En el anterior post denominado “Principio de
funcionamiento del Generador síncrono” publicado en el link:
se ha estudiado la máquina síncrona funcionando
como generador, en el presente post estudiamos la máquina síncrona funcionando como motor.
El devanado del rotor se alimenta con la
corriente de excitación Iexc, produciéndose un campo magnético BR
que es constante, por ser Iexc continua.
Se alimenta entonces el devanado del estátor con
unas tensiones trifásicas alternas. Estas tensiones, por ser el devanado
también trifásico, producirán un campo magnético giratorio Bs en el entrehierro
de la máquina.
Por tanto, hay dos campos magnéticos en el rotor.
Si se impulsa externamente el rotor en el sentido
del campo giratorio del estátor, el polo norte del campo arrastrará al polo sur
del rotor y el sur del campo, al norte del rotor. El campo del rotor (y el
mismo rotor) tenderá a alinearse con el campo giratorio del estátor y constantemente
tratará de alcanzarlo. Como resultado de ello, si se deja de impulsar el rotor,
este continuará girando a la velocidad del campo giratorio del estátor, es
decir, a la velocidad de sincronismo. La velocidad de giro del rotor se calcula
como:
n
= 120 · f / P
f = frecuencia
P = número de polos
n = velocidad mecánica del rotor
Cuanto más grande sea el ángulo entre los dos
campos magnéticos (hasta un cierto máximo), mayor será el momento de torsión
sobre el rotor de la máquina.
Circuito
equivalente del motor síncrono
Es exactamente igual que el circuito equivalente
del generador síncrono, si bien, el flujo de potencia tiene sentido contrario.
Ecuación que describe el comportamiento de un
motor
Balance
de Potencias
Leyenda de la figura:
(1) Pent = Potencia eléctrica de
entrada al motor
Es la potencia que se aplica al devanado del
estátor para crear el flujo de excitación de la máquina.
Psal = 3 · V · Ii
· cos ϕ; V = Tensión simple, entre
fase y tierra
Psal = √3 · VL
· IL · cos ϕ ; VL = Tensión compuesta (entre fases) = √3
· V
(2) Pint = Potencia interna o potencia
en el entrehierro
Es la potencia transferida en el entrehierro de
energía eléctrica a mecánica.
Pint = 3 · E · lj · cos (E
- lj)
Pint = Pent - PCU,E
(3) PCU,E = Pérdidas en el cobre del
estátor
Pérdidas por efecto en los conductores del
estator:
Psal = 3 · V · Ii
· cos ϕ; V = Tensión simple, entre
fase y tierra
Psal = √3 · VL
· IL · cos ϕ ; VL = Tensión compuesta (entre fases) = √3
· V
(4) PFE = Pérdidas magnéticas
Pérdidas en el circuito magnético de la máquina
por Foucault e histéresis.
(5) PCU,R = Pérdidas por efecto Joule
en el cobre del rotor
Pérdidas debidas al paso de la corriente de
excitación para crear el campo de excitación.
PCU,R = 3 · RR
· Iexc2
(6) PMEC
Pérdidas mecánicas por rozamiento y ventilación
(7) Psal = Potencia de salida mecánica
en el eje del motor
Psal
= Pint - PCU,R + PMEC + PFE
Interpretación de las pérdidas del motor mediante el circuito
equivalente
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Descripción constructiva del Generador síncrono (y Parte 2ª)
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