Principi de funcionament d'un motor síncron
Estructura i excitació dels motors síncrons
El motor síncron consta de dos components principals: l'estator (part estacionària) i el rotor (part rotativa). L'estator es alimenta amb un subministrament CA de tres fases, mentre que el rotor s'excita amb un subministrament CC.
Principi d'excitació:
L'excitació fa referència al procés d'induir camps magnètics tant en l'estator com en el rotor, transformant-los en electroímans. Aquest acoblament magnètic és essencial per convertir l'energia elèctrica en rotació mecànica.
Generació del camp magnètic en els motors síncrons
El subministrament CA de tres fases induix pols nord i sud alternants en l'estator. Com que el subministrament és sinusoidal, la seva polaritat (positiva/negativa) canvia cada mig cicle, provocant que els pols nord i sud de l'estator s'alternin. Això genera un camp magnètic rotatiu en l'estator.
El camp magnètic del rotor s'estableix mitjançant un subministrament CC, que fixa la polaritat i crea un camp magnètic estacionari, és a dir, els seus pols nord i sud romanen constants.
La velocitat de rotació del camp magnètic de l'estator s'anomena velocitat síncrona, determinada per la freqüència del subministrament i el nombre de pols del motor.
Interacció dels pols magnètics en els motors síncrons
Quan els pols oposats de l'estator i el rotor s'alineen, es produeix una força atractiva entre ells, generant un moment contrari a les agulles del rellotge. El moment, com a equivalent rotatiu de la força, impulsa el rotor a seguir els pols magnètics de l'estator.
Després de cada mig cicle, la polaritat dels pols de l'estator canvia. Tanmateix, l'inèrcia del rotor, la seva tendència a resistir canvis en el moviment, manté la seva posició. Quan els pols iguals (nord-nord o sud-sud) s'alineen, una força repulsiva crea un moment en el sentit de les agulles del rellotge.
Per visualitzar això, considerem un motor de 2 pols: en la figura següent, els pols oposats de l'estator i el rotor (N-S o S-N) indueixen forces atractives, com es mostra.
Després del mig cicle, els pols de l'estator es revertiran. El mateix pol de l'estator i el rotor es troben un davant de l'altre, i es desenvolupa una força de repulsió entre ells.
El moment no unidireccional pulsa el rotor només en un lloc i per aquest motiu el motor síncron no és autostart.
Mecanisme d'arrancada dels motors síncrons
Per iniciar l'operació, primer el rotor es fa girar mitjançant una unitat de conducció externa, alineant-ne la polaritat amb el camp magnètic rotatiu de l'estator. Com que els pols de l'estator i el rotor s'intercalen, es genera un moment unidireccional, atraient el rotor per fer-lo girar a la velocitat síncrona del camp de l'estator.
Un cop sincronitzat, el motor gira a una velocitat constant igual a la velocitat síncrona, que està fixada per la freqüència del subministrament i el nombre de pols.
