Un motor síncrono é un motor de corrente alternada que funciona a unha velocidade constante especificada pola frecuencia da fonte de enerxía e o número de pólos. Os motores síncronos, en contraste coas máquinas de indución, funcionan á velocidade síncrona sen deslizamento.
Os motores síncronos úsanse en varias aplicacións, incluíndo
Conduccións industriais,
Xeración de enerxía
Condensadores síncronos para corrección do factor de potencia, e
Sistemas de control de movemento preciso.
Os motores síncronos mantén a sincronización xa que o rotor xira (rotación) á mesma taxa que o campo magnético rotatorio do estator.
A velocidade dun motor síncrono é proporcional á frecuencia da fonte de enerxía e inversamente proporcional ao número de pólos no motor.
Debido á súa característica de velocidade síncrona fixa, os motores síncronos son menos eficientes para xestionar cargas variables que as máquinas de indución.
Cando un motor síncrono perde a sincronización coa fonte de enerxía, deixa de funcionar eficientemente e pode ser necesario re-sincronizalo antes de poder reiniciálo.
Dispositivos axuliares como enrolamentos amortiguadores (ou) motores de arranque úsanse comúnmente para levar os motores síncronos á velocidade síncrona antes de sincronizalos coa fonte de enerxía.
En comparación cos motores de indución, os motores síncronos ofrecen maior
Corrección do factor de potencia,
Eficiencia superior ba carga constante, e
Control de velocidade preciso.
Para funcionar a velocidades variables, os motores síncronos necesitan sistemas de control externos comovariadores de frecuencia (VFDs).
Un motor síncrono está composto por un estator, un rotor, un sistema de excitación e, en algúns casos, un enrolamento amortiguador ou un mecanismo de arranque.
O sistema de excitación xera un campo magnético fornecendo corrente continua aos enrolamentos do rotor.
Este campo sincronízase co campo magnético rotatorio do estator, permitindo que o motor funcione á velocidade síncrona.
Por outro lado, os motores síncronos dependen do sistema de excitación para proporcionar o campo magnético necesario para a sincronización co campo do estator.
Existen dous tipos:
Sistemas de excitación de corrente continua – que usan corrente continua para alimentar o rotor, e
Sistemas de excitación con imanes permanentes – que usan imanes permanentes no rotor para xerar o campo magnético.
Ao axustar a corrente de excitación, os motores síncronos poden modificar o seu factor de potencia.
O factor de potencia do motor pode mellorarse ou corrixirse alterando a excitación.
O enrolamento amortiguador axuda ao motor no arranque permitindo algun deslizamento inicial antes de alcanzar a velocidade síncrona.
Tamén axuda na estabilidade do motor ante fluctuacións inesperadas da carga.
Os motores síncronos normalmente funcionan ás velocidades síncronas e poden non ser a mellor solución para aplicacións que requiren gran torque a baixas velocidades, a menos que se utilice engrenaxe adicional (ou) modificacións.
Na regulación da velocidade dos motores síncronos, frecuentemente implica xestionar a excitación (ou) modificar a frecuencia da fonte de enerxía mediante variadores de frecuencia (VFDs).
Os motores síncronos de reluctancia utilizan o principio de torque de reluctancia e presentan unha forma simplificada de rotor sen enrolamentos nin imanes. En comparación cos motores síncronos tradicionais, teñen o potencial de maior eficiencia e construción máis simple.
Debido á súa capacidade para manter a sincronización coa fonte de enerxía, os motores síncronos que funcionan por encima da velocidade síncrona poden operar como xeradores, transformando a enerxía mecánica en enerxía eléctrica.
A fórmula RPM para a velocidade síncrona é
Velocidade Síncrona (RPM) = (120 X Frecuencia) / Número de Pólos
Velocidade Síncrona (RPM) = (120 X f)/P
O número de pólos nun motor síncrono está regido polo deseño e construción do motor. É unha característica fixa que especifica o fabricante.
En aplicacións que requiren velocidade constante e excelente eficiencia, como
Bombas industriais,
Compresores, ventiladores, e
Certos tipos de maquinaria industrial,
Escollese os motores síncronos.
Son seleccionados.
O ángulo de carga é a diferenza angular entre os campos magnéticos do estator e do rotor.
O axuste adecuado do ángulo de carga é crucial para a eficiencia e a sincronización do motor.
Os motores síncronos, coñecidos como condensadores síncronos, poden funcionar en modo de tracción mentres xeran enerxía eléctrica para a rede como xeradores en certas condicións.
Para minimizar a caza ou inestabilidade nos motores síncronos, empreganse varios sistemas de control e tecnoloxías estabilizadoras, como
Reguladores Automáticos de Tensión (AVRs) &
Estabilizadores de Sistema Eléctrico (PSSs),
son empregados.
Optimizar o sistema de control de excitación afecta a eficiencia, a estabilidade, a resposta a cargas variables do motor, así como o seu factor de potencia.