Un motor síncrono es un motor de corriente alterna que funciona a una velocidad constante especificada por la frecuencia de la fuente de alimentación y el número de polos. A diferencia de los motores de inducción, los motores síncronos operan a velocidad síncrona sin deslizamiento.
Los motores síncronos se utilizan en una variedad de aplicaciones, incluyendo
Conducciones industriales,
Generación de energía
Condensadores síncronos de corrección del factor de potencia, y
Sistemas de control de movimiento preciso.
Los motores síncronos mantienen la sincronía ya que el rotor gira (rotación) a la misma velocidad que el campo magnético rotatorio del estator.
La velocidad de un motor síncrono es proporcional a la frecuencia de la fuente de alimentación e inversamente proporcional al número de polos del motor.
Debido a sus características de velocidad síncrona fija, los motores síncronos son menos eficientes para manejar cargas variables que los motores de inducción.
Cuando un motor síncrono pierde la sincronización con la fuente de alimentación, deja de funcionar eficientemente y puede necesitar ser re-sincronizado antes de poder reiniciarse.
Se utilizan comúnmente dispositivos auxiliares como bobinados amortiguadores (o) motores de arranque para llevar los motores síncronos a la velocidad síncrona antes de sincronizarlos con la fuente de alimentación.
En comparación con los motores de inducción, los motores síncronos ofrecen mayor
Corrección del factor de potencia,
Eficiencia bajo carga constante, y
Control de velocidad preciso.
Para funcionar a velocidades variables, los motores síncronos necesitan sistemas de control externos como variadores de frecuencia (VFD).
Un motor síncrono está compuesto por un estator, un rotor, un sistema de excitación y, en algunas condiciones, un bobinado amortiguador o un mecanismo de arranque.
El sistema de excitación genera un campo magnético suministrando corriente directa a las bobinas del rotor.
Este campo se sincroniza con el campo magnético rotatorio del estator, permitiendo que el motor funcione a una velocidad síncrona.
Por otro lado, los motores síncronos dependen del sistema de excitación para proporcionar el campo magnético necesario para la sincronización con el campo del estator.
Existen dos tipos:
Sistemas de excitación de corriente continua - que utilizan corriente directa para alimentar el rotor, y
Sistemas de excitación de imanes permanentes - que utilizan imanes permanentes en el rotor para generar el campo magnético.
Ajustando la corriente de excitación, los motores síncronos pueden modificar su factor de potencia.
El factor de potencia del motor se puede mejorar o corregir alterando la excitación.
El bobinado amortiguador ayuda al motor a arrancar permitiendo cierto deslizamiento inicial antes de alcanzar la velocidad síncrona.
También ayuda a la estabilidad del motor ante fluctuaciones inesperadas de carga.
Los motores síncronos normalmente funcionan a velocidades síncronas y pueden no ser la mejor solución para aplicaciones que requieren alto par a bajas velocidades a menos que se utilice engranajes adicionales (o) modificaciones.
En los motores síncronos, la regulación de la velocidad suele implicar el control de la excitación (o) la modificación de la frecuencia de la fuente de alimentación mediante variadores de frecuencia (VFD).
Los motores síncronos de reluctancia utilizan el principio de torque de reluctancia y presentan una forma simplificada de rotor sin bobinados ni imanes. En comparación con los motores síncronos típicos, tienen el potencial de mayor eficiencia y construcción más sencilla.
Debido a su capacidad para mantener la sincronización con la fuente de alimentación, los motores síncronos que funcionan por encima de la velocidad síncrona pueden operar como generadores, transformando la energía mecánica en energía eléctrica.
La fórmula de RPM para la velocidad síncrona es
Velocidad del Motor Síncrono (RPM) = (120 X Frecuencia) / Número de Polos
Velocidad del Motor Síncrono (RPM) = (120 X f)/P
El número de polos en un motor síncrono está determinado por el diseño y la construcción del motor. Es una característica fija que especifica el fabricante.
En aplicaciones que requieren velocidad constante y excelente eficiencia, como
Bombas industriales,
Compresores, ventiladores, y
Determinados tipos de maquinaria industrial,
se eligen los motores síncronos.
se eligen.
El ángulo de carga es la diferencia angular entre los campos magnéticos del estator y el rotor.
El ajuste adecuado del ángulo de carga es crucial para la eficiencia y la sincronización del motor.
Los motores síncronos, conocidos como condensadores síncronos, pueden funcionar en modo de accionamiento mientras también generan energía eléctrica a la red como generadores en condiciones específicas.
Para minimizar la caza o inestabilidad en los motores síncronos, se utilizan varios sistemas de control y tecnologías estabilizadoras, como
Reguladores Automáticos de Voltaje (RAV) y
Estabilizadores de Sistemas de Potencia (ESP),
se emplean.
Optimizar el sistema de control de excitación afecta la eficiencia, estabilidad y respuesta a cargas variables del motor, así como su factor de potencia.