El motor síncrono es un tipo de motor de corriente alterna. La velocidad de giro (velocidad de sincronismo) es constante y está sincronizada con la frecuencia de la tensión eléctrica a la que está conectado y el número de pares de polos del motor.
Por lo general, estos son motores trifásicos, pero los motores síncronos de pequeña potencia a menudo se alimentan con el voltaje monofásico común disponible en los hogares. El motor síncrono también se llama motor vectorial o motor Rowan.
Al igual que todos los motores eléctricos, el propósito del motor síncrono es transformar la energía eléctrica en energía mecánica.
La misma máquina eléctrica que funciona como motor síncrono también se puede utilizar como generador eléctrico, y en este caso se llama alternador. La mayoría de los generadores eléctricos son de hecho de este tipo.
Los motores sincrónicos se denominan así porque la velocidad del estator y el rotor son las mismas.
Los motores sincrónicos se utilizan en máquinas grandes que tienen una carga variable y requieren velocidad del rotor constante.
¿En qué consiste un motor síncrono?
El motor síncrono está formado por el rotor y el estator.
El rotor es la parte giratoria integral con el eje en el que hay varios polos magnéticos de polaridad alterna creados por imanes permanentes o electroimanes. Los electroimanes están alimentados por corriente continua (llamada corriente de excitación).
En el estator en están presentes los devanados del circuito de alimentación. Las piezas polares del estator crean un campo magnético giratorio. El campo magnético del estátor impulsa las piezas polares del rotor.
La expresión matemática que relaciona la velocidad de la máquina con los parámetros mencionados es:
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 revoluciones por minuto del eje.
n: velocidad de sincronización de la máquina ( revoluciones por minuto )
Por ejemplo, si tiene una máquina de cuatro polos (2 pares de polos) conectada a una corriente eléctrica de 50 Hz, el rotor gira a 1.500 rpm.
¿Cómo se arranca un motor síncrono?
El arranque de este tipo de motor es relativamente complejo porque tiene una curva de par impulsivo centrada en la frecuencia de la corriente de alimentación del estator. Esto significa que el rotor tiene un par de arrastre única y exclusivamente si gira a la misma frecuencia que la corriente alterna del estator.
Por lo tanto, cuando el motor se detiene, la aplicación de la tensión alterna no puede hacer que el motor arranque porque el rotor tiene par cero. Para ello, el motor se lleva inicialmente a la velocidad de rotación final mediante un motor asíncrono. Luego, después de haber desconectado este último, se conecta la tensión de alimentación a la misma frecuencia de rotación alcanzada y, posteriormente, se inserta la carga mecánica del usuario.
Además de tener físicamente 2 motores en paralelo, esto también se puede lograr con motores síncronos fabricados expresamente para este propósito y luego cambiar al modo síncrono.
En los últimos años, el uso de la electrónica de potencia ha simplificado drásticamente la puesta en marcha.
Así, partiendo de la frecuencia cero y haciéndola crecer muy paulatinamente, se activa continuamente un par que es capaz de acelerar el motor desde parado.
¿Cuál es la diferencia entre el motor síncrono y el motor asíncrono?
Comparado con un motor asíncrono (o motor de inducción), el motor síncrono no es capaz de adaptarse a variaciones significativas del par resistente.
De hecho, si una vez a toda velocidad la rotación se frena o se acelera más allá de cierto límite, se disparan una serie de oscilaciones que provocan el bloqueo del motor y pueden provocar fuertes sobrecorrientes que pueden dañar el motor. Además, debe proporcionarse protección contra sobrecorriente.
¿Cómo frenar un motor síncrono trifásico?
Como regla general, la velocidad deseada de este tipo de motor se realiza por medio de un reóstato.
El motor síncrono cuando alcance el par crítico se detendrá, esta no es la forma más ortodoxa de hacerlo. El par crítico se alcanza cuando la carga asignada al motor excede el par motor.
Sin embargo, la mejor manera de hacerlo es variar la carga hasta que la intensidad absorbida de la red sea lo menos posible, luego desconectamos el motor. Otra forma de hacerlo, y más comúnmente, es regular el reóstato, por lo que variamos la intensidad y podemos desconectar el motor sin ningún riesgo.