Mecánica Eléctrica Industrial

1. motores y generadores
sincronicos trifasicos

2. En este trabajo evaluaremos los aspectos importantes acerca de
los motores y generadores sincrónicos trifásicos. Estos motores
resultan indispensables en los diferentes tipos de industria ya que
la mayoría de estas máquinas que se usan en bombas,
compresores, ventiladores, molinos, etc.
En este tipo de máquinas el inductor está colocado usualmente en
el rotor y se alimenta con corriente continua a través de un
colector de dos anillos. El inducido está en el estator y es un
devanado de corriente alterna. El núcleo magnético del estator se
construye a base de apilar chapas magnéticas. Lo que nos
permite encontrar dos tipos de máquinas síncronas, las rápidas,
que son de rotor cilíndrico y las lentas que son de polos salientes.
A lo largo de la exposición veremosa esta máquina actuando
como alternador, inducido dentro de un campo magnético inductor
generado a partir de una corriente continua, luego visto desde el
rotor es un campo estático.
Máquina síncrona trifásica

3. Un generador síncrono está compuesto por varias partes perfectamente separadas, cada una de
las cuales tiene una misión bien definida.
Estas son: el estator, el rotor la carcasa y la excitatriz.

4. Estator:
Está compuesto por un núcleo de chapas de material ferromagnético, sujetas, formando un paquete,
mediante una serie de pernos o de chavetas en forma de cola de milano. 132 Las chapas están aisladas
entre sí, para evitar, en lo posible, las pérdidas producidas por las corrientes parásitas, que se traducen
en un calentamiento de los núcleos de hierro sometidos a campos magnéticos alternos, calor que se
produce a expensas de la energía eléctrica de la máquina. El estator tiene ranuras en las que se alojan
los conductores activos o inducidos que forman el bobinado del estator. Para aislar las bobinas del
núcleo se colocan tubos de cartón aislante, abiertos, ocupando una longitud ligeramente mayor que la
de la ranura del núcleo.

5. El Rotor:
El inductor o rueda polar, se suele construir de una pieza para las máquinas de
reducido número de polos o de un núcleo central macizo, al que se fijan las masas
polares, en las máquinas multipolares.
En el mismo eje del rotor suele estar fijo el inducido de la excitatriz que suministra la
corriente de excitación aunque, en modelos antiguos, la excitatriz puede ser
independiente y movida por una transmisión a correas o engranajes.

6. Carcaza:
Es la parte externa de la máquina que envuelve al estator y comprende la cubierta, la
base y los apoyos. En la cubierta se encuentran los conductos y orificios para la
ventilación. En los apoyos se aseguran generalmente los portaescobillas para el inductor.
En la segunda imagen se muestra un generador completo en el que se puede ver la
excitatriz aCoplada al mismo eje principal de la máquina; los anillos con los
portaescobillas colocados; los orificios para la ventilación; y la caja de bornes principales.
en un costado.

7. El rotor es la parte que gira y consiste en un grupo de electroimanes dispuestos alrededor de un cilindro. Si
cambiamos progresivamente la polaridad de los polos del estator de una manera tal que su campo magnético
combinado rote, el campo magnético del rotor seguirá al campo magnético giratorio del estator produciéndose
un acoplamiento de los polos. Podemos decir que los polos magnéticos de estator y rotor quedan bloqueados
magnéticamente, con ello se consigue el giro mecánico del rotor. Tenemos un motor síncrono.
El rotor de los motores síncronos está formado bien por imanes permanentes o bien por rotor bobinado y
alimentado con corriente continua mediante anillos rozantes.El rotor girará a la misma velocidad que el campo
magnético del estator, y que es igual a «60», multiplicado por la frecuencia de la tensión de la red eléctrica a
la que esté conectado el motor dividido por el número de pares de polos del motor, siendo conocida esa
velocidad como «velocidad de sincronismo». Es decir la velocidad del rotor será la misma que la del campo
magnético creado en el estator.

8. Se puede relacionar la velocidad de la máquina con la siguiente expresión:
n = 60 . f / P =120 . f / p
donde:
f: Frecuencia de la red eléctrica a la que está conectada la máquina (Hz)
P: Número de pares de polos que tiene la máquina
p: Número de polos que tiene la máquina
n: Velocidad de sincronismo de la máquina (revoluciones por minuto)
Los motores síncronos se usan en máquinas grandes que tienen una carga variable y necesitan una
velocidad constante.

9. El funcionamiento de los generadores sincrónicos, se
basa en el principio de hacer girar una espira dentro de
un campo magnético para que se induzca en aquella
una fuerza electromotriz.
También sucede lo mismo si se deja una espira fija y se
hace girar el campo magnético, o sea, los electroimanes
que lo producen. Lo que resulta más conveniente puesto
que en la espira se tendrá una fuerte corriente, que es la
misma que se utilizará en la red, mientras que en los
electroimanes se tiene sólo una pequeña corriente
continua auxiliar, encargada de producir el campo
magnético necesario.
De esta manera, resulta más óptimo elaborar esta
maquinaria bajo el siguiente esquema:

10. Usos y Desventajas
Este tipo de motores es muy utilizado en:
● A bordo de buques como fuente de
energía.
● Plantas hidroeléctricas.
● Sistemas de cogeneración.
● Sistemas de suministro de energía
de emergencia.
● Suministro de electricidad a cajas de
verificación.
A pesar de ello, cuenta con desventajas
como por ejemplo:
● Reducción de tensión.
● Requiere de una excitatriz.
Motor trifasico sincrono de una central
hidroeléctrica en Madrid.

11. Diferencias con Generador trifásico asincrono
Generador Sincrono Generador Asincrono
El rotor se compone de un imán o
electroimán.
El rotor puede ser de jaula de ardilla o
bobinado.
El motor gira a la misma velocidad del
campo magnético.
El motor y el campo magnético giran a
velocidades defasadas 120° entre sí.
Estructura simple y robusta. Estructura compacta.
Requiere de excitatriz para su arranque. Arranque independiente.

12. Los motores sincrónicos son fabricados específicamente para atender las necesidades de cada
aplicación. Debido a sus características constructivas, operación con alto rendimiento y
adaptabilidad a todo tipo de ambiente, son utilizados en prácticamente todos los sectores de la
industria, tales como:
● Minería (molinos, cintas transportadoras y otros)
● Siderurgia (laminadores, ventiladores, bombas y compresores)
● Papel y celulosa (picadoras, desfibradoras, compresores y refinadoras)
● Saneamiento (bombas)
● Química y petroquímica (compresores, ventiladores, extractores y bombas)
● Cemento (molinos y cintas transportadoras)
● Goma (extrusoras, molinos y mezcladoras)
● Transmisión de energía (compensadores sincrónicos)

13. El problema fundamental en la selección es determinar la potencia requerida por las necesidades del
usuario. Es un error muy común subdimensionar el equipo. El motor ha de ser capaz de hacer frente a las
necesidades reales de energía, y el generador ha de estar dimensionado para la potencia aparente (KVA)
que el sistema requiere.
● Velocidad: Los motores síncronos funcionan a una velocidad síncrona sin caída de velocidad en
todo el rango de carga. Hay que elegirlos si se necesita una velocidad exacta.
● Corrección del factor de potencia: Los motores síncronos pueden generar potencia reactiva para
corregir las deficiencias del factor de potencia del sistema de suministro mientras entregan
potencia mecánica. Cuando suministran potencia reactiva, se dice que están funcionando a un
factor de potencia adelantado.
● Reducción de los gastos de funcionamiento: Los motores síncronos suelen ser más
energéticamente eficientes que los motores de inducción, especialmente para rangos grandes de
caballo de fuerza (superiores a 1000 hp).

14. Bibliografía
https://static.weg.net/medias/downloadcenter/h50/h6c/WEG-motores-sincronicos-50027895-cat
alogo-espanol.pdf
https://www.docsity.com/es/seleccion-de-motores-electricos/2713757/
Fundamentos de electrotecnia. 2da edición. M. Kuznetsov. Editorial MIR.