Um motor síncrono é um motor de corrente alternada que opera a uma velocidade constante especificada pela frequência da fonte de alimentação e pelo número de polos. Ao contrário dos motores de indução, os motores síncronos operam na velocidade síncrona sem deslizamento.
Os motores síncronos são usados em várias aplicações, incluindo
Acionamentos industriais,
Geração de energia
Condensadores síncronos para correção do fator de potência, e
Sistemas de controle de movimento preciso.
Os motores síncronos mantêm a sincronização pois o rotor gira (rotação) à mesma taxa do campo magnético rotativo do estator.
A velocidade de um motor síncrono é proporcional à frequência da fonte de alimentação e inversamente proporcional ao número de polos no motor.
Devido às suas características de velocidade síncrona fixa, os motores síncronos são menos eficientes em lidar com cargas variáveis do que os motores de indução.
Quando um motor síncrono perde a sincronização com a fonte de alimentação, ele deixa de funcionar eficientemente e pode precisar ser re-sincronizado antes de ser reiniciado.
Dispositivos auxiliares, como enrolamentos amortecedores (ou) motores de partida, são comumente usados para levar os motores síncronos à velocidade síncrona antes de sincronizá-los com a fonte de alimentação.
Em comparação com os motores de indução, os motores síncronos oferecem maior
Correção do fator de potência,
Eficiência sob carga constante, e
Controle de velocidade preciso.
Para operar em velocidades variadas, os motores síncronos necessitam de sistemas de controle externos, como inversores de frequência (VFDs).
Um motor síncrono é composto por um estator, um rotor, um sistema de excitação e, em algumas condições, um enrolamento amortecedor ou um mecanismo de partida.
O sistema de excitação gera um campo magnético fornecendo corrente contínua aos enrolamentos do rotor.
Este campo se sincroniza com o campo magnético rotativo do estator, permitindo que o motor funcione a uma velocidade síncrona.
Por outro lado, os motores síncronos dependem do sistema de excitação para fornecer o campo magnético necessário para a sincronização com o campo do estator.
Existem dois tipos:
Sistemas de excitação CC – que usam energia CC para alimentar o rotor, e
Sistemas de excitação com ímãs permanentes – que usam ímãs permanentes no rotor para gerar o campo magnético.
Ao ajustar a corrente de excitação, os motores síncronos podem modificar seu fator de potência.
O fator de potência do motor pode ser melhorado ou corrigido alterando a excitação.
O enrolamento amortecedor ajuda o motor a iniciar, permitindo algum deslizamento inicial antes de atingir a velocidade síncrona.
Ele também ajuda na estabilidade do motor durante flutuações inesperadas de carga.
Os motores síncronos geralmente funcionam a velocidades síncronas e podem não ser a melhor solução para aplicações que exigem alto torque em baixas velocidades, a menos que sejam usadas engrenagens adicionais (ou) modificações.
Na regulação da velocidade dos motores síncronos, frequentemente envolve o gerenciamento da excitação (ou) a modificação da frequência da fonte de alimentação através de inversores de frequência (VFDs).
Os motores síncronos de reluctância utilizam o princípio de torque de reluctância e apresentam uma forma simplificada de rotor sem enrolamentos ou ímãs. Em comparação com os motores síncronos típicos, eles têm o potencial para maior eficiência e construção mais simples.
Devido à sua capacidade de manter a sincronização com a fonte de alimentação, os motores síncronos operando acima da velocidade síncrona podem funcionar como geradores, transformando a energia mecânica em energia elétrica.
A fórmula RPM para a velocidade síncrona é
Velocidade Síncrona do Motor (RPM) = (120 X Frequência) / Número de Polos
Velocidade Síncrona do Motor (RPM) = (120 X f)/P
O número de polos em um motor síncrono é determinado pelo design e construção do motor. É uma característica fixa especificada pelo fabricante.
Em aplicações que requerem velocidade constante e excelente eficiência, como
Bombas industriais,
Compressores, ventiladores, e
Certos tipos de maquinários industriais,
Motores síncronos
são escolhidos.
O ângulo de carga é a diferença angular entre os campos magnéticos do estator e do rotor.
O ajuste adequado do ângulo de carga é crucial para a eficiência e a sincronização do motor.
Os motores síncronos, conhecidos como condensadores síncronos, podem funcionar em modo de acionamento enquanto também geram energia elétrica para a rede como geradores em certas condições.
Para minimizar a caça ou instabilidade nos motores síncronos, vários sistemas de controle e tecnologias estabilizadoras, como
Reguladores Automáticos de Tensão (AVRs) &
Estabilizadores de Sistema de Energia (PSSs),
são empregados.
A otimização do sistema de controle de excitação afeta a eficiência, estabilidade e resposta às cargas variáveis do motor, bem como seu fator de potência.