Maquinas Electricas - Motores Sincronos

7/25/2019 Maquinas Electricas - Motores Sincronos

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FACULTAD DE ING. ELCTRICA Y ELECTRNICA

MQUINAS ELCTRICAS III

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

CENTRO DEL PER

FACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA YELECTRNICA

TEMA: MOTORES

SNCRONOS

CTEDRA:


CATEDRTICO:

Ing. DE LA CRUZ MONTES, Efran

ESTUDIANTES:

CABRERA PALACIOS, Luis Alejandro

CHAMORRO MEZA, C

GALVAN ZEVALLOS, Frank Keler

JORGE HILARIO, Juan Carlos

MATOS CAPCHA, Erik


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HUANCAYO2015


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iELECTRNICA INDUSTRIAL

DEDICATORIA:

A nuestros padres; por su apoyo

incondicional que nos brindan y porestar siempre con nosotros.

A nuestros profesores: Quienes son

nuestros u!as en el aprendi"a#e$

dando los %ltimos conocimientos


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iELECTRNICA INDUSTRIAL

para el buen desen&ol&imiento en la

sociedad.

'os alumnos


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3ELECTRNICA INDUSTRIAL

AGRADECIMIENTO

Aradecemos en primer luar$ al ser (upremo$ %nico due)o

de todo saber y &erdad$ por iluminarnos durante este

traba#o y por permitirnos finali"arlo con *+ito; y en seundo

luar$ pero no menos importante$ a nuestros queridos padres$

por su apoyo incondicional y el esfuer"o diario que reali"an

por brindarme una buena educaci,n.


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NDICEGENERAL

I. Aspectos constructivos............... 1

II. Principio de Funcionamiento..... 1

III. Diagrama Fasorial..... 2

IV. Circuito Equivalente..... 4

V. Curvas en V..... 5

VI. Mtodos de arranque..... 6

6.1. Arranque por medio de la reduccin de la frecuencia elctrica....... 76.2. Arranque con un motor primario externo.. 76.3. Arranque con devanados de amortiuamiento.. 76.4. Arranque autom!tico. 7

VII. Problemas sobre motores sncronos....... "

Conclusiones............... 17!ibliogra"a..... 1#


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ndice de figuras

1 Tipos constructi&os de m-quinas s!ncronas............................. 1

2 /rincipio de funcionamiento del motor s!ncrono.... 2

3 Circuito equi&alente de un motor s!ncrono trif-sico... 4

4 Diarama fasorial de 0londel.. 4

5 1otor s!ncrono ba#o cara... 5

6 Diarama &ectorial. .. 5

7 2amilia de cur&as por cada estado decara.. 6

8 De&anado amortiuador colocado en los polos 3#aula de ardilla4. .7

9 Circuito de arranque autom-tico..... 8


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vELECTRNICA INDUSTRIAL

INTRODUCCION

En la presente monografa se describen los motores sncronos, sus

aspectos constructivos, principio de funcionamiento y campo de aplicacin.

Se analizan los distintos mtodos de arranque y al motor funcionando

como compensador sncrono.


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vELECTRNICA INDUSTRIAL

Los alumnos.


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$otor %&ncrono

1. A%' ()*+% )+,%*-.)*/0+%

a m!quina s&ncrona es una m!quina reversile a que se puede utiliar comoenerador de corriente alterna o como motor s&ncrono. (st! constituido por dos devanadosindependientes

a n devanado inductor construido en forma de arrollamiento concentrado odistriuido en ranuras alimentado por corriente continua que da luar a lospolos de la m!quina que se coloca en el rotor.

n devanado inducido distriuido formando un arrollamiento trif!sicorecorrido por corriente alterna uicado en el estator que est! construido de unmaterial ferromantico eneralmente de c8apas de acero al silicio.

a estructura del rotor puede ser en forma de polos salientes o de polos lisoscomo se ve en la fiura 1 si el motor tuviese solo un par de polos.

9iura 1 tipos constructivos de m!quinas s&ncronas

2. '-/, ) / ' /+ :( 9.,) /+, A$/(,*+

%i a un alternador trif!sico se le retira la m!quina motri se alimenta su estatormediante un sistema trif!sico de corriente alterna se enera en el estator un campomantico iratorio cua velocidad saemos que es , ; 6< f=p donde f es la frecuencia

de la red p es el n>mero de pares de polos del rotor. %i en estas circunstancias con elrotor parado se alimenta el devanado del mismo con corriente continua se produce uncampo mantico rotrico fi?o delante del cual pasa el campo mantico del estator.os polos del rotor est!n sometidos a8ora a atracciones repulsiones en reves periodosde tiempo por parte de los polos del estator pero el rotor no consiue irar a lo sumovirar!.


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Al llevar el rotor a la velocidad de sincronismo 8acindolo irar mediante unmotor auxiliar al enfrentarse polos de sino opuestos se estalece un enanc8emantico


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que les olia a seuir irando ?untos pudiendo a8ora retirar el motor auxiliar. (steenanc8e mantico se produce a que el campo iratorio estatrico arrastra poratraccin mantica al rotor en el mismo sentido velocidad.

9iura 2 principio de funcionamiento del motor s&ncrono

(n la fiura 2 se muestran dos conductores del inducido enfrentando a dos polosconsecutivos del rotor para dos instantes de tiempo consecutivos. %e puede concluir quesi el rotor est! en reposo o ira a otra velocidad diferente a la de sincronismo el parmedio que desarrolla al conectarlo a la red es nulo por lo que el motor no arranca.

3. : /A@-A$A 9A%+- /A

'uesto que los motores sincrnicos son f&sicamente iuales a los eneradores sincrnicoslos valores nominales de las dos m!quinas tamin son iuales. a >nica ran diferenciaresida en que un valor alto de EA produce un factor de potencia en adelanto en luar deuno en atraso en consecuencia el efecto del l&mite de m!xima corriente de campo seexpresa como un valor nominal a un factor de potencia en adelanto. As& mismo puesto que

la salida de un motor sincrnico es potencia mec!nica el valor nominal de la potencia de unmotor sincrnico esta dado usualmente en caallos de potencia B' en luar de CiloDattsCE.


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9iura :iaramas fasoriales que muestran la eneracin el consumo de potencia real P de potencia reactiva Qpor eneradores motores sincrnicos.

a fiura muestra la placa de caracter&sticas de un motor sincrnico de ran potencia.Adem!s de la informacin mostrada en la fiura un motor sincrnico pequeFo deer&atener en su placa de caracter&sticas un valor de factor de servicio.(n eneral los motores sincrnicos son m!s adaptales a aplicaciones de a?as velocidades altas potencias que los motores de induccin. 'or tanto son utiliados para caras de a?avelocidad alta potencia.


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4. )/-) /* + (G./0A1 (,*(

Ha que el motor s&ncrono es iual f&sicamente al enerador las ecuaciones !sicasde velocidad potencia par son las mismas. a >nica diferencia es que el sentido de flu?ode potencia por lo tanto el sentido de la corriente de cara es opuesto para el motor.

)onsideremos un motor s&ncrono funcionando en rimen estacionario con unatensin por fase . %uponemos que la reactancia de dispersin es constante que sepueden despreciar las prdidas en el 8ierro que el entre8ierro es uniforme. (n la fiura 3se puede ver el circuito elctrico equivalente diarama de Ilondel que representa almotor s&ncrono conectado a la red en el cual el estator se comporta como el primario de untransformador.

9iura 3 circuito equivalente de un motor s&ncronotrif!sico

'or la e de tensiones de Jirc88off se cumple ; K (v L - / L?D /

9iura 4 diarama fasorialde Ilondel note que la f.e.m. est! atrasada con respecto a al revs que para el enerador6

na ve que se produce la conexin del motor a la red ocurre un desplaamiento del e?e de los polos del rotor respecto de los polos ficticios del estator fiura 5 que


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FACULTAD DE ING. ELCTRICA Y ELECTRNICAaumenta con la cara del motor si este desplaamiento supera un l&mite el motor separa.


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9iura 5 motor s&ncrono a?o cara

5. )-0A% (, 0

%e estudia la relacin entre la corriente de cara I la de excitacin Iex para caraconstante. (n el diarama

9iura 6 :iarama vectorial.

%e oserva que al crecer la excitacin cua consecuencia es (m la corriente comiena adisminuir se 8ace m&nima para cos ; 1 vuelve a aumentar cuando se 8ace capacitivo.(sta le de variacin es la que reproduce la caracter&stica / ; f /ex llamada por su formaMcurva de 0M.


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%e puede traar una familia de curvas una para cada estado decara

9iura 7 familia de curvas por cada estado de cara

As& en la 9iura 7 se 8an traado para plena cara 'c media cara N 'c un cuartodeO 'c.'ara a?os valores de excitacin la m!quina es inductiva ona iquierda. 'ara cos ; 1 lacorriente es m&nima por consiuiente los m&nimos determinan la curva de cos ; 1. (stos

puntos se encuentran desplaados 8acia la derec8a porque a maor cara m!s reaccin deinducido por lo tanto se necesita aumentar la excitacin.

'ara valores randes de excitacin la m!quina es capacitiva ona de la derec8a. 'ara mua?os valores de excitacin para cada estado de cara llea a un punto que la fuera deatraccin mantica no es suficiente para mantener al rotor liado al campo rodante lam!quina se desenanc8a se detiene estos puntos determinan el l&mite de estailidad.

n motor puede traa?ar su o soreexcitado para un mismo estado de cara punto 1 2aN'c pero ante una sorecara /2 K /1 en el primer caso se detiene punto 1P en camio

en el seundo caso solo pasa a un estado de cara maor punto 2P.

6. $Q*+:+% :( A--A ,G.(


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)omo se mencion antes cuando el motor est! detenido se lo conecta a la redste virar! fuertemente se sorecalentar!. (xisten varios mtodos para arrancarlo deforma seura. A continuacin se descriir!n los tres mtodos m!s utiliados finalmentese mostrar! un circuito para el arranque autom!tico.


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alimenta la resistencia de arranque para que sta asora la tensin elevada de lasoinas


6.1.A rra nq u e p o r m e dio de l a re du c c in de l a f re c u e n c ia e lc tr ic a%i los campos manticos del estator en un motor s&ncrono iran a una velocidad

lo suficientemente a?a no 8ar! nin>n prolema para que el rotor se acelere se enlacecon el campo mantico del estator. (ntonces se puede incrementar la velocidad de loscampos manticos del estator aumentando radualmente la frecuencia 8asta su valornominal de 5< B. 'ara esto pueden utiliar accionadores de estado slido como cicloconvertidores.

6.2.A rra nq u e c on un m o tor p r im ar io e x te rno'ara llevar al motor a su velocidad s&ncrona se le puede ad?untar un motor de

arranque externo. na ve alcanada esta velocidad se conecta la m!quina en paralelo ala red se desconecta el motor primario del e?e. (l motor de arranque puede tenervalores nominales muc8o m!s pequeFos que el motor que arranca a que slo deesuperar la inercia de la m!quina s&ncrona en vac&o.

6.3.A rra nq u e c on d e v a n a dos de a mo r ti u a m i e ntoQste es el mtodo m!s popular de arranque. -ecie el nomre de devanado

amortiuador porque reduce las oscilaciones que se producen en los procesos transitoriosde las m!quinas acoplamiento a la red viraciones ruscas de cara elctrica o mec!nicaetc. os devanados de amortiuamiento son arras especiales dispuestas en ranuras8ec8as en la cara del rotor en un motor en cortocircuito en cada extremo con un anillofiura1


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#ELECTRNICA INDUSTRIAL

diferencia de potencial alimenta una oina del rel polariado que mantiene aierto loscontactos del mismo. a m!quina arranca como motor as&ncrono deido a la ?aula deardilla que poseen los polos del rotor. A medida que aumenta la velocidad la frecuenciadel rotor disminue por consiuiente disminue la diferencia de potencial a losornes de la reactancia 8asta que sta no puede mantener el uo del rel a cercana ala velocidad de sincronismo cierra los contactos de l. Al cerrarse este contacto sealimenta la oina del contacto quien cierra los interruptores 2 are el 3 quedando deesta manera alimentado el rotor por corriente continua funcionando en sincronismo.

9iura " circuito de arranque autom!tico.


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7. '-+I($A% % +I-( $+*+-(% % R,)- +,+%

1. n motor sincrnico trif!sico de polos cil&ndricos conectado en estrella a 1732 volt entrel&nea ra;cleo suman " CE. a potencia de salida es de 3"< B'. a tensin de excitacin m!xima

(9maxes de 25


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2. n motor sincrnico trif!sico de rotor cil&ndrico conectado en estrella a 23


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3. n motor sincrnico de polos cil&ndricos trif!sico con 125< B' recie unaconstante de #


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4. n motor sincrnico trif!sico conectado en estrella a 44< 0 tiene unasincrnica de 6.


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5. n motor sincrnico de rotor cil&ndrico de 23


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6. n motor sincrnico de 2


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7. n motor sincrnico de 4#< 0 4


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CONCLUSIONES

Los motores sncronos son mquinas sncronas que se utilizan para convertir

potencia elctrica en potencia mecnica de rotacin. La caracterstica principal de

este tipo de motores es que traba!an a velocidad constante que depende solo de

la frecuencia de la red y de otros aspectos constructivos de la mquina. "

diferencia de los motores asincrnicos, la puesta en marc#a requiere de maniobras

especiales a no ser que se cuente con un sistema automtico de arranque. $tra

particularidad del motor sncrono es que al operar de forma sobree%citado

consume potencia reactiva y me!ora el factor de potencia.

Este tipo de motor funciona a velocidad sncrona solamente.

El motor sobree%citado es capacitivo.

El motor sobree%citado es ms estable y presenta me!or cos .


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BIBLIOGRAFA

&niversidad de '#ile ( 'tedra de Electrotecnia ( )ema* +otores sncronos.

+quinas Elctricas ( es-s raile +ora.

+quinas Elctricas ( Step#en '#apman ( /ra ed.

0uscador 1nteractivo 2oogle

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Maquinas Electricas - Motores Sincronos