Los motores síncronos son motores de corriente alterna cuya velocidad de giro depende de la frecuencia de la red eléctrica a la que están conectados. Funcionan de forma similar a un generador, pero con el flujo de potencia en sentido opuesto. Pueden operar como generadores o motores dependiendo de si el campo magnético rotante está adelantado o retrasado respecto al campo estacionario; en el primer caso generan energía, mientras que en el segundo la absorben para moverse.

1. 2.8 MOTORES SINCRONOS

2. Los motores síncronos son un tipo de motor
de corriente alterna.
Su velocidad de giro es constante y depende
de la frecuencia de la tensión de la red
eléctrica a la que esté conectado y por el
número de pares de polos del motor, siendo
conocida esa velocidad como "velocidad de
sincronismo".

3. La expresión matemática que relaciona la velocidad de la
máquina con los parámetros mencionados es:
• donde:
• f: Frecuencia de la red 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)

4. Por ejemplo, si se tiene una máquina de
cuatro polos (2 pares de polos) conectada a
una red de 50 Hz, la máquina operará a
1.500 revoluciones por minuto.
Funcionan de forma muy similar a un
alternador. Dentro de la familia de los motores
síncronos debemos distinguir:
• Los motores síncronos.
• Los motores asíncronos sincronizados.
• Los motores de imán permanente.

5. Los motores síncronos son llamados
así, porque la velocidad del rotor y la
velocidad del campo magnético del estator
son iguales. Los motores síncronos se usan en
máquinas grandes que tienen una carga
variable y necesitan una velocidad constante.

6. 2.8.1 CIRCUITO EQUIVALENTE DE
UN MOTOR SINCRONO

7. Ya que el motor síncrono es igual físicamente al
generador, las ecuaciones básicas de
velocidad, potencia y par son las mismas. La
única diferencia es que el sentido de flujo de
potencia (y por lo tanto el sentido de la corriente
de carga) es opuesto para el motor.
Consideremos un motor síncrono funcionando en
régimen estacionario con una tensión por fase U.
Suponemos que la reactancia de dispersión es
constante, que se pueden despreciar las pérdidas
en el hierro y que el entrehierro es uniforme.

8. En la figura 3 se puede ver el circuito eléctrico
equivalente (diagrama de Blondel) que
representa al motor síncrono conectado a la
red en el cual el estator se comporta como el
primario de un transformador.

9. Por la Ley de tensiones de Kirchhoff, se cumple: U = - Ev + R Ig + jLw I

10. 2.8.2 MOTOR SINCRONO VISTO DE
UNA PERSPECTIVA DEL CAMPO
MAGNÉTICO

11. Para comenzar a entender la operación de un
motor sincnónico, es preciso dar otra mirada al
generador sincrónico conectado a un barraje
infinito.
El generador tiene un motor primario que gira su
eje, causando su rotación.
El par aplicado Tapp desde el motor primario
tiene la misma dirección del movimiento debido
a que el motor primario hace que el generador
rote, en primera instancia.

13. El diagrama fasorial del generador operando con una
gran corriente de campo se muestra en la figura 6-
3a; el diagrama del campo magnético
correspondiente se muestra en la figura 6-3b.
Como se describió anteriormente, Br corresponde a
(produce) E , Bnet“ corresponde a (produce) V o y Bs
corresponde a E stat“ (= -jXsIa).

14. En la figura, la rotación del diagrama fasorial y del diagrama
del campo magnético se produce en sentido contrario a las
manecillas del reloj, siguiendo la convención matemática
estándar de incremento de ángulo.
El par inducido en el generador se puede encontrar a partir
del diagrama de campo magnético correspondiente. De las
ecuaciones (4-60) y (4-61), el par inducido está dado por

15. Nótese que, partiendo del diagrama del campo magnético, el
par inducido en esta máquina está en sentido de las
manecillas del reloj, opuesto a la dirección de rotación.
En otras palabras, el par inducido en el generador es un par
contrario, opuesto a la rotación causada por el par externo
aplicado Tapp

16. Suponga que en lugar de girar el eje en la dirección del
movimiento, el motor primario pierde potencia de súbito y comienza
a frenar al eje de la máquina. ¿Qué ocurre ahora a la máquina‘? El
rotor se retrasa debido al obstáculo en su eje y queda detrás del
campo magnético neto de la máquina (véase figura 6-4a).
Como el rotor, y por tanto Br, se retrasa y queda detrás de Bnet, la
operación de la máquina cambia de repente. Por la ecuación (4-
60), cuando Br está detrás de Bnet, la dirección del par inducido se
invierte y va en sentido contrario a las manecillas del reloj.
En otras palabras. el par de la máquina sigue ahora la dirección del
movimiento y la máquina está actuando como motor. El ángulo “d”
del par creciente resulta en un par cada vez más grande que sigue la
dirección de rotación hasta que, con el tiempo, el par inducido del
motor iguala al par de carga sobre su eje. En este punto, la máquina
operará de nuevo en estado estacionario y a velocidad
sincrónica, pero ahora como motor.

17. El diagrama fasorial correspondiente ala operación como generador se
muestra en la figura 6-3a; el correspondiente a la operación como
motor, en la figura 6-4a. La razón por la que la cantidad jXsIa apunta desde
Vo hacia Ea en el generador y desde Ea hacia Vo a en el motor es que la
dirección de referencia de Ia se invirtió en la definición del circuito
equivalente del motor.
La diferencia básica entre la operación del motor y el generador en las
máquinas sincrónicas puede verse en un diagrama de campo magnético o
en el diagrama fasorial.
En un generador Ea está delante de Vo y Br está delante de Bnet. En un
motor, Ea está detrás de Vo y Br está detrás de Bnet. En un motor, el par
inducido sigue la dirección del movimiento; en un generador, el par
inducido es un par contrario, opuesto a la dirección del movimiento