Máquina síncrona

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Una máquina síncrona es una máquina eléctrica rotativa de corriente alterna que convierte energía eléctrica en energía mecánica, siendo en este caso utilizada como motor síncrono, o bien convierte energía mecánica en energía eléctrica, siendo en este caso utilizada como [[generador síncrono], o sin carga como compensador sincrono.

Las máquinas síncronas se utilizan en mayor medida como generadores de corriente alterna que como motores de corriente alterna, ya que no presentan par de arranque y hay que emplear diferentes métodos de arranque y aceleración hasta la velocidad de sincronismo. También se utilizan para controlar la potencia reactiva de la red por su capacidad para, manteniendo la potencia activa desarrollada constante, variar la potencia reactiva que absorbe o cede a la red.

Aspectos constructivos[editar]

El campo magnético rotatorio en el estátor está formado por la suma vectorial del campo magnético producido por tres devanados.

Estátor:

El estátor, o parte estática, de una máquina síncrona es similar al de una máquina asíncrona. Contiene un devanado trifásico de corriente alterna denominado devanado inducido y un circuito magnético formado por apilamiento de chapas magnéticas.

El campo magnético presente en el estátor de una máquina sincrónica gira con una velocidad constante. La velocidad de giro en régimen permanente está ligada con la frecuencia de la tensión en bornes y el número de pares de polos.[1]

n=\frac{60 \cdot f}{P} = \frac{120 \cdot f}{p}

donde:

  • f: Frecuencia de la red a la que está conectada la máquina (Hz)
  • P: Número de pares de polos que tiene la máquina
  • p: Número de polos que tiene la máquina
  • n: Velocidad de sincronismo de la máquina (revoluciones por minuto)

Rotor:

El rotor, o parte rotativa, de una máquina síncrona es bastante diferente al de una máquina asíncrona. Contiene un devanado de corriente continua denominado devanado de campo y un devanado en cortocircuito, que impide el funcionamiento de la máquina a una velocidad distinta a la de sincronismo, denominado devanado amortiguador. Además, contiene un circuito magnético formado por apilamiento de chapas magnéticas de menor espesor que las del estátor.

El resto de las características del rotor están relacionadas con el objetivo de obtener un campo entre el rotor y el estátor de carácter senoidal y dependen del tipo de máquina síncrona:

  • Máquina de polos salientes: El rotor presenta expansiones polares que dan lugar a un entrehierro variable.
  • Máquina de rotor liso: El devanado de campo está distribuido en varias bobinas situadas en diferentes ángulos.

Principio de funcionamiento[editar]

Como generador:

Una turbina acciona el rotor de la máquina sincrónica a la vez que se alimenta el devanado rotórico (devanado de campo) con corriente continua. El entrehierro variable (máquinas de polos salientes) o la distribución del devanado de campo (máquinas de rotor liso) contribuyen a crear un campo más o menos senoidal en el entrehierro, que hace aparecer en los bornes del devanado estatórico (devanado inducido) una tensión senoidal. Al conectar al devanado inducido una carga trifásica equilibrada aparece un sistema trifásico de corrientes y una fuerza magnetomotriz senoidal.

Como motor:

En este caso se lleva la máquina síncrona a la velocidad de sincronismo, pues la máquina síncrona no tiene par de arranque, y se alimentan el devanado rotórico (devanado de campo) con corriente continua y el devanado estatórico (devanado inducido) con corriente alterna. La interacción entre los campos creados por ambas corrientes mantiene el giro del rotor a la velocidad de sincronismo.


Referencias[editar]

  1. Chapman, Stephen J. (2012). «Generadores síncronos». Máquinas eléctricas (5 edición). México: McGraw-Hill. pp. 176. ISBN 9786071507242. http://books.google.co.cr/books?id=6DdILgEACAAJ. 

Véase también[editar]