Máquinas Sincrónicas: Generalidad
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Máquinas Sincrónicas: Generalidad |
La máquina sincrónica
es un particular tipo de máquina eléctrica rodante que tiene velocidad de
rotación rígidamente relacionada a la frecuencia de las grandezas eléctricas
sinusoidales presentes a los bornes.
En el funcionamiento como
generador es dicha alternador;
cuando funciona como motor es dicha motor
sincrónico.
No existen diferencias
fundamentales entre las dos condiciones y frecuentemente la misma máquina puede
funcionar sea como alternador sea como motor.
Aunque el motor
encuentra importantes empleos, todavía la aplicación fundamental de la máquina
sincrónica es como alternador. De hecho, casi la totalidad de la potencia eléctrica
utilizada en el mundo está producida con los alternadores.
Usualmente el inductor
está puesto en el rotor y el inducido en el estator.
 Fig. 1 - Máquina sincrónica (sección transversal) |
 Fig. 2 - Máquina sincrónica (sección longitudinal) |
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| Rotor | ||
| El rotor puede ser de
polos salientes, en genere con un numero de parejas polares p>3, o liso
(en genere con p<2). En el primer caso el rotor comprende una corona de
acero macizo de sección poligonal solidario al eje. Sobre ella están
montados los 2p núcleos polares en acero macizo, y los zapatos polares,
que pueden ser de acero macizo o laminado, porque su inducción presenta
fluctuaciones temporales. Alrededor de los núcleos polares están
bobinados los conductores de inductor o de excitación, para formar 2p
bobinas iguales entre ellas.
El rotor liso está realizado en acero macizo y está provisto de ranuras longitudinales que alojan los conductores de inductor o de excitación; la distribución de la ranuras y las conexiones entre los conductores son tales que realizan dos (o cuatros) bobinas idénticas. Las bobinas de los polos consecutivos están siempre conectadas en antiserie y el devanado de inductor que resulta está alimentado a través contactos rastreros constituidos por escobillas y anillos; la corriente de excitación constante Ie está suministrada por un especifico generador en corriente continua (máquina de excitación) que muchas veces está constituida por un generador rodante, engargolado sobre el mismo eje de la máquina sincrónica. Tal vez, en máquinas
de potencia no grande, los polos están magnetizados por medio de magnetos
permanentes en lugar que con bobinas de excitación: en este caso, no
siendo requerida la corriente de excitación, las máquinas están
desprovistas de anillos y escobillas y se llaman brushless. |
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| Estator | ||
| El estator, de forma
corona cilíndrica, está realizado en hierro laminado, siendo sede de
inducción magnética periódicamente variable. Sobre su margen interno hay presentes ranuras longitudinales largos l, uniformemente espaciados, que alojan los conductores de inducido. Estos están enlazados para realizar las madejas de inducido que, conectadas entre ellas, forman uno o, más frecuentemente, tres devanados de inducido, según que la máquina sea monofásica o trifásica. Los terminales de los devanados están conectados a los bornes principales de la máquina, y luego están enlazados con una red en régimen sinusoidal monofásico o trifásico. |
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| Conductores de inductor y de inducido | ||
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Los conductores de
inducido y de inductor son generalmente en cobre, aislados entre ellos y
respecto a las partes en hierro. En el inductor (que funciona en c.c.) pueden estar empleados conductores de sección elevada; por otro lado en el inducido (que funciona en c.a.), para reducir el efecto piel, se utilizan más conductores elementares sutiles, recíprocamente aislados, que están entre ellos trasladados y conectados en paralelo a las extremidades. |
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Valores nominales
Análogamente de
aquellos de los transformadores, los valores nominales de una máquina sincrónica
individúan los niveles de las principales grandezas con las cuales se obtiene
el funcionamiento optimo de la máquina.
Los principales valores
nominales de la máquina sincrónica están detallados a continuación.
| Pn | Potencia nominal | [VA, W] |
| Un | Tensión nominal de inducido | [V] |
| In | Corriente nominal de inducido | [A] |
| fn | Frecuencia nominal | [Hz] |
| Ie | Corriente de excitación | [A] |
| Ue | Tensión de excitación | [V] |
| nn | Velocidad nominal de rotación | [rpm] |
| Cn | Par nominal al eje | [Nm] |
Tensión y corriente
nominal de inducido tienen significado de valores eficaces.
En el caso de los
alternadores la potencia nominal tiene significado de potencia eléctrica
aparente suministrada y está expresa en VA; en el caso de los motores tiene por
otro lado significado de potencia al eje y está expresa en W.
Para los alternadores
monofásicos y trifásicos valen respectivamente las siguientes relaciones:
por otro lado para los motores sincrónicos resulta:
