Principio de funcionamento dun motor síncrono

Estrutura e excitación dos motores síncronos

O motor síncrono consiste en dous compoñentes principais: o estator (parte estática) e o rotor (parte rotativa). O estator é alimentado por unha fonte de CA trifásica, mentres que o rotor é excitado por unha fonte de CC.

Principio de excitación:
A excitación refírese ao proceso de inducir campos magnéticos tanto no estator como no rotor, transformándoos en electroímáns. Este acoplamento magnético é esencial para converter a enerxía eléctrica en rotación mecánica.

Xeración de campo magnético nos motores síncronos

A alimentación de CA trifásica induce polos norte e sur alternativos no estator. Como a alimentación é sinusoidal, a súa polaridade (positiva/negativa) inverte cada semiciclo, provocando que os polos norte e sur do estator alternen. Isto xera un campo magnético rotatorio no estator.

O campo magnético do rotor estabelecese mediante unha fonte de CC, que fixa a polaridade e crea un campo magnético estacionario, significando que os seus polos norte e sur permanecen constantes.

A velocidade de rotación do campo magnético do estator chámase velocidade síncrona, determinada polo frecuencia da alimentación e o número de polos do motor.

Interacción dos polos magnéticos nos motores síncronos

Cando se alinean polos opostos do estator e do rotor, xurde unha forza atractiva entre eles, xerando un momento de giro contraclockwise. O momento, como equivalente rotacional da forza, impulsa o rotor para seguir os polos magnéticos do estator.

Despois de cada semiciclo, a polaridade dos polos do estator inverte. No entanto, a inercia do rotor, a súa tendencia a resistir cambios no movemento, mante a súa posición. Cando se alinean polos iguais (norte-norte ou sur-sur), unha forza repulsiva xerar un momento de giro clockwise.

Para visualizar isto, considérese un motor de 2 polos: na figura a continuación, os polos opostos do estator-rotor (N-S ou S-N) inducen forzas atractivas, como se mostra.

Despois do semiciclo, os polos no estator invertem. O mesmo polo do estator e do rotor fácense cara, e desenvólvese unha forza de repulsión entre eles.

O momento non unidireccional pulsa o rotor só nun lugar e por esta razón o motor síncrono non é autostartable.

Mecanismo de arranque dos motores síncronos

Para iniciar a operación, o rotor primeiro xírase por unha tracción externa, alineando a súa polaridade co campo magnético rotatorio do estator. A medida que os polos do estator e do rotor se interconectan, xérase un momento de giro unidireccional, puxendo o rotor a xirar á velocidade síncrona do campo do estator.

Unha vez sincronizado, o motor funciona a unha velocidade constante igual á velocidade síncrona, que está fixada pola frecuencia da alimentación e o número de polos.