En els sistemes elèctrics, utilitzem qualsevol indústria, centrals elèctriques o les necessitats domèstiques, motors i generadors s’han convertit en una cosa habitual. Amb la demanda de sistemes d’alta eficiència energètica i de menys consum d’energia, es veu la invenció de nous models d’aquests dispositius elèctrics. El factor bàsic de càlcul per al funcionament fiable de motors i generadors és el Factor de potència . És la proporció de potència aplicada sobre la potència necessària. Normalment, la potència total consumida a les indústries i fàbriques es calcula en funció del factor de potència. Per tant, el factor de potència sempre s’ha de mantenir a la unitat. Però a causa de l’augment de la potència reactiva en aquests dispositius disminueix el factor de potència. Per mantenir el factor de potència en la unitat s’introdueixen molts mètodes. El concepte de motor síncron és un d’ells.
Què és el motor síncron?
La definició de motor síncron afirma que ”An AC Motor en què, en estat estacionari, la rotació de l’eix està sincronitzada amb la freqüència de corrent aplicada ”. El motor síncron funciona com a motor de corrent altern, però aquí el nombre total de rotacions realitzades per l’eix és igual al múltiple enter de la freqüència del corrent aplicat.
Motor síncron
El motor síncron no depèn del corrent d’inducció per funcionar. En aquests motors, a diferència del motor d’inducció, hi ha electroimants de corrent altern multifàsics l'Estat r , que produeix un camp magnètic giratori. Aquí el rotor és d'un imant permanent que se sincronitza amb el camp magnètic que gira i gira de forma síncrona a la freqüència de corrent que se li aplica.
Disseny de motors síncrons
L’estator i el rotor són components principals del motor síncron. Aquí el marc de l’estator té una placa d’embolcall a la qual s’uneixen les claus i les costelles circumferencials. Les bases, els muntatges del marc s’utilitzen per donar suport a la màquina. Per excitar bobinatges de camp amb corrent continu, s’utilitzen anells i raspalls.
Els rotors cilíndrics i rodons s’utilitzen per a aplicacions de 6 pols. Els rotors de pols destacats s’utilitzen quan es requereix una quantitat més gran de pols. La construcció del motor síncron i l’alternador síncron són similars.
Principi de funcionament del motor síncron
El funcionament dels motors síncrons depèn de la interacció del camp magnètic de l’estator amb el camp magnètic del rotor. L’estator conté bobinatges trifàsics i es subministra amb potència trifàsica. Així, l’enrotllament de l’estator produeix un camp magnètic giratori en 3 fases. Es dóna subministrament de corrent continu al rotor.
El rotor entra al camp magnètic giratori produït pel bobinat de l’estator i gira de forma sincronitzada. Ara, el velocitat del motor depèn de la freqüència del corrent subministrat.
La velocitat del motor síncron està controlada per la freqüència del corrent aplicat. La velocitat d’un motor síncron es pot calcular com a
Ns = 60f / P = 120f / p
on, f = freqüència del corrent altern (Hz)
p = nombre total de pols per fase
P = nombre total de parells de pols per fase.
Si s'aplica una càrrega superior a la càrrega d'avaria, el motor es desincronitza. El bobinat de l'estator de 3 fases ofereix l'avantatge de determinar el sentit de gir. En cas de bobinat monofàsic, no és possible derivar el sentit de gir i el motor pot arrencar en qualsevol de les dues direccions. Per controlar el sentit de gir en aquests motors síncrons, cal disposar d'arrencades.
Mètodes d'inici del motor síncron
El moment d’inèrcia del rotor impedeix l’arrencada automàtica dels motors síncrons de grans dimensions. A causa d’aquesta inèrcia del rotor, no és possible que un rotor es sincronitzi amb el camp magnètic de l’estator a la mateixa potència d’instància. Per tant, cal un mecanisme addicional per ajudar el sincronisme del rotor.
El bobinatge per inducció s’inclou en els grans motors que generen el parell suficient necessari per a l’acceleració. Per a motors molt grans, per accelerar la màquina descarregada, s’utilitza motor poni. Canviant la freqüència de corrent de l’estator, els motors operats electrònicament poden accelerar fins i tot a partir de la velocitat zero.
Per a motors molt petits, quan el moment d’inèrcia del rotor i la càrrega mecànica són desitjablement petits, poden arrencar sense cap mètode d’arrencada.
Tipus de motors síncrons
Depenent del mètode d’imantació del rotor, hi ha dos tipus de motors síncrons:
- No emocionat.
- Corrent continu Excitat.
Motor no excitat
En aquests motors, el rotor és imantat pel camp de l’estator extern. El rotor conté un camp magnètic constant. Per fabricar el rotor s’utilitza acer amb alta retenció com l’acer cobalt. Es classifiquen com a motors d’imant permanent, reticència i histèresi.
- Als motors síncrons d’imant permanent, s’utilitza un imant permanent juntament amb l’acer per al disseny del rotor. Tenen un camp magnètic constant al rotor, de manera que el bobinatge per inducció no es pot utilitzar per arrencar. S’utilitza com a motors d’elevadors sense engranatges.
Motor síncron d'imant permanent
- Al motor de reluctància, el rotor està format per fosa d’acer amb pals dentats sortints. Per minimitzar les ondulacions del parell, els pols del rotor són inferiors als pols de l’estator. Conté bobina de gàbia d'esquirol per proporcionar un parell inicial al rotor. S’utilitza en aplicacions d’instrumentació.
- Els motors d’histèresi són motors d’arrencada automàtica. Aquí el rotor és un cilindre llis format per acer de cobalt dur magnèticament d’alta coercitivitat. Aquests motors són cars i s’utilitzen allà on es requereix una velocitat constant precisa. S’utilitza generalment com a servomotors.
Motor excitat de corrent continu
Aquí el rotor s’excita mitjançant el corrent continu subministrat directament a través d’anells lliscants. També s’utilitzen induccions de corrent altern i rectificadors. Normalment són de mides grans, com ara més de 1 cavall de potència, etc.
Motor excitat de corrent continu
Aplicacions de motors síncrons
generalment, motors síncrons s’utilitzen per a aplicacions on es requereix una velocitat precisa i constant. Les aplicacions de baixa potència d’aquests motors inclouen màquines de posicionament. Aquests també s’apliquen al robot actuadors . Molins de boles, rellotges, tocadiscs també fan ús de motors síncrons. A més, aquests motors també s'utilitzen com a servomotors i màquines de distribució.
Aquests motors estan disponibles en un rang de mides de ferradura fraccionat fins a un rang de mides industrials d’alta potència. Tot i que s’utilitzen en mides industrials d’alta potència, aquests motors fan dues funcions importants. Un és un mitjà eficient per convertir l’energia de corrent altern en energia mecànica i l’altre Correcció del factor de potència . Amb quina aplicació de servomotor us heu trobat?
