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Motores síncronos

El motor síncrono es uno de los principales tipos de motores de corriente alterna. Al igual que el motor de inducción. El motor síncrono hace uso de un campo magnético giratorio. A diferencia del motor de inducción, sin embargo, el par desarrollado no depende de la inducción de corrientes en el rotor. En forma breve, el principio de funcionamiento del motor síncrono es como sigue: una fuente multifásica de CA se aplica a los devanados del estator, y un campo magnético giratorio es producido. Una corriente continua se aplica a la bobina del rotor, y se produce otro campo magnético. El motor síncrono está diseñado y fabricado para que estos dos campos reaccionen entre sí de tal manera que el rotor sea arrastrado y gire a la misma velocidad que el campo magnético giratorio producido por el devanado del estator.

Una comprensión de la operación del motor síncrono puede ser obtenida considerando el motor simple de la figura . Supongamos que los polos A y B rotan en sentido horario por algún medio mecánico con el fin de producir un campo magnético giratorio, éstos inducen polos de polaridad opuesta en el rotor de hierro dulce, y existen fuerzas de atracción entre los polos norte y sur correspondientes, en consecuencia, a medida que los polos A y B rotan, el rotor es arrastrado a la misma velocidad. Sin embargo, si se aplica una carga al eje del rotor, el eje del rotor momentáneamente se atrasará a la rotación del campo, pero, después, seguirá girando con el campo a la misma velocidad, mientras la carga permanezca constante. Si la carga es demasiado grande, el rotor saldrá fuera de sincronismo con el campo giratorio y, como resultado, ya no girará con el campo a la misma velocidad. El motor se dice entonces que está sobrecargado.

Figura. Ilustración de la operación de un motor sincrónico

Tal motor simple como la que se muestra en la figura 1 nunca se utiliza. La idea de utilizar algún medio mecánico para la rotación de los polos es poco práctica debido a que otro motor sería necesario para llevar a cabo este trabajo. Además, tal disposición no es necesaria porque un campo magnético giratorio puede ser producido eléctricamente mediante el uso de voltajes de CA por etapas. A este respecto, el motor síncrono es similar al motor de inducción.

El motor síncrono se compone de un campo de estator bobinado similar al de un motor de inducción. El devanado del estator produce un campo magnético giratorio. El rotor puede ser un imán permanente, como en los pequeños motores monofásicos síncronos utilizados para relojes y otros equipos de precisión de centro comercial, o puede ser un electroimán, energizado desde una fuente de corriente continua de alimentación y alimentado a través de los anillos de deslizamiento en las bobinas de campo del rotor, como en un alternador.

Puesto que un motor síncrono tiene muy poco par de arranque, alguno medio deberá preverse para llevarlo a la velocidad sincrónica. El método más común es la de arrancar el motor en vacío, dejarlo que alcance la velocidad máxima, y a continuación, activar el campo magnético. El campo magnético del rotor se engancha con el campo magnético del estator y el motor funciona a la velocidad síncrona.

La magnitud de los polos inducidos en el rotor mostrado en la figura  es tan pequeña que el par motor necesario no puede ser desarrollado para la mayoría de las cargas prácticas. Para evitar esta limitación en el funcionamiento del motor, una bobina se coloca sobre el rotor y se la energiza con corriente continua. Un reóstato en serie con la fuente de corriente continua proporciona al operador de la máquina con un medio de variación de la fuerza de los polos del rotor, colocando así al motor bajo control para las cargas variables.

Figura 2. Motor sincrónico

El motor síncrono no es un motor de arranque automático. El rotor es pesado y, desde un punto muerto, es imposible llevar el rotor al enganche magnético con el campo magnético giratorio. Por esta razón, todos los motores síncronos tienen algún tipo de dispositivo de arranque. Un tipo de motor de arranque simple es otro motor, ya sea AC o DC, lo que lleva al rotor hasta aproximadamente el 90 por ciento de su velocidad síncrona. El motor de arranque se desconectará y el rotor quedará enganchado arrastrado por sincronismo con el campo giratorio. Otro método de arranque es con un segundo bobinado del tipo de jaula de ardilla sobre el rotor. Este devanado de inducción lleva el rotor casi a la velocidad síncrona, y cuando la DC se desconecta a los devanados del rotor, el rotor sigue el paso con el campo. El último método es el más comúnmente utilizado.

 

 

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