Ing. Huber Murillo M. Especialista en mquinas elctricas
ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA
MOTORES SINCRONOS ING. HUBER MURILLO M
Reciben el nombre de maquinas sincronas todos aquellos convertidores electromecnicos rotativos capaces de transformar energa mecnica en elctrica a una frecuencia mecnica y elctrica iguales.
Los motores sncronos son usados como servo-controladores en aplicaciones como equipos perifricos de computadoras, robticos y como controladores de velocidad ajustables en una variedad de aplicaciones como: bombas de carga, grandes abanicos y compresores.
En aplicaciones de baja potencia, son usados motores sncronos de imn permanente.
Estos motores son a menudo referidos como motores "DC sin brocha" o motores conmutados electrnicamente.
INTRODUCCION
MOTORES SINCRONOS ING. HUBER MURILLO M
Condensador Sncrono
I
E
V
sendXI
IjX d
Suponiendo: 0aR
cosdXI
IE
IjX d
Generador sobreexcitado:
Generador subexcitado:
sendXI
cosdXI
Lugares
geomtricos
de potencia
constante
para :
E, I
V
I cosE
E
Generador con excitacin
normal: dXjI
MOTORES SINCRONOS ING. HUBER MURILLO M
GENERAL ELECTRIC - SINCHRONOUS MOTOR
RATED HP 21,000 RPM 1200 FREQ 60 HZ
VOLTS 6,600 AMPER. 1404 PHASE 3
PF 1.0 CODE B FRAME 9398
EXCITATION VOLTS. 125 AMPER. 5.2
ESTATOR Y ISOLAT. B CAT: GEK - 42582
CAUTION BEFORE INSTALLING OR OPERATING READ
MADE IN USA
ESPECIFICACIONES NOMINALES DE LOS MS
A CONTINUACION PRESENTAMOS LAS CARACTERISTICAS MAS IMPORTANTES A UTILIZARSE
EN LA OPERACION DE LOS MOTORES SINCRONOS, QUE PUEDEN TRABAJAR COMO MOTOR
PARA USO ESPECIAL Y /O COMPENSADOR DINAMICO. TIENE LA CAPACIDAD DE TRABAJAR
COMO MOTOR ( MOVER UNA CARGA ) Y SUMINISTRAR POTENCIA REACTIVA A LA LINEA.
MOTORES SINCRONOS ING. HUBER MURILLO M
Q ( MVAR )
Q ( MVAR )
+
-
SISTEMA
MW
SISTEMA
SISTEMA
SISTEMA
MW
+-
OPERACION DE LAS MAQUINAS SINCRONAS
MS GP
Q
P P
P
Q
Q
MS G
OPERACION NORMAL
DEL GENERADORSINCRONO
OPERACION ANORMALDEL GENERADOR
SINCRONO
OPERACION NORMAL
DEL MOTOR SINCRONO COMPENSADOR
DINAMICO
OPERACION NORMALDEL MOTOR
SINCRONO PARACARGAS PESADAS
AQUI
MOTORES SINCRONOS ING. HUBER MURILLO M
CURVAS V DE LOS MOTORES SINCRONOS
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0 50 100 150 200 250 300 350
CORRIENTE DE EXCITACION If ( p.u. )
CO
RR
IEN
TE
S
DE
CA
RG
A
(
p.u
. )
I1
I2
I3
I.U.F.P.
F.P.UNITARIO
F.P.ADELANTO
F.P. ATRASO
MOTORES SINCRONOS ING. HUBER MURILLO M
AA
V
V SW1 SW2
R
S
T
+
_
MOTOR SINCRONO
FASE R
FASE S
FASE T
CONEXIONES DEL MOTOR SINCRONO PARA EL ARRANQUE Y CONTROL
DEL FACTOR DE POTENCIA VARIANDO LA EXCITACION DEL CAMPO
U1 U2
V1 V2
W2W1F1 F2
MOTORES SINCRONOS ING. HUBER MURILLO M
CONSITUCION ELECTROMECANICO DE LOS MOTORES
SINCRONOS DE ANILLOS ROZANTES
ESTATOR PRINCIPAL
EJE
RECTIFICADOR
DE ONDA
COMPLETA
L1
L3
+ -
DESDE LA
FUENTE
VENTILADOR
ESTATOR PRINCIPAL
L1 L2
L3
SISTEMA DE
ARRANQUE
PARA BAJA
TENSION
ROTOR PRINCIPAL
ANILLOS
ROZANTES
ESCOBILLAS
MOTORES SINCRONOS ING. HUBER MURILLO M
FUENTE DC
ROTOR + SISTEMA DEARRANQUE ( MASA MOBIL ) ESTATOR ( MASA FIJA )
ANILLOS
ROZANTES
T
S
R
DEVANADO
TRIFASICO
AMORTIGUA-
DOR
CAMPO
DC
Radj.
Banco externo
de resistencias
SISTEMA DE ARRANQUE CON DEVANADO
AMORTIGUADOR DE LOS MOTORES
SINCRONOS TRIFASICOS
RED TRIFASICA
EXTERNA
ESCOBILLAS
MOTORES SINCRONOS ING. HUBER MURILLO M
400
300
200
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 PORCENTAJE DE LA VELOCIDAD SINCRONA ( % )
TORQUE NOMINAL
ROTOR DEVANADO
CON CONTROL
DE RESISTENCIA
EXTERNA
ALTA RESISTENCIA
BAJA RESISTENCIA
ARRANQUE POR MOTOR PRIMO
TORQUE EN ( % )
CURVAS CARACETRISTICAS DE LOS MOTORES SINCRONOS
Carcateristicas del torque de arranque ( % ) vs velocidad ( % )
Ws
MOTORES SINCRONOS ING. HUBER MURILLO M
ANILLOS
ROZANTES
T
S
R
CAMPO
DC
Radj.
SISTEMA DE CONTROL CON FUENTE DC ESTATICA
DE ESTADO SOLIDO PARA LOS MOTORES
SINCRONOS TRIFASICOS
RED
TRIFASICA
EXTERNA
CARGA
MECANICA
Supresor de
subidas Vac Filtro Rectificador
TRANSFORMADOR
- Y
ESTATOR DEL
MOTOR SINCRONO
Supresor de
subidas Vac
MOTORES SINCRONOS ING. HUBER MURILLO M
SISTEMA DE CONTROL DE LOS MOTORES SINCRONOS
TRIFASICOS SIN ESCOBILLAS ( COMPLETAMENTE INDUCTIVO )
FUENTE DC
ESTATICA
DE ESTADO
SOLIDO
RECTIFICADOR
DE ONDA
COMPLETA +
FILTRO
ESTATOR
R
S
T
ROTOR DEL MOTOR
SINCRONO
CAMPO
FIJO DC
ALTER
NADOR
EXCITATRIZ
CAMPO
MOBIL
VARIAC
MONOFASICO
Fuente Vac
monofasica
MOTOR
SINCRONO
MASA MOBIL
MOTORES SINCRONOS ING. HUBER MURILLO M
CONSITUCION ELECTROMECANICA DE LOS MOTORES
SINCRONOS COMPLTAMENTE NDUCTIVOS
ESTATOR PRINCIPAL
ROTOR PRINCIPAL
RECTIFICADOR
DE ONDA
COMPLETA
L1
L3
+ -
DESDE LA
FUENTE
VENTILADOR
ESTATOR PRINCIPAL
L1 L2
L3
L2
ESTATOR
ESTATOR
ROTOR
+
-
EXCITATRIZ
SISTEMA DE
ARRANQUE
PARA BAJA
TENSION
RECTIFI-
CADOR
0NDA
COMPLETA
MOTORES SINCRONOS ING. HUBER MURILLO M
EXCITATRIZ
ROTOR ESTATOR ESTATOR ROTOR
PUENTE
RECTIFICADOR
FASE R
FASE S
FASE T
Fase r
Fase s
Fase t
MASA MOVIL
L1
L2
L3
RECTIFICADOR
DE ONDA
COMPLETA
+ - L3 L2
L1
DESDE LA
FUENTE
CONSITUCION ELECTRICA DE LOS MOTORES SINCRONOS
COMPLETAMENTE INDUCTIVOS
Radj
MOTORES SINCRONOS ING. HUBER MURILLO M
EXCITATRIZ
ROTOR ESTATOR ESTATOR ROTOR
PUENTE
RECTIFICADOR
Fase r
Fase s
Fase t
MASA MOVIL
RECTIFICADOR
ONDA
COMPLETA
+ - L3
L2
DESDE LA
FUENTE
TRIFASICA
CONEXION DE MOTORES SINCRONOS 06 TERMINALES
U1 V1 W1
U2 V2 W2
L3
L2
1 2 3
4 5 6
MOTORES SINCRONOS ING. HUBER MURILLO M
MOTORES SINCRONOS ING. HUBER MURILLO M
CARACTERSTICAS DE LOS MOTORES SNCRONOS
El factor de potencia es elevado.
Trabaja a toda carga con f.P. = 1.
La velocidad es constante a toda carga.
No admite variaciones bruscas de carga , ya que pierde
la velocidad del sincronismo.
Deben ponerse en marcha con motores asncronos.
No se puede emplear motores sncronos cuando ha
de arrancarse en carga.
Gastos de instalacin mas elevados.
MOTORES SINCRONOS ING. HUBER MURILLO M
APLICACIN DE LOS MOTORES SNCRONOS
En Centrales Elctricas y en las Subestaciones en paralelo a
las barras mejorando el factor de potencia .
Industrias que tienen un elevado numero de motores de
induccin para mejorar el f.d.p.
Al final de algunas lneas de transmisin para controlar el
voltaje mediante el procedimiento de variar la excitacin.
Como elemento de accionamiento de grandes cargas :
molinos de cemento, industria minera, molinos textiles, etc.
Operan en forma continua y velocidad constante tal como
bombas centrifugas compresores de aire, grupos motor
generador, etc.
MOTORES SINCRONOS ING. HUBER MURILLO M
ARRANQUE DE LOS MOTORES SINCRONOS
Para hacer la maniobra de conexin es preciso que se cumplan con exactitud estas tres condiciones:
Llevar el motor a la velocidad del Sincronismo (con un motor auxiliar).
Conectar el motor a la lnea en un motor en que la tension de lnea o fuerza contraelectromotriz del motor se encuentren en oposicin.
Cerrar el interruptor de alimentacin del motor una vez cumplida las anteriores condiciones.
MOTORES SINCRONOS ING. HUBER MURILLO M
VENTAJAS DE LOS MOTORES SINCRONOS
- El factor de potencia se puede variar como sea requerido.
- Puede dar velocidad constante de condiciones de vaco
a condiciones de plena carga.
- La Potencia vara linealmente con el voltaje.
MOTORES SINCRONOS ING. HUBER MURILLO M
DESVENTAJA DE LOS MOTORES SINCRONOS
No tiene aplicaciones donde la velocidad sea variable.
Requiere de excitacin de cc , proveer en algunos casos de una fuente externa.
No puede arrancar bajo carga ya que su par de arranque es cero.
Requiere de anillos colectores y escobillas
Puede salir del sincronismo y parar cuando se sobrecarga.
MOTORES SINCRONOS ING. HUBER MURILLO M
SINCRONIZACIN
Cuando un generador tiene que alimentar una red de gran capacidad , sta le impone la frecuencia y la tensin . En el mismo instante en el que se acople a la red , su frecuencia y su tensin deben coincidir con las de la red ; la tensin debe coincidir no solo en lo que respecta a la magnitud , sino tambin en la fase. Esta condicin debe cumplirse en las tres ramas o fases . Implica la exigencia de que la sucesin de las tensiones en las ramas o fases del arrollamiento de la maquina coincida con las de la red.
MOTORES SINCRONOS ING. HUBER MURILLO M
BIBLIOGRAFIA
HUBER MURILLO LABORATORIOS DE MAQUINAS
ELECTRICAS III
GEORGE THALER, MQUINAS ELECTRICAS.
FITZGERALD, MQUINAS ELECTRICAS.
RICHARDSON, MQUINAS ELECTRICAS
ROTATIVAS.
Dr. Ing. Karl Humburg. LA MAQUINA SINCRONICA
Leander MATSCH MAQUINAS ELECTROMECANICAS Y
ELECTROMAGNETICAS
KOSOW MAQUINAS ELECTRICAS
MOTORES SINCRONOS ING. HUBER MURILLO M
Top Related