11

MOTOR SINCRONO.

A. GARDUÑO GARCÍA

22

PARTES PRINCIPALES.

Rotor de un motor sÍncrono deinducción de 5300Kw, 250 rpm.Con devanado amortiguador sobre las caras polares y excitación por medio de diodos.La excitatriz es un generador de C.A. con su inducido en el rotor.

El rotor de polos salientes, es para baja velocidad y alta capacidad y el rotor cilíndrico para alta velocidad en alta y baja capacidad.Con sobreexcitación se opera con f.p.adelantado permitiendo mejorar el f.p. de la instalación de la cual forma parte.

A. GARDUÑO GARCÍA

33

PAR DE ARRANQUE.

• El motor síncrono, tiene construcción idéntica al generador síncrono.

• No tiene par de arranque, por la diferencia de velocidad

entre el campo giratorio del estator (ns= 120f/ P) y la del

rotor (nr= 0), para el arranque se anexa un devanado jaula de ardilla (amortiguador) por lo que recibe el nombre de motor síncrono de inducción.

• Cuando no tiene devanado jaula de ardilla se arranca si se trabaja inicialmente como generador cumpliendo las condiciones de acoplamiento en paralelo, paso siguiente se trabaja como motor al desconectar de la fuente alimentación la maquina que lo impulso.

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44

CAMPO GIRATORIO.

El Campo giratorio se origina cuando el devanado trifásico de armadura, se alimenta con tres corrientes desfasadas 120° E. Su velocidad es ns (síncrona).

IA IB IC

°E180° 2π90°0°

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55

ORIGEN DEL CAMPO GIRATORIO.

Si consideramos : A y A´, B y B´, C y C´ devanados concentrados por fase, (regla mano derecha).

×

●

●

×

A

A´

B

B´

C

C´

Fig1. 0°

×A

●A´

BC

C´B´

●

×

●

×

Fig 2. 90°

N

SN

S

NS

A

A´

×

●

●

×

B

B´

C

C´

Fig 3. 180°

A. GARDUÑO GARCÍA

66

VELOCIDAD DEL CAMPO GIRATORIO.La dirección del campo giratorio es unidireccional y de magnitud constante.

La velocidad del campo giratorio, es la velocidad síncrona

(ns), se determina como :

ns = 120 f / P

f = frecuencia (Hz.), P= No. de polos =No.Grupos polares de bobina.

Si el rotor esta en reposo, su velocidad nr es cero y la velocidad relativa entre campo giratorio y rotor, es máxima y no pueden acoplarse los polos opuestos del estator y rotor, es la razón por la cual no tiene par de arranque.

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77

ACOPLAMIENTO DE CAMPOS.

N

S

NS

S

N

Para que los polos del estator (campo giratorio) se acoplen con los del rotor, deben girar a la misma velocidad síncrona o cercana para poder atraerse.

S

N

SN

N

S

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88

COMPONENTES DEL MOTOR SÍNCRONO.

Componentes del motor síncrono de inducción.

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99

DEVANADO DEL ESTATOR.

El devanado de estator se diseña de la misma forma que en el generador síncrono.

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1010

ROTOR DE POLOS SALIENTES.

Rotor de SM de 10 MW, 1200 rpm,6 polos, 60 Hz.

Rotor de SM de 10 polos,720 rpm,60 Hz.

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1111

TIPOS DE MOTORES SÍNCRONOS.TIPO HORIZONTAL.

SPSM 2100 Hp, 6.6 KV, 327 rpm,

SPSM 1920 Hp, 11 KV,1800 rpm. SPSM 597 Kw, 3.3 KV, 600 rpm. SPMS 2000 Hp, 225 rpm.

SPSM 1500 Hp , 225rpm.

TIPO VERTICAL.

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1212

TIPOS DE MOTORES SÍNCRONOS..

MS 600 Hp. 1200rpm.para bomba centrifuga. MS 900 Hp. F.P. adelantado, 600 rpm,planta de cemento.

MS 1500 Hp , 277 rpm.MS 1000 H.p. 180 rpm, planta de cemento.

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1313

TIPOS DE MOTORES SÍNCRONOS.

Grupo motor generador 300 KW, 1200 rpm. MS de planta de refinación.

MS 597 KW 600 rpm 3.3 KV ,molino de papel.

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1414

DISPOSITIVOS DE EXCITACIÓN.

Rotor con devanado de dos fases para un motor síncrono de inducción de 1440 KW, 1000 rpm.Con dos anillos rozantes por fase.

Rectificador de diodos/tiristores, en un sistema de excitación sin escobillas en en motor síncrono de inducción de 597 KW.

Rotor de 3 fases de una excitatriz, con su rectificador de diodos/tiristores.

Resistencias de arranque con rectificador para un motor síncrono de 597 KW, 1800 rpm.

1515

MÉTODOS DE ARRANQUE.

M

A tensión plena

M

Devanado bipartido.

M

Con autotransformador MR

Con resistencias

M

Con reactor.

A. GARDUÑO GARCÍA

1616

DIAGRAMAS DE EXCITACIÓN.

A. GARDUÑO GARCÍA

1717

DIAGRAMAS DE EXCITACIÓN.

A. GARDUÑO GARCÍA

1818

DIAGRAMA FASORIAL .

Vn

Iaxs

E

Vn = E + j IaXs

Circuito eléctrico del motor síncrono (MS).

E= 4 Kf Kp Kd N f Φ

Vn (voltaje aplicado) > EXs

Vn

+

-

Ia

E MS

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1919

CURVAS "V" DEL MOTOR SÍNCRONO.

Si se mantiene la potencia de salida del motor constante, y el voltaje por faseno varía, entonces :

Ia Cos.Φ = CONSTANTE.

La función Cos Φ varía entre cero (valor mínimo) y la unidad (valor máximo)Cuando:

(Cos Φ)mínimo , la corriente de armadura (Ia) es máxima. (Cos Φ)máximo , la corriente (Ia) es de valor mínimo.

Si el motor síncrono se opera en vació o con carga constante en la flecha, y se varía la corriente de excitación, tabulando los valores correspondiente de corriente de armadura y de corriente de excitación se obtienen las curvas "V ".

Potencia de entrada = 3 (Vn Ia Cos Φ)

CARGACONSTANTEMS

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2020

CURVAS "V" DEL MOTOR SÍNCRONO.

Línea de F:P unitario

Media carga

Sin carga

Plena carga a F.P= 1

Plena carga con F.P.= 0.8 +

ATRASO

ADELANTO

0 25 50 75 100 125

40

80

120

160

200

% de corriente de excitación

% d

e ca

rga

ple

na

100

A. GARDUÑO GARCÍA

2121

POTENCIA REACTIVA PROPORCIONADA POR EL MOTOR SÍNCRONO.

motorde

inducción

Potencia reactiva

Potencia real

El motor de inducción demanda dela fuente, potencia real y potencia reactiva inductiva para crear su campo magnético.

motorsíncrono

motorde

inducción

Potencia reactiva.

Potencia real

El motor síncrono proporcionala potencia reactiva al motor deinducción si esta sobreexcitado.

La potencia real que demanda el motor síncrono sirve para impulsar una carga de velocidad constante.

La velocidad del motor síncronoSe varia con la frecuencia de la fuente de alimentación (ciclo convertidor).

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2222

APLICACIÓN DE LOS MOTORES.

A. GARDUÑO GARCÍA

Motor síncrono

Motor síncrono oDe inducción

Motor de inducción

Y mayores.

Y mayores.

H.P

.

2323

CONDENSADOR SÍNCRONO.

Línea de F:P unitario

Sin carga

ADELANTO

0 25 50 75 100 125 150

40

80

120

160

200

% de corriente de excitación

% d

e ca

rga

ple

na

100

A. GARDUÑO GARCÍA

2424

CONDENSADOR SÍNCRONO (cont.)..

Condensador síncrono enfriamiento con H2,25 MVA 900 rpm, 60 Hz.

Condensador síncrono enfriamiento con H2 75 MVA, 750 rpm, 50 Hz.

Potencia de entrada= 3VfaseIfaseCos Φ CS

Potencia reactiva

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2525

MÉTODO DE EXCITACIÓN SÍN ESCOBILLAS..

rectificador rotatorio

excitatriz

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