Máquinas Sincrónicas
Una Máquina Sincrónica es una máquina eléctrica cuya velocidad de rotación ´´n``, está en rigurosa y constante relación con la frecuencia ´´f`` del sistema o la red al cual esta conectada.
$$ n=\frac{f}{p} $$
p → Pares de polos de la construcción del rotor
f → Frecuencia [Hertz]
n → Velocidad de rotación [revoluciones/Segundo]
Una Máquina Asincrónica es una máquina eléctrica cuya velocidad de rotación ´´n`` bajo una frecuencia ´´f`` del sistema al cual esta conectada depende de la carga mecánica aplicada, es decir;
$$ f \neq p • n $$
Principio de funcionamiento de la máquina sincrónica
El principio de funcionamiento de las máquinas sincrónicas se basa en la ley de inducción electromagnética produciendo en el devanado de excitación o del rotor el campo magnético primario principal o de excitación de la máquina.
Para esta máquina se le denomina inductor al rotor con su devanado de excitación y cuando este comience a girar con cierta velocidad de rotación ´´n`` por la acción de algún motor primario se produce un flujo magnético "Phy" el cual atraviesa el entre-hierro (espacio entre el rotor y el estator) y atraviesa los conductores del devanado del estator, al cual se le denomina inducido, induciendo una fuerza electromotriz con una frecuencia "f _ 1".
$$ f_1= P • n $$
ya con carga eléctrica los devanados del estator producen un campo magnético rotativo el cual gira en dirección contraria a la rotación del rotor, convirtiéndose en un par de frenado y con una velocidad "n_1".
$$ n_1 = \frac{f_1}{P} $$
n → Velocidad de Rotación de la Máquina.
$ n_1 $ → Velocidad variación del campo del estator.
P → Cantidad de par de polos.
$ n_1 $ = n
Es decir, el rotor y el estator giran con la misma velocidad sincrónica y de ahí el nombre de máquina sincrónica.
La influencia del campo magnético del estator sobre el rotor es lo que se denomina reacción del inducido.
La excitación se produce con corriente continua la cual podría ser una máquina de corriente continua trabajando en régimen de generador y acoplada al mismo eje de la máquina, esta sería una excitatris electromecánica. Como resultado de las influencias mutuas del campo, el rotor se mantiene girando con la misma velocidad que el campo magnético del estator.
$$ n = \frac {f_1}{p}$$
Generalmente estas máquinas sincrónica trabaja en régimen de generador produciendo la energía eléctrica en las plantas eléctricas, sin embargo podría trabajar como motor sincrónico y como compensador sincrónico.
Detalles Constructivos de Máquinas Sincrónicas
- De polos interiores: Es aquella que tiene una configuración que puede someterse a altas velocidades.
- De polos salientes: Se construye de manera tal que su configuración esta diseñada para menores velocidades.
Ambas construcciones están íntimamente ligadas con la velocidad de rotación de la máquina y por eso se utiliza la siguiente clasificación:
- Maquinas Sincrónicas de Alta Velocidad
Sí $$ P = 1 → n = 60 [\frac {rev} {seg}] → 3,600 [\frac {rev} {min}] $$
Sí $$ P = 2 → n = 30 [\frac {rev} {seg}] → 1,800 [\frac {rev} { min}] $$
- Máquinas Sincrónicas de Velocidad Media
Sí $$ P = 3 → n = 20 [\frac {rev} {seg}] → 1,200 [\frac {rev} {min}] $$
Sí $$ P = 4 → n = 15 [\frac {rev} {seg}] → 900 [\frac {rev} {min}] $$
- Máquina Sincrónicas de Baja Velocidad
Sí $$ P = 5 → n = 12 [\frac {rev} {seg}] → 720 [\frac {rev} {min}] $$
Sí $$ P = 6 → n = 10 [\frac {rev} {seg}] → 600 [\frac {rev} {min}] $$
$$ \vdots $$
Sí $$ P = 10 → n = 6 [\frac {rev} {seg}] → 360 [\frac {rev} {min}] $$
A continuación algunos diagramas de maquinas de polo salientes y de polos interiores (lisos)
Esquema Eléctrico Elemental
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