CARRERA: ING.MECATRONICA MATERIA: FUNDAMENTOS FUNDAMENTOS DE INVESTIGACION INVESTIGACION INGENIERO: ADRIAN ELPIDIO LOPEZ MALDONADO ALUMNO: ANTHONY JUAREZ GALVAN SEMESTRE: 1º Fecha: 2 de septiembre del 2013
1. 1 En este documento que se te presentara, es un tema que pues yo pienso es muy interesante y el cual cual me llamo la atención, es un tema tema que lo escogí escogí de la materia “Maquinas eléctricas”, el tema se encuentra en la unidad 5 llamada “Maquinas síncronas” y del subtema “MOTORES SINCRONOS”. Pues en la
actualidad, los motores eléctricos son muy utilizados ya que desempeñan un papel muy importante en la vida cotidiana al ayudarnos a hacer más fácil la vida al no tener que que desgastar nuestras fuerzas y ya ya que son más rápidos pero en este documento nos centraremos en explicar a los motores síncronos los cuales son máquinas síncronas que se utilizan para convertir potencia eléctrica en potencia mecánica de rotación. La característica principal de este tipo de motores es que trabajan a velocidad constante constante que depende solo solo de la frecuencia de la red y de otros aspectos constructivos de la máquina. A diferencia de los motores asincrónicos, la puesta en marcha requiere de maniobras especiales a no ser que se cuente con un sistema automático de arranque.
Este tema lo escogí ya que pues yo había escuchado hablar sobre motores en general, pues ya que en todos lugares se se requieren el utilizar estos como como un ejemplo los motores para bombear bombear agua u otras sustancias sustancias pero yo nunca me había puesto a investigar sobre cómo se crean, o que proceso se lleva para poderlos crear y sus diferentes funciones funciones que puede desempeñar. Pero en este caso hice la investigación centrándome solo en los motores síncronos pues de otros motores como los trifásicos si había podido interactuar con ellos pero con los síncronos no había escuchado hablar de estos y se me hizo muy interesante realizar la investigación y conocer sobre él.
En la actualidad, debido debido a la importancia importancia del utilizar motores eléctricos eléctricos y que en este caso me centrare en el motor síncrono en el cual es más requerido para las personas o empresas necesitan de estos ya que tienen un mejor funcionamiento como como portar una velocidad velocidad constante constante y otras características características que se explicaran. explicaran. Una de las razones razones por las cuales aborde un tema de esta índole como investigación documental, ya que me ayudara para conocer y adquirir conocimientos sobre este tema para que me pueda servir después en la carrera de ingeniería.
Los objetivos de esta investigación documental son:
Estudiar el comportamiento de la máquina sincrónica funcionando como motor. Estudiar el arranque del motor sincrónico como motor de inducción. Analizar el desempeño del motor síncrono. Analizar los modelos de los motores síncronos que hay. Analizar los tipos de arranque que tienen los motores síncronos.
Las Máquinas Síncronas están entre los tres tipos más comunes de máquinas eléctricas; se llaman así porque trabajan a velocidad constante y frecuencia constante en condiciones de operación estacionarias. Como la mayoría de las máquinas giratorias, una máquina síncrona es capaz de trabajar como motor o generador. El motor sincrónico presenta como inconveniente que el par conserva un sentido único solamente cuando la máquina se halla ya sincronizada, es decir, cuando el rotor gira a la misma velocidad que el inducido. Si el rotor gira a una velocidad diferente a la sincrónica, el par medio que desarrolla al conectarlo a la red es nulo. Debido a la inercia del rotor no es posible partiendo del reposo arrancar el motor, por lo que se utilizan dispositivos auxiliares. En los motores sincrónicos, la puesta en marcha se realiza por medio de un motor auxiliar (motor pony) generalmente asincrónico con igual número de polos que el motor principal, de forma que se consigue una velocidad de rotación casi sincrónica y la conexión a la red se realiza empleando equipos de sincronización al igual que lo que se hacía en el acoplamiento de un alternador a la red. Si a un alternador trifásico se le retira la máquina motriz y se alimenta su estator mediante un sistema trifásico de corriente alterna se genera en el estator un campo magnético giratorio, cuya velocidad sabemos que es N = 60 f/p donde f es la frecuencia dela red, y p es el número de pares de polos del rotor. Si en estas circunstancias, con el rotor parado, se alimenta el devanado del mismo con corriente continua se produce un campo magnético retórico fijo, delante del cual pasa el campo magnético del estator. Los polos del rotor están sometidos ahora a atracciones y repulsiones en breves periodos de tiempo, por parte de los polos del estator pero el rotor no consigue girar, a lo sumo vibrará. Al llevar el rotor a la velocidad de sincronismo, haciéndolo girar mediante un motor auxiliar, al enfrentarse polos de signo opuestos se
establece un enganche magnético que les obliga a seguir girando juntos, pudiendo ahora retirar el motor auxiliar. Este enganche magnético se produce ya que el campo giratorio estatórico arrastra por atracción magnética al rotor en el mismo sentido y velocidad. También se puede emplear para este fin motores de c.c. debido a su ventaja de regulación de velocidad o motores asincrónicos con un par de polos menos que el motor sincrónico, en este caso la conexión a la red se efectúa una vez que se ha desconectado el motor auxiliar y el grupo pasa suavemente por la velocidad de sincronismo. Un procedimiento más práctico consiste en el arranque de los motores sincrónicos como asincrónicos. Para este fin es necesario colocar un devanado en jaula de ardilla sobre los polos de la máquina. Para efectuar el arranque asincrónico el devanado de excitación debe estar cerrado sobre una resistencia óhmica cuya magnitud sea 10-15 veces superior a la propia. Sería peligroso dejar el devanado inductor abierto, debido a que el campo giratorio induciría en él una fem muy elevada, lo que podría provocar la rotura del aislamiento. También sería un inconveniente cerrar el devanado inductor en cortocircuito, puesto que se crearía una elevada corriente monofásica que frenaría el rotor. Una vez efectuada la puesta en marcha como asincrónico, cuando se obtiene la velocidad de régimen cercana a la de sincronismo, se conecta la c.c. Al devanado de excitación y entonces se producen unas oscilaciones de velocidad respecto a la sincrónica y al cabo de unos períodos se llega a la velocidad sincrónica. El devanado de jaula de ardilla es también llamado devanado de amortiguación. Finalizada la operación de arranque del motor sincrónico, se podrá regular su corriente de excitación para que la máquina trabaje en régimen de subexcitación o sobreexcitación con el fin de regular su factor de potencia, de esta forma la máquina cumple la doble misión de arrastrar una carga mecánica y compensar la corriente reactiva de la red. Cuando la tensión en terminales adelanta en 90º a la fem se llega a la situación límite, luego de esto el motor se desestabiliza y la máquina pierde el sincronismo.
Si se dibuja en un gráfico la corriente del inducido (ordenadas) en función de la corriente de excitación (abscisas) a potencia constante se obtienen unas curvas en forma de V, que se denominan curvas en V de Mordey del motor sincrónico. Primero se puede trazar una curva para una potencia de entrada determinada. Al variar la potencia se obtiene un haz de curvas en forma de V.
La máquina síncrona es una máquina reversible ya que se puede utilizar como generador de corriente alterna o como motor síncrono. 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.
Carcasa
Su función principal es la de apoyar y proteger el motor, alojando también el paquete de chapas y devanados del estator. Pueden ser construidas en los tipos horizontal y vertical y con grado de protección de acuerdo con las necesidades del ambiente. La carcasa está construida en chapas y perfiles de acero soldado, formando un conjunto sólido y robusto que es la base estructura de la máquina. Todo el conjunto de la carcasa recibe un tratamiento de normalización para alivio de tensiones provocadas por las soldaduras. Ese tipo de construcción proporciona excelente rigidez estructural de manera de soportar esfuerzos mecánicos provenientes de eventuales cortocircuitos y vibración, capacitando al motor para atender las más severas necesidades.
Estator
Constituido por un paquete laminado de chapas de acero silicio de alta calidad, con ranuras para alojar el devanado del estator, que opera con alimentación de potencia en corriente alterna para generar el campo magnético giratorio.
Rotor
El rotor puede ser construido con polos lisos o salientes dependiendo de las características constructivas del motor y de su aplicación. El rotor completo está formado por la estructura que compone o soporta los polos, los devanados de campo y la jaula de arranque, que son las partes activas giratorias del motor síncrono. Los polos del campo son magnetizados a través de la corriente CC de la excitatriz o directamente por anillos recolectores y escobillas. En funcionamiento, los polos se alinean magnéticamente por el entrehierro y giran en sincronismo con el campo giratorio del estator. Los ejes son fabricados en acero forjado y mecanizados según las especificaciones. La punta de eje normalmente es cilíndrica o bridada.
Cojinetes
En función de la aplicación, los motores sincrónicos pueden ser suministrados con cojinetes de rodamiento o cojinetes de deslizamiento.
1. Cojinetes de rodamiento Estos cojinetes están normalmente constituidos por rodamiento de esferas o de rodillos cilíndricos, dependiendo de la rotación y de los esfuerzos axiales y radiales a los que son sometidos, en algunas aplicaciones pueden ser utilizados rodamientos especiales. Los cojinetes de rodamientos pueden ser lubricados con aceite o grasa. 2. Cojinetes de deslizamiento Los cojinetes de deslizamiento pueden tener lubricación natural (autolubricables) o lubricación forzada (lubricación externa).
La determinación de la velocidad de u motor síncrono se hace de la expresión:
Donde: n (RPM) es la velocidad de rotación del rotor del motor eléctrico, f es la frecuencia de alimentación de la red de AC y, p es el numero de pares de polos del motor. Esta velocidad es conocida como velocidad se sincronismo.
Si a un alternador trifásico se le retira la máquina motriz y se alimenta su estator mediante un sistema trifásico de corriente alterna se genera en el estator un campo magnético giratorio, cuya velocidad sabemos que es N = 60 f/p donde f es la frecuencia de la red, y p es el número de pares de polos del rotor. Si en estas circunstancias, con el rotor parado, se alimenta el devanado del mismo con corriente continua se produce un campo magnético retórico fijo, delante del cual pasa el campo magnético del estator. Los polos del rotor están sometidos ahora a atracciones y repulsiones en breves periodos de tiempo, por parte de los polos del estator pero el rotor no consigue girar, a lo sumo vibrará. Al llevar el rotor a la velocidad de sincronismo, haciéndolo girar mediante un motor auxiliar, al enfrentarse polos de signo opuestos se establece un enganche magnético que les obliga a seguir girando juntos, pudiendo ahora retirar el motor auxiliar. Este enganche magnético se produce ya que el campo giratorio estatórico arrastra por atracción magnética al rotor en el mismo sentido y velocidad.
En la figura 2 se muestran dos conductores del inducido enfrentando a dos polos consecutivos del rotor para dos instantes de tiempo consecutivos. Se puede concluir que si el rotor está en reposo o gira a otra velocidad diferente a la de sincronismo, el par medio que desarrolla al conectarlo a la red es nulo por lo que el motor no arranca.
Ya que el motor síncrono es igual físicamente al generador, las ecuaciones básicas de velocidad, potencia y par son las mismas. La única diferencia es que el sentido de flujo de potencia (y por lo tanto el sentido de la corriente de carga) es opuesto para el motor. Consideremos un motor síncrono funcionando en régimen estacionario con una tensión por fase U. Suponemos que la reactancia de dispersión es constante, que se pueden despreciar las pérdidas en el hierro y que el entrehierro es uniforme. En la figura 3 se puede ver el circuito eléctrico equivalente (diagrama de Blondel) que representa al motor síncrono conectado a la red en el cual el estator se comporta como el primario de un transformador.
Una vez que se produce la conexión del motor a la red, ocurre un desplazamiento δ del eje de los polos del rotor respecto de los polos ficticios del estator (figura 5), que aumenta con la carga del motor, y si este desplazamiento supera un límite el motor se para.
Como se mencionó antes, cuando el motor está detenido y se lo conecta a la red, éste vibrará fuertemente y se sobrecalentará. Existen varios métodos para arrancarlo de forma segura. A continuación se describirán los tres métodos más utilizados y finalmente se mostrará un circuito para el arranque automático. 1. Ar ranq ue po r m edio d e la redu cción d e la frecu encia elé ctric a
Si los campos magnéticos del estator en un motor síncrono giran a una velocidad lo suficientemente baja, no habrá ningún problema para que el rotor se acelere y se enlace con el campo magnético del estator. Entonces, se puede incrementar la velocidad de los campos magnéticos del estator aumentando gradualmente la frecuencia hasta su valor nominal de 50 Hz. Para esto pueden utilizar accionadores de estado sólido como ciclo convertidores. 2 . A r r a n q u e c o n u n m o t o r p r i m a r i o ex t e r n o
Para llevar al motor a su velocidad síncrona se le puede adjuntar un motor de arranque externo. Una vez alcanzada esta velocidad, se conecta la máquina en paralelo a la red y se desconecta el motor primario del eje. El motor de arranque puede tener valores nominales mucho más pequeños que el motor que arranca ya que sólo debe superar la inercia de la máquina síncrona en vacío. 3 . A r r a n q u e c o n d e v an a d o s d e am o r t i g u a m i e n t o
Éste es el método más popular de arranque. Recibe el nombre de devanado amortiguador porque reduce las oscilaciones que se producen en los procesos transitorios de las máquinas: acoplamiento a la red, vibraciones bruscas de carga eléctrica o mecánica, etc. Los devanados de amortiguamiento son barras
especiales dispuestas en ranuras hechas en la cara del rotor en un motor y en corto circuito en cada extremo con un anillo (figura 10). Esto crea un rotor del tipo jaula de ardilla y el motor arranca como si fuera un motor asincrónico trifásico.
Ar ranq ue auto m ático
Mediante el siguiente circuito se puede arrancar al motor de forma automática. Primero se cierra el interruptor 1 que alimenta al estator del motor. En el instante de arranque el rotor tiene la frecuencia de la red ( alta frecuencia). En el circuito del rotor, que alimenta la resistencia de arranque, para que ésta absorba la tensión elevada de las bobinas de los polos, aparece una diferencia de potencial alos bornes de la reactancia. Esta diferencia de potencial alimenta una bobina del relé polarizado, que mantiene abierto los contactos del mismo. La máquina arranca como motor asíncrono debido a la jaula de ardilla que poseen los polos del rotor. A medida que aumenta la velocidad, la frecuencia del rotor disminuye, por consiguiente disminuye la diferencia de potencial a los bornes de la reactancia hasta que ésta no puede mantener el yugo del relé, ya cercana a la velocidad de sincronismo, y cierra los contactos de él. Al cerrarse este contacto se alimenta la bobina del contacto, quien cierra los interruptores 2 y abre el 3 quedando de esta manera alimentado el rotor por corriente continua y funcionando en sincronismo.
Los motores sincrónicos necesitan de una fuente de corriente continua para alimentar el devanado de campo (devanado del rotor), que usualmente es abastecido a través de una excitatriz giratoria sin escobillas (brushless) o a través de anillos recolectores y escobillas (excitatriz estática).
1. Excitatriz brushless (sin escobillas) Los motores sincrónicos con sistema de excitación brushless poseen una excitatriz giratoria, normalmente localizada en un compartimiento ubicado en la parte trasera del motor. Dependiendo de la operación del motor, la excitatriz es construida con:
Excitatriz con alimentación de corriente continua en el estator o Excitatriz con alimentación de corriente alterna en el estator
El rotor de la excitatriz alimenta el devanado de la excitación del motor, a tr avés de un puente rectificador trifásico giratorio.
2. Excitatriz estática (con escobillas) Motores sincrónicos con excitatriz del tipo estática están constituidos por anillos recolectores y escobillas que posibilitan la alimentación de corriente de los polos del rotor, a través de contacto deslizante. La corriente continua para alimentación de los polos debe ser proveniente de un convertidor y controlador estático CA/CC. Los motores sincrónicos con excitatriz estática son más utilizados en aplicaciones con variación de velocidad a través de convertidores de frecuencia.
Los tipos de refrigeración/protección más utilizados en los motores sincrónicos son:
IC01 - auto-ventilados, grado de protección IP23 IC611 - intercambiador de calor aire-aire, grado de protección IP54 a IP65W IC81W - intercambiador de calor aire-agua, grado de protección IP54 a IP65W
Además de los tipos de refrigeración citados, los motores pueden ser suministrados con ventilación forzada, entrada y salida de aire por ductos, y otros medios de refrigeración, atendiendo de la mejor forma las características de aplicación y del ambiente donde serán instalados. Los motores sincrónicos son suministrados con los accesorios estándar necesarios para su correcto funcionamiento y monitoreo. En cuanto a la especificación del motor, es importante informar los accesorios especiales deseados, para que sean incluidos en el proyecto y fabricación del motor.
1. 2. 3. 4.
Motor sincrónico de Imán Permanente (PMSM motors) Motores de imán permanente sin escobillas o brushless (BLDC motors) Motor de Reluctancia variable (VRM motors) Motor paso a paso (Stepper motors) 1. Motor sincrónico de imán permanente (pmsm)
Los motores de AC que utilizan imanes para producir el campo magnético en el entrehierro, se denominan Motores de Imán Permanente (PMM o PMAC)
2. Motores de imán permanente brush less (bldc motors) El campo estatórico es aplicado en pasos discretos El rotor tiene dos imanes que cubren cada uno aprox.180º del perímetro del rotor y producen una densidad de flujo casi-rectangular en el entrehierro. El estator tiene un bobinado trifásico, donde los conductores de cada fase están distribuidos uniformemente en porciones de arcos de 60º
3. Motor de reluctancia variable Los motores de Reluctancia eliminan los imanes permanentes (PMs), las escobillas, y los conmutadores. El estator consiste en unas laminaciones de acero que forman postes salientes. Sin bobinas del rotor, el rotor es básicamente diseñado para formar polos salientes.
4. Motor pasó a paso (stepper motors) Existen básicamente 2 tipos de motores de pasos:
Motores de reluctancia variable Motores de imán permanente: motores unipolares, motores bipolares, y motores multifases
(Motor PP de RV) Básicamente los de IP están constituidos normalmente por un rotor sobre el que van aplicados distintos imanes permanentes y por un cierto número de bobinas excitadoras bobinadas en su estator. Los motores de pasos pueden ser vistos como motores eléctricos sin conmutadores. Las bobinas son parte del estator y el rotor es un imán permanente o, en el caso de los motores de paso de reluctancia variable, una pieza dentada hecha de un material magnético. Toda la conmutación (o excitación de las bobinas) deber ser externamente manejada por un controlador o driver.
Las aplicaciones de los motores sincrónicos en la industria, la mayoría de las veces, resultan en ventajas económicas y operacionales considerables, debido a sus características de funcionamiento. Las principales ventajas son: o
Corrección del factor de potencia
Los motores sincrónicos pueden ayudar a reducir los costos de energía eléctrica y mejorar el rendimiento del sistema de energía, corrigiendo el factor de potencia en la red eléctrica donde están instalados. En pocos años, el ahorro de energía eléctrica puede igualarse al valor invertido en el motor. o
Velocidad constante
Los motores sincrónicos mantienen la velocidad constante tanto en las situaciones de sobrecarga como durante momentos de oscilaciones de tensión, respetándose los límites del conjugado máximo (pull-out). o
Alto rendimiento
En la conversión de energía eléctrica en mecánica es más eficiente, generando mayor ahorro de energía. Los motores sincrónicos son proyectados para operar con alto rendimiento en un amplio rango de velocidad y para proveer un mejor aprovechamiento de energía para una gran variedad de cargas. o
Alta capacidad de torque
Los motores sincrónicos son proyectados con altos torques en régimen, manteniendo la velocidad constante, incluso en aplicaciones con grandes variaciones de carga. o
Mayor estabilidad en la utilización con convertidores de frecuencia
Puede actuar en un amplio rango de velocidad, manteniendo la estabilidad independiente de la variación de carga (ej.: laminadoras, extrusoras de plástico, etc.).
Los motores sincrónicos son fabricados específicamente para atender las necesidades de cada aplicación. Debido a sus características constructivas, operación con alto rendimiento y adaptabilidad a todo tipo de ambiente, son utilizados en prácticamente todos los sectores de la industria, tales como:
Minería (moledoras, molinos, cintas transportadoras y otros) Siderurgia (laminadores, ventiladores, bombas y compresores) Papel y celulosa (extrusoras, picadoras, desfibradoras, compresores y refinadoras) Saneamiento (bombas) Química y petroquímica (compresores, ventiladores, extractores y bombas) Cemento (moledoras, molinos y cintas transportadoras) Goma (extrusoras, molinos y mezcladoras)
Motores sincrónicos verticales
También motores sincrónicos verticales, que pueden ser suministrados con cojinetes de rodamientos de esferas, de rodillos o de contacto angular, lubricados a grasa. Dependiendo de la aplicación, especialmente cuando son sometidos a altas cargas de empuje axial, pueden ser fabricados con cojinetes de rodamientos lubricados a aceite o cojinetes de deslizamiento. Los motores sincrónicos con construcción vertical son proyectados y fabricados para atender las aplicaciones en bombas, moledoras, mezcladoras, entre otros.
Motores sincrónicos para atmósferas explosivas
Para las aplicaciones en atmósferas explosivas, tiene motores sincrónicos con características de seguridad específicas, aptos para operar en locales donde productos inflamables son continuamente manipulados, procesados o
almacenados. Son suministrados con tipos de protección Ex-n (no entendible) y Ex-p (presurizado) atendiendo las exigencias de las normas nacionales e internacionales, siendo testeados y aprobados por órganos certificadores reconocidos mundialmente.
Velocidad fija
Las aplicaciones de motores sincrónicos con velocidad fija se justifican por los bajos costos operacionales, una vez que presentan un alto rendimiento y pueden ser utilizados como compensadores sincrónicos para corrección del factor de potencia.
Velocidad variable
Las aplicaciones de motores sincrónicos con velocidad variable se justifican en aplicaciones de alto torque con baja rotación y un largo rango de ajuste de velocidad. La construcción de los motores para estas aplicaciones puede ser con o sin escobillas, dependiendo de las características de la carga y del ambiente. Debido al mayor rendimiento, menor tamaño y mayor capacidad de potencia, pueden substituir motores de corriente continua en aplicaciones de alta performance. Los motores sincrónicos pueden ser especificados con corriente de partida reducida, lo que implica un menor disturbio en el sistema eléctrico durante el arranque, así como reducción en las tensiones mecánicas resultantes en los devanados del motor. Para un correcto dimensionamiento, se debe especificar que un motor sincrónico, suministre todas las informaciones necesarias sobre la aplicación.
Las conclusiones a las que he llegado son muchas, pero las que les planteare son las que creo que son de mayor relevancia para que obtengas el conocimiento más en el trabajo, pues ya que el conocimiento de los motores sincrónicos es muy amplio. La conclusión más importante que se me hizo más evidente en esta experiencia, fue que cuando el motor está detenido y se lo conecta a la red, éste vibrará fuertemente y se sobre calentará ya que no posee torque de arranque, y para suplir este defecto es necesario utilizar algún método de partida, además de que el motor síncrono es un dispositivo electromagnético capaz de mover un alto rango de cargas a una velocidad dada, llamada velocidad de sincronismo, extrayendo la energía necesaria a la red. Cabe destacar que el devanado de amortiguamiento, para el caso de la maquina síncrona en régimen generador tiene como fin amortiguar las oscilaciones a cambios bruscos de la carga, en cambio para los motores tiene gran importancia en el arranque y también el amortiguar el cambio brusco de la carga mecánica. Algo también muy importante es el devanado de amortiguamiento (jaula de ardilla en la práctica), el cual no afecta el comportamiento de la maquina una vez que se haya llegado a la velocidad de sincronismo, puesto que no se inducen f.e.m en las espiras. Y la última de las conclusiones es de que el motor síncrono es utilizado en aquellos casos que se dese velocidad constante, pero si la carga del motor síncrono llega a ser demasiado grande, el motor va disminuyendo velocidad, perdiendo su sincronismo y se para, destacando que dicho efecto es perjudicial para el motor. Una recomendación que doy es que debemos tomar muy en cuenta que este tipo de motores deben poseer un correcto arranque ya que solo de esa manera se les puede poner funcionamiento, siendo lo fundamental hacer que el rotor alcance una velocidad cercana a la del sincronismo, en caso contrario se observara una vibración muy fuerte debido a los campos magnéticos de la máquina. Además si se llegara a conectar un motor síncrono hay que tomar las precauciones, las mismas como si se fuera a realizar un acoplo de alternadores.
1. 1 1. 2 1. 3 1. 4 1. 5
Capítulo 1 Introducción al tema
INTRODUCCION PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA JUSTIFICACION OBJETIVO MARCO TEORICO
Capítulo 2 Desarrollo de la investigación
2. 1 CARACTERISTICAS CONSTRUCTIVAS 2. 2 ASPECTOS CONSTRUCTIVOS 2. 3 DETERMINACION DE LA VELOCIDAD DEL MOTOR SINCRONO 2. 4 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO 2. 5 CIRCUITO EQUIVALENTE 2. 6 METODOS DE ARRANQUE 2. 7 TIPOS DE EXITACION 2. 8 TIPOS DE REFRIGERACIÓN Y GRADOS DE PROTECCIÓN 2. 9 TIPOS MÁS COMUNES DE MOTORES SINCRONOS 2. 1O BENEFICIOS QUE TRAE EL UTILIZAR MOTORES SINCRÓNICOS 2. 11 APLICACIONES
5. Glosario VELOCIDAD SÍNCRONA Es la velocidad del campo magnético rotatorio de un motor de inducción de CA. Esta velocidad depende del número de polos del motor y la frecuencia de alimentación y puede obtenerse con la siguiente fórmula: Vel = (120*frecuencia)/número de polos. Por ejemplo, un motor de 4 polos con 60Hz de frecuencia de alimentación tendrá una velocidad síncrona de (120*60)/4 = 1800 RPM. La velocidad nominal del motor es por lo general entre 1 y 5% menor a la velocidad síncrona.
MOTOR SÍNCRONO Motores de CA de velocidad constante que no usan la inducción para funcionar. Los motores sincrónicos necesitan la excitación de CC para operar..
ROTOR Parte giratoria de un motor.
ESTATOR Parte fija de un electrógeno o motor.
REVOLUCIONES POR MINUTO (RPM) Unidad de medida de velocidad, abreviada como rpm, que indica el número de revoluciones que un componente de la máquina realiza en un minuto. En los motores de inducción, la velocidad depende del número de polos del motor y de la frecuencia eléctrica de alimentación.
MOTOR DE INDUCCIÓN JAULA DE ARDILLA Motor trifásico de corriente alterna cuyo rotor se construye conectando barras de metal en su extremo. Es el tipo más común de motores de CA.
CABALLO DE POTENCIA (HP)
Unidad de energía utilizada para describir la potencia de una máquina. Un HP equivale a la potencia necesaria para elevar verticalmente un peso de 33,000 lb a la velocidad de 1 pie por minuto. 1HP equivale a 746 watts.
CA La corriente alterna es una corriente eléctrica que alterna entre un valor máximo positivo y un valor máximo negativo a una frecuencia característica, generalmente a 50 ó 60 ciclos por segundo (Hertz).
EFICIENCIA Es la proporción entre la energía eléctrica de entrada y la energía mecánica de salida. Factores como la resistencia mecánica y eléctrica, fricción, pérdidas en el núcleo, entre otras, impiden el completo aprovechamiento de la energía suministrada por lo que motores con menor eficiencia consumen más energía eléctrica que los motores más modernos que ofrecen mayores niveles de eficiencia.
DESLIZAMIENTO Diferencia entre la velocidad sincrónica de un motor (velocidad del campo magnético rotatorio del estator) y la velocidad en la que se tiene el torque a plena carga (velocidad mecánica del rotor).
Devanados amortiguadores Los devanados amortiguadores de un grupo electrógeno de CA sincrónico son los conductores incorporados en la cara polar del rotor. Están conectados en ambos extremos de los polos por anillos o placas. Su función es evitar la distorsión de la forma de onda durante los cambios de carga.
ALTERNADOR Alternador es otro término para el grupo electrógeno de CA.
POTENCIA ACTIVA La potencia activa es la energía real (kW) suministrada por el grupo electrógeno a la carga eléctrica. La potencia activa crea una carga en el motor del grupo electrógeno y está limitada por los caballos de fuerza del motor. La potencia activa produce calentamiento, encendido del motor, etc.
CONDUCTOR Un conductor se puede referir a las barras de cobre que transportan corriente y que conectan electrógenos de CA y cargas en un sistema en paralelo, a una salida en paralelo de los electrógenos de CA en un sistema o a un alimentador en un sistema de distribución eléctrica.
AMPERE El ampere es una unidad de flujo de corriente eléctrica. Un ampere de corriente se transmitirá cuando se aplique un potencial de un voltio en una resistencia de un ohmio.
FALLA Una falla es un flujo de corriente no intencional fuera de su ruta de circuito intencional en un sistema eléctrico.
ENERGÍA La energía se manifiesta de diferentes formas, como electricidad, calor, luz y la capacidad de realizar trabajo. Se puede convertir de una forma a otra, como en un grupo electrógeno, que convierte la energía mecánica rotativa en energía eléctrica. Las unidades típicas de energía son kW/h, Btu (unidad termal británica), hp/h, ft/lbf, julio o caloría.
EXCITADOR Un excitador es un dispositivo que suministra corriente directa (CD) a la bobina de campo de un electrógeno sincrónico, lo que produce el flujo magnético necesario para inducir el voltaje de salida en la bobina del inducido (estator). Consulte Campo.
DISYUNTOR DE EXCITACIÓN CON INTERRUPTOR AUXILIAR Este es el disyuntor (generalmente montado en el tablero de control del electrógeno) que controla la entrada de corriente alterna al regulador de voltaje automático. Si se produce una falla en el sistema de excitación, el disyuntor se dispara por sobre corriente, cierra el interruptor auxiliar, apaga el grupo electrógeno y suministra energía al circuito de alarma.
SENSOR DE PRIMER ARRANQUE El sensor de primer arranque es un dispositivo electrónico en un equipo en paralelo que detecta la frecuencia y el voltaje del conductor y el grupo electrógeno, y determina si este último es o no la primera unidad lista para cerrar al conductor luego de una llamada para iniciar en condiciones de "arranque autónomo".
FRECUENCIA
La frecuencia es la cantidad de ciclos completos por unidad de tiempo de cualquier cantidad variante periódicamente, como la corriente o el voltaje alternativo. Generalmente se expresa como hertz (Hz) o CPS (ciclos por segundo).
ENERGÍA/POTENCIA Hace referencia a la velocidad con la que se realiza un trabajo o se suministra energía. Generalmente, la potencia mecánica se expresa en caballos de fuerza y la energía eléctrica se expresa en kilovatios. 1 kW equivale a 1,34 hp.
POTENCIA PRINCIPAL Describe una aplicación en la que el grupo electrógeno debe suministrar energía en forma continua y durante largos períodos entre cada apagado. Ningún servicio de red pública se encuentra presente en las aplicaciones de potencia principal típicas.
RESISTENCIA Es la oposición al flujo de corriente presente en circuitos de CD y CA. Se expresa en ohmios y se simboliza con la letra R.
CORRIENTE DE ARRANQUE Valor inicial de la corriente que necesita un motor cuando se lo arranca en frío.
ELECTRÓGENO SINCRÓNICO Electrógeno de CA que cuenta con un excitador de CD. Los grupos electrógenos sincrónicos se utilizan como electrógenos autónomos para generar energía de emergencia. También pueden funcionar en paralelo con otros electrógenos sincrónicos y el sistema de servicio de red pública.
SINCRONIZADOR Dispositivo electrónico que controla la relación de fase entre dos fuentes de voltaje y emite una señal de conexión a un gobernador de motor, para obligar al grupo electrógeno a que se sincronice con el conductor del sistema.
SOBRE ARRANQUE Es una función de alarma que viene con la mayoría de los grupos electrógenos e indica que el grupo no pudo arrancar.
kW Es la abreviatura para kilovatio, un término alternativo para dispositivos eléctricos de rango. Los grupos electrógenos de los Estados Unidos
generalmente se clasifican en kW. A veces denominada potencia activa, el kW carga el motor del grupo electrógeno.
CORTOCIRCUITO Se denomina cortocircuito al fallo en un aparato o línea eléctrica por el cual la corriente eléctrica pasa directamente del conductor activo o fase al neutro o tierra en sistemas monofásicos de corriente alterna, entre dos fases o igual al caso anterior para sistemas polifásicos, o entre polos opuestos en el caso de corriente continua.
6. FICHAS BIBLIOGRAFIAS TITULO DEL LIBRO: MOTOR SÍNCRONO CATEGORIA: INFORMATIVO (TECNOLOGIA) NOMBRE DEL AUTOR: ANDRÉS APELLIDOS: MONJO FECHA DEL TRABAJO DEL AUTOR: 1998 FECHA DE ELECCION DEL TRABAJO: 9 DE SEPTIEMBRE DEL 2013 PAGINAS: 1-8 PAGINA DE BUSQUEDA EN INTERNET:
http://www.ib.cnea.gov.ar/nmayer/monografias/2008/Andr%C3%A9s%20 Mon o%20-%20Motor%20s%C3%ADncrono. df
TITULO DEL LIBRO: MOTORES SINCRONOS DE IMANES PERMANENTES CATEGORIA: INFORMATIVO (TECNOLOGIA) NOMBRE DEL AUTORES CON APELLIDOS: MANUEL PÉREZ DONSIÓN,
MANUEL A. FERNÁNDEZ FERRO FECHA DEL TRABAJO DEL AUTOR: 1990 FECHA DE ELECCION DEL TRABAJO: 15 DE SEPTIEMBRE DEL 2013 PAGINAS: 144 EDITORIAL Y LUGAR DE LA IMPRESIÓN: UNIVERSIDAD DE SANTIAGO
DE COMPOSTELA, SERVICIO DE PUBLICACIONES E INTERCAMBIO CIENTIFICO.
TITULO DEL LIBRO: LIBRO PRÁCTICO DE LOS GENERADORES, TRANSFORMADORES Y MOTORES ELCTRICOS
CATEGORIA: INFORMATIVO (TECNOLOGIA) NOMBRE DEL AUTOR: GILBERTO APELLIDOS: ENRIQUEZ HARPER FECHA DEL TRABAJO DEL AUTOR: 2004 FECHA DE ELECCION DEL TRABAJO: 26 DE SEPTIEMBRE DEL 2013 PAGINAS: 252 EDITORIAL Y LUGAR DE LA IMPRESIÓN: MEXICO, LIMUSA.
TITULO DEL LIBRO: MAQUINAS LECTRICAS (5 EDICCION CATEGORIA: INFORMATIVO (TECNOLOGIA) NOMBRE DEL AUTOR: JESUS APELLIDOS: FRAILE MORA FECHA DEL TRABAJO DEL AUTOR: 2003 FECHA DE ELECCION DEL TRABAJO: 4 DE OCTUBRE DEL 2013 PAGINAS: EDITORIAL Y LUGAR DE LA IMPRESIÓN: MC GRAW HILL
TITULO DEL LIBRO: CURSO MODERNO DE MAQUINAS ELECTRICAS ROTATIVAS “TOMO IV. MÁQUINAS SÍNCRONAS Y MOTORES C.A. DE COLECTOR”
CATEGORIA: INFORMATIVO (TECNOLOGIA) NOMBRE DEL AUTOR: MANUEL APELLIDOS: CORTES CHERTA FECHA DEL TRABAJO DEL AUTOR: REVERTE 1995 FECHA DE ELECCION DEL TRABAJO: 4 DE OCTUBRE DEL 2013 PAGINAS: 448 PAGINA ELECTRONICA:
http://books.google.com.mx/books/about/M%C3%A1quinas_s%C3%ADncr onas_y_motores_C_A_de_co.html?id=sPDNqLiYxo0C&redir_esc=y
REFERENCIAS DE INTERNET: NOMBRE DEL TRABAJO: T12- Motor Sincrónico.pdf PAGINA: http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-motores-sincronicos-50027895-
catalogo-espanol.pdf NOMBRE DEL TRABAJO: Motores Sincrónicos – WEG PAGINA: http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-motores-sincronicos-50027895-catalogo-
espanol.pdf NOMBRE DEL TRABAJO: Motor Sincrónico.pdf PAGINA:www3.fi.mdp.edu.ar/maquinas.../T12%20Motor %20Sincrónico.p
df NOMBRE DEL TRABAJO: Motor
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