Maquinas sincronas

Maquinas sincronas

Las maquinas síncronas también conocidas como maquina eléctrica rotativa. Son máquinas eléctricas cuya velocidad de rotación n (rpm) está vinculada rígidamente con la frecuencia f de la red de corriente alterna con la cual trabaja de acuerdo con la expresión:

Dónde:

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)

Las maquinas síncronas, como cualquier otro convertidor electromecánico de la energía están sometidas al principio de reciprocidad electromagnética, pudiendo funcionar tanto en régimen generador como en régimen motor, sin embargo en la práctica de las instalaciones eléctricas es más frecuente su empleo como generadores, para producir energía eléctrica de corriente alterna (alternadores) en las centrales eléctricas a partir de fuentes primarias de energía hidráulica. Como motor convierte la energía eléctrica en energía mecánica y viceversa como generador.

Está constituido por dos devanados independientes:

a) Un devanado inductor, construido en forma de arrollamiento concentrado o distribuido en ranuras, alimentado por corriente continua, que da lugar a los polos de la máquina y que se coloca en el rotor.

b) Un devanado inducido distribuido formando un arrollamiento trifásico recorrido por corriente alterna ubicado en el estator que está construido de un material ferromagnético, generalmente de chapas de acero al silicio.

La estructura del rotor puede ser en forma de polos salientes o de polos lisos como se ve en la figura 1 si el motor tuviese solo un par de polos.

Principio de funcionamiento

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.

1. Estator: como es típico de todas las maquinas eléctricas, el estator de un generador síncrono consiste de acero de buena calidad eléctrica en forma lámina para minimizar las pérdidas por corrientes circulantes,

El concepto de buen acero eléctrico quiere decir que tanto la permeabilidad como la resistividad del material sean altas, generalmente el acero, el silicio satisface este requisito. El número de ranuras es generalmente tal que se puede usar un devanado trifásico simétrico esto es posible cuando el número de ranuras dividido por el número de polos y multiplicando este cociente por el número de fases es un entero, esto es:

(Ranuras X Fases)/Polos=Entero

En las máquinas de baja velocidad y gran diámetro, tales como los generadores usados en las centrales hidroeléctricas, que tienen un elevado número de polos, la longitud del estator es relativamente corra, en cambio en las máquinas de alta velocidad, como aquellas accionadas por turbinas de vapor se usan solo 2 o 4 polos y la longitud acial es varias veces el diámetro.

A medida que la maquinas sea más grande, se requiere de más cobre en la armadura para acomodar conductores de gran tamaño se requieren ranuras de mayor profundidad , entonces el estator debe ser más ancho y fuerte en la base, Alrededor del 55% de la circunferencia del estator se debe dejar para los dientes, para permitir transformar el flujo magnético necesario en forma segura y sin exceder la máxima densidad del flujo, esto deja aproximadamente el 45% de la circunferencia para ranuras que se deben llenar con los conductores

...