Máquinas Síncronas
Una máquina eléctrica rotativa de corriente alterna cuya velocidad de rotación del eje y la frecuencia eléctrica están sincronizadas y son mutuamente dependientes.
Circuito Magnético
Está constituido por dos partes: una ubicada en el rotor y otra en el estator. A diferencia de las máquinas de CC, la armadura está en la parte fija o estator y la culata en la parte móvil o rotor.
Circuito Magnético Fijo
La armadura está formada por un apilamiento de chapas magnéticas embutidas en la carcasa del estator. Está ranurada para alojar las bobinas del devanado inducido.
Circuito Magnético Rotativo
Está ubicado en el rotor y está constituido por chapas magnéticas apiladas y destinado a alojar el devanado de excitación o inductor. Se distinguen dos tipos:
- De polos salientes: Se utiliza generalmente en máquinas de más de dos polos, de gran potencia y tamaño, que van a girar a baja velocidad.
- Ranurados o de polos lisos: Se utiliza en máquinas de pequeña potencia o con bajo número de polos que van a girar a gran velocidad.
Circuito Eléctrico
Tiene dos circuitos eléctricos: el inductor y el inducido. Al contrario que en las máquinas de CC, el inducido está en el estator y el inductor en el rotor.
Circuito Eléctrico Inductor
Es el encargado de generar el campo magnético de excitación. Se encuentra bobinado sobre el rotor, formando un número fijo de polos que tienen un signo alternativo. El número de polos se define en el momento de construcción del rotor y en función de las necesidades de la máquina.
El Colector de Anillos
Se realiza mediante un par de anillos que alimentan cada uno de los terminales de los devanados del inductor y sobre los cuales se apoyan las escobillas.
Circuito Eléctrico de Inducido
El devanado del inducido se encuentra alojado en el estator y, en función del número de fases para el que ha sido diseñado, puede ser:
- Monofásico
- Bifásico
- Trifásico
El inducido de una máquina trifásica síncrona está formado por tres devanados, uno por fase, que se entrelazan siguiendo un diseño geométrico a través de las ranuras de la armadura. El número de polos del inducido debe ser el mismo que el número de polos del inductor.
Caja de Bornes
Tendremos ocho bornes: seis de ellos pertenecen al devanado del inducido y dos corresponden al portaescobillas que alimenta el circuito inductor.
Funcionamiento del Motor Asíncrono
Al alimentar el devanado del estator, se genera un campo magnético de tipo giratorio que induce una corriente sobre el devanado del rotor. Esta corriente, a su vez, genera por inducción un campo magnético rotórico que se comporta como si de imanes permanentes se tratara. De esta forma, el rotor intenta alinearse con el campo del estator, provocando en él un par de fuerzas que inducen el giro. Así, mientras se mantenga el campo del inductor, el rotor gira buscando su alineamiento.
La velocidad del campo giratorio es la de sincronismo; sin embargo, la del rotor siempre debe estar por debajo de ella, ya que si ambas llegaran a igualarse, el motor se pararía.
Diferencias entre Máquina Síncrona y Asíncrona
Los motores síncronos operan a una velocidad constante que está sincronizada con la frecuencia de la corriente eléctrica que los alimenta, mientras que los motores asíncronos tienen una velocidad que puede variar y se desincroniza de la velocidad de la red eléctrica.
Aplicaciones de las Máquinas Síncronas
Comúnmente, es utilizado como generador y se pueden encontrar en plantas de generación eléctrica (hidráulicas, térmicas y nucleares).
Conexionado de un Motor
Se realiza a través de seis bornes de la caja de conexiones, pudiéndose conectar en triángulo o estrella.
Ubicación de los Devanados de Máquinas de CA
- El rotor de máquinas síncronas, bien sea de polos salientes o polos lisos.
- El rotor de máquinas asíncronas de polos lisos.
- El estator de máquinas síncronas y asíncronas, ya sea funcionando como motor o como generador.
Devanados Tipo Concentrado
Más utilizados para CC.
Devanados Tipo Distribuido
Utilizan ranuras por polo y fase, permitiendo un mejor aprovechamiento del núcleo de la máquina y optimizando así su tamaño. El sistema de devanados distribuidos es el más utilizado para la construcción de los circuitos eléctricos en el estator de máquinas de corriente alterna (síncronas y asíncronas). Existen dos tipos:
- Concéntricos: Las bobinas de los grupos se construyen de forma concéntrica con diferentes tamaños.
- Excéntricos: Son aquellos cuyos grupos tienen las bobinas iguales.
Motores en Cortocircuito para Mejorar el Par de Arranque
De Doble Jaula de Ardilla
Está constituido por un segundo bloque interno de barras, concéntrico al principal.
De Ranura Profunda
Formado por un único sistema de barras alargadas hacia el interior del rotor.