Motor Sincrono

Motor síncrono

Los motores sincrónicos son naturalmente motores de velocidad constante. Operan en sincronismo con la línea de frecuencia y comúnmente se los utiliza donde se necesita una velocidad constante. El motor sincrónico es un motor eléctrico accionado por corriente alterna que consta de dos componentes básicos: un estator y un rotor. Típicamente, un capacitor conectado a una bobina del motor, es necesario para la rotación en la dirección apropiada. (No se necesitan capacitores para los modelos UDS que utilizan una bobina simple con un diente de engranaje interno para determinar la dirección). El estator fijo exterior contiene bobinas de cobre que se suministran con una corriente alterna para producir un campo magnético giratorio. El rotor magnetizado está sujeto al eje de salida y crea una fuerza de torsión debido al campo giratorio del estator. La velocidad de un motor sincrónico se determina por el número de pares de polos y es una proporción de la frecuencia de entrada (línea). Al igual que nuestros motores paso a paso, nuestro motor síncrono puede ofrecer soluciones de movimiento tanto para aplicaciones rotacionales como para lineales.

Conceptos básicos del motor sincrónico

El motor síncrono de imán permanente (PM) es muy eficiente y se puede detener cuando se aplica el voltaje sin dañar a la bobina del motor. Estos motores se caracterizan por su velocidad sincrónica, consumo de energía, pares de polos, fuerza de torsión de arranque y de funcionamiento.

• La velocidad sincrónica se define cuando el rotor bajo carga alcanza una velocidad constante y se determina por el número de pares de polos del motor y la frecuencia de entrada.

• El consumo de energía expresado en vatios es la cantidad de energía que el motor necesita bajo condiciones sin carga.

• Los pares de polos del rotor son el número de segmentos norte y sur que contiene el rotor.

• La fuerza de torsión de arranque es la carga que el motor es capaz de mover desde un punto muerto.

• La fuerza de torsión de accionamiento es la cantidad de fuerza de torsión que el motor es capaz de producir sin desprenderse del sincronismo.

Nuestro motor sincrónico giratorio puede combinarse con nuestra completa línea de cajas de engranajes para aumentar la fuerza de torsión y reducir la velocidad.

Características Constructivas

Carcasa

Su función principal es la de apoyar y proteger el motor, alojando también el paquete de chapas y devanados del estator. Pueden ser construidas en los tipos horizontal y vertical y con grado de protección de acuerdo con las necesidades del ambiente. La carcasa está construida en chapas y perfiles de acero soldado, formando un conjunto sólido y robusto que es la base estructura de la máquina. Todo el conjunto de la carcasa recibe un tratamiento de normalización para alivio de tensiones provocadas por las soldaduras.

Ese tipo de construcción proporciona excelente rigidez estructural de manera de soportar esfuerzos mecánicos provenientes de eventuales cortocircuitos y vibración, capacitando al motor para atender las más severas necesidades.

Estator

Constituido por un paquete laminado de chapas de acero silicio de alta calidad, con ranuras para alojar el devanado del estator, que opera con alimentación de potencia en corriente alterna para generar el campo magnético giratorio.

Rotor

El rotor puede ser construido con polos lisos o salientes dependiendo de las características constructivas del motor y de su aplicación. El rotor completo está formado por la estructura que compone o soporta los polos, los devanados de campo y la jaula de arranque, que son las partes activas giratorias del motor síncrono.

Los polos del campo son magnetizados a través de la corriente CC de la excitatriz o directamente por anillos recolectores y escobillas. En funcionamiento, los polos se alinean magnéticamente por el entrehierro y giran en sincronismo con el campo giratorio del estator. Los ejes son fabricados en acero forjado y mecanizados según las especificaciones. La punta de eje normalmente es cilíndrica o bridada.

Cojinetes

En función de la aplicación, los motores sincrónicos pueden ser suministrados con cojinetes de rodamiento o cojinetes de deslizamiento.

Cojinetes de rodamiento

Estos cojinetes están normalmente constituidos por rodamiento de esferas o de rodillos cilíndricos, dependiendo de la rotación y de los esfuerzos axiales y radiales a los que son sometidos, en algunas aplicaciones pueden ser utilizados rodamientos especiales. Los cojinetes de rodamientos pueden ser lubricados con aceite o grasa.

Cojinetes de deslizamiento

Los cojinetes de deslizamiento pueden tener lubricación natural (auto-lubricables) o lubricación forzada (lubricación externa).

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 o distribuido 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 de polos salientes o de polos lisos como se ve en la figura 1 si el motor tuviese solo un par de polos.

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 velocidad sabemos 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 periodos de 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.

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