Màquines i Motors síncrons

Imatge de Jorts

Són les màquines la velocitat de les quals per a un nombre de pols donat és única i està determinada per la freqüència de la xarxa. La freqüència és el nombre de cicles per unitat de temps. Cada espira recorre un pol nord i un pol sud.

f=p*n/60

A Europa ia la major part del món la freqüència de les xarxes industrials és de 50Hz i als EUA i alguns altres països és de 60 Hz)

Quan funciona com a generador la velocitat de la màquina ha de ser perfectament constant.

De la fórmula es dedueix que perquè una màquina síncrona, funcionant com a motor giri a diferents velocitats, cal alimentar-les amb una freqüència variable, que és específica per a cada velocitat. Però com que el corrent elèctric subministrat per les xarxes industrials tenen una freqüència fixa, es necessita un variador de freqüència.

Avantatges

  • Treballa amb un factor de potència molt alt que no cal corregir, de manera que s'estalvia energia i diners.
  • Manté la velocitat constant, és autosincronitzat, fins i tot per a variacions de càrrega.
  • Té un alt rendiment i és molt estable.
  • El parell motor és proporcional a la tensió i al asíncron ho és al quadrat de la tensió. Així les repercussions dels descensos de tensió a la xarxa són menors
  • L'entreferro és relativament important, cosa que augmenta la seguretat mecànica.

Per aquests avantatges, en accionaments de Megawatts i velocitat constant, el motor síncron alimentat des de la xarxa és de gran aplicació.

inconvenients

  • Un motor síncron no pot arrencar per si mateix. Perquè funcioni les hem de portar a la velocitat de sincronisme. Per tant, necessitem instal·lacions addicionals per a l'arrencada.
  • Si hi ha variacions brusques de càrrega, es pot perdre la velocitat de sincronisme entre la freqüència i la velocitat i la màquina es para.
  • Dificultats d'arrencada i problemes d'estabilitat.

Una màquina síncrona alimentada directament des de la xarxa industrial resulta, en principi, poc adequada per utilitzar-se com a motor.

Quan veiem la màquina en mode generat, encara que des d'un punt de vista teòric és indiferent tenir els pols inductors a l'estator i l'espira al rotor amb l'espira col·locada en ranures de l'estator i els pols inductors alimentats amb corrent continu mitjançant dos anells fregants i escombretes o al revés. A nivell tecnològic i constructiu no és el mateix i es fa servir la configuració.

Per a un bon funcionament cal que les tensions d'alterna siguin el més semblants possible a una ona sinusoïdal. Per això per un costat es modifica la configuració espacial de l'ona d'inducció i de l'altra se substitueix l'espira per una debanada més complexa.

Amb la configuració de tres bobines diametrals amb tres sortides independents i desfasades 120º per obtenir un sistema trifàsic.

En els darrers anys a causa del descobriment i millora de materials amb molt bones propietats magnètiques amb samari, cobalt i terres rares s'estan utilitzant motors síncrons amb imants permanents, sense esdevenir en l'excitació.

Avantatges de motors amb imants permanents

Absència d'anells fregants i escombretes. Desapareixen els problemes de manteniment associats a les peces mòbils, que eren les més crítiques del motor

En no existir debanat d'excitació s'eliminen les pèrdues Joule al rotors millora el rendiment i és més fàcil de refrigerar.

Inconvenients imants permanents

Tendència a desmagnetització dels imants pels grans corrents a l'induït i per altes temperatures assolida en el funcionament del motor

L'excitació és fixa i no es pot modificar aquest valor. Cosa que redueix les configuracions de funcionament del motor.

Et pot interessar control i protecció dels motors elèctrics industrials.

A nivell industrial

El camp daplicació per excel·lència de les màquines síncrones és la generació denergia elèctrica.

Gairebé tota l'energia elèctrica que es produeix es genera a través de màquines síncrones a la seva versió de generador. Un generador síncron mitjà pot tenir entre 3 i 100 MVA i en les centrals nuclears de fins a 300 – 1000 MVA. Amb sortides de 1500KV i corrents de lordre de kA.

Com a motor són molt usat en el rang dels 3 a 30 Megavatios competint amb els asíncrons.

Avui dia amb les convertomàquines, conjunt de convertidor electrònic més màquina síncrona, fan que siguin competitius fins i tot per a potències inferiors als 10kW, fins i tot amb velocitats variables. És un muntatge més car degut al convertidor. però ja és industrialment rendible per a aquestes potències. competint amb els motors de contínua i amb els motors asíncrons.

fonts

  • Fonaments de màquines elèctriques rotatives. Luis Serrano Iribarnegaray

Deixa un comentari