio
El principio de funcionamiento, los métodos y los tipos de inicio son conceptos fundamentales en diversos
campos y tecnologías. A continuación, respondemos algunas de las preguntas más frecuentes sobre estos temas:
1. ¿Qué es el principio de funcionamiento?
El principio de funcionamiento se refiere a la base teórica o física en la que se fundamenta el correcto
desempeño de un sistema, dispositivo o proceso. Define cómo opera y establece las reglas o leyes que rigen
su comportamiento. Para conocer más detalles sobre este concepto, puedes consultar la fuente externa.
2. ¿Cuáles son los métodos de inicio más comunes?
Existen varios métodos de inicio utilizados en diferentes contextos, algunos de ellos son:
- Inicio en frío: Consiste en poner en marcha un sistema desde su estado apagado, sin
aprovechar condiciones previas o elementos auxiliares. - Inicio en caliente: Se refiere a poner en funcionamiento un sistema que ya se encuentra
en un estado de operación intermedia, evitando el proceso completo de arranque. - Inicio suave: Es un método que permite arrancar un sistema de manera gradual, evitando
grandes picos de corriente o esfuerzos mecánicos.
3. ¿Qué tipos de inicio existen en la industria?
En la industria, los principales tipos de inicio son:
- Inicio directo
- Inicio estrella-triángulo
- Inicio por autotransformador
- Inicio con variador de frecuencia
Si deseas obtener más información sobre estos tipos de inicio, puedes consultar aquí.
