MOTOR SÍNCRONOLos 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 conectada y por el número de pares de polos del motor, siendo conocida esa velocidad como "velocidad de sincronismo". 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) 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 1500 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. 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. Arranque de un motor trifásico síncrono Existen cuatro tipos de arranques diferentes para este tipo de motor: Como un motor asíncrono. Como un motor asíncrono, pero sincronizado. Utilizando un motor secundario o auxiliar para el arranque. Como un motor asíncrono, usando un tipo de arrollamiento diferente: llevará unos anillos rotantes que conectarán la rueda polar del motor con el arrancador. se detendrá. el reóstato. y la más habitual.El motor síncrono (parte I) Objetivos Analizar la estructura del motor síncrono trifásico. es regulando el reóstato. no siendo esta la forma más ortodoxa de hacerlo.5/2. Examine la estructura del modulo EMS 8241 de motor síncrono generador. Otra forma de hacerlo. con ello variamos la intensidad y podemos desconectar el motor sin ningún riesgo. Calcular las características de arranque del motor síncrono trifásico.Frenado de un motor trifásico síncrono Por regla general. 2. PRACTICAS DE LABORATORIO Practica 1 . la velocidad deseada de este tipo de motor se ajusta por medio de un reóstato. Observe el motor desde la parte posterior del modulo . 3ϕ. La mejor forma de hacerlo. 120V CD. es ir variando la carga hasta que la intensidad absorbida de la red sea la menor posible. El par crítico se alcanza cuando la carga asignada al motor supera al par del motor.5A) EMS 8425 Modulo de medición de CA (250V) EMS 8426 Tacómetro de mano EMS 8920 Cables de conexión EMS 8941 Banda EMS 8942 Procedimiento 1. 0-120V CD) EMS 8821 Modulo de interruptor de sincronización EMS 8621 Modulo de medición de CA (0. los anillos colectores. cuando alcance el par crítico. fijándose especialmente en el motor. Esto provoca un sobrecalentamiento que puede dañar el motor. Instrumentos Modulo de motor síncrono/generador EMS 8241 Modulo de electrodinamómetro EMS 8911 Modulo de fuente de alimentación (0-120/208V. El motor síncrono. y entonces desconectar el motor. las terminales de conexión y el alumbrado. 0.2345 hp Características de arranque 4. Observe desde la cara delantera del modulo: a) Los tres devanados independientes del estator están conectados a las terminales 1 y 4. 3 y 6 b) ¿Cuál es el voltaje nominal de los devanados del estator? 120 V c) ¿Cuál es la corriente nominal de los devanados del estator? 1A d) El devanado del rotor se conecta (a través del reóstato) a las terminales 7y8 e) ¿Cuál es la corriente nominal del devanado del rotor? 0. utilizando los módulos EMS. Conecte el circuito ilustrado en la figura. . 3.33 A f) ¿Cuál es el voltaje nominal del devanado del rotor? 208 V g) ¿Cuál es la velocidad nominal y la potencia del motor? 1800 rpm. a) Identifique los dos anillos colectores y las escobillas b) ¿Se puede mover las escobillas? No c) Observe que las terminales de los devanados del rotor se llevan hasta los anillos colectores a través de una ranura en el eje del rotor d) Identifique lo devanados amortiguadores de CD en el rotor e) Identifique los cuatro polos salientes inmediatamente debajo de los devanados de amortiguación. terminales 1. Observe que los tres devanados del estator están conectados en estrella a la salida trifásica de 208 V de la fuente de alimentación. f) Identifique el devanado del estator y observe que es idéntico al de los motores trifásicos de jaula de ardilla y de motor devanado. 2 y 5. 2 y 3. 6. b) Observe el sentido de rotación. Observe que el motor comienza suavemente a funcionar y sigue operando como un motor ordinario de inducción. a) El modulo de interruptor de sincronización se utilizará como interruptor para la potencia trifásica que va a los devanados del estator. a) Conecte la fuente de alimentación. 7. d) Conecte la fuente de alimentación y observe el sentido de rotación. Acople el motor electrodinamómetro por medio de la banda. I1=1. . Rotación = (-). Ponga el interruptor en la posición “off”. Ajuste la perilla de control del dinamómetro al 40% aproximadamente de excitación.5 A CD e) Desconecte la fuente de alimentación.5. b) El electrodinamómetro se conecta a la salida fija de 120V CA de la fuente de alimentación. con los módulos EMS del electrodinamómetro y el interruptor de sincronización. Conecte el circuito que aparece en la figura. I1=1.5 A CA c) Desconecte la fuente de alimentación e intercambie dos de los tres cables que van a la fuente de alimentación. terminales 1 y N. Rotación = (+). Arranca hasta llegar a 1800 rpm g) ¿Está operando el motor síncrono? Si h) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. d) Si el motor síncrono tiene el interruptor S. 8.5 A CA d) Si un motor síncrono tiene carga. No cambie ninguna de las otras conexiones o los ajustes del control. Ajuste el reóstato de campo a una resistencia cero (la perilla de control debe ponerse en la posición extrema. según lo indique el medidor de la fuente de alimentación. . ciérrelo al llegar a este paso. El motor arranca con carga y vibra por que arrancó como motor de inducción d) ¿Funciona el aparato como motor de inducción? Si e) Ajuste cuidadosamente la salida de la fuente de alimentación a 120V CD. Aplique potencia trifásica cerrando el interruptor de sincronización y observe lo que sucede. debido a que tenía carga c) ¿Qué lectura dio el amperímetro? 5. ¡No aplique la potencia más de 10 segundos! b) Describe lo que sucede. A continuación aplique potencia trifásica cerrando el interruptor de sincronización y observe lo que sucede. haciéndola girar en el sentido de las manecillas del reloj). conecte la fuente de alimentación. a) Conecte la fuente de alimentación. c) El rotor del motor síncrono se conecta a la salida fija de 120V CD de la fuente de alimentación 8 y N. f) Describa lo que pasó. b) Con el control del voltaje variable de salida en cero. El motor no pudo arrancar. a) Conecte el rotor del motor síncrono a la salida variable de 0-120V CD de la fuente de alimentación. c) Describa lo que pasó. terminales 7 y N. ¿Debe arrancarlo cuando existe excitación de CD en su campo? No 9. 4 lbf. I1 y el par de arranque desarrollado. E2. b) Ajuste la perilla de control del dinamómetro en su posición extrema haciéndola girar en el sentido de las manecillas del reloj (a fin de proporcionarle al motor síncrono la máxima carga en el arranque). Potencia aparente = 936 VA c) Calcule el par a plena carga correspondiente a ¼ hp a 1800 r/min Tf = (HP)(5252)/RPM Tf=(0.25)(5252)/1800=0. ciérrelo al llegar a este paso. T0/Tf =29. c) Si el motor síncrono tiene el interruptor S.73 Par a plena carga= 0.plg b) Calcule la potencia aparente suministrada al motor de arranque.3 .plg d) Calcule la relación entre par de arranque y el par a plena carga.10. 11.4/0. Desconecte la fuente de alimentación. observe cómo está el motor síncrono. ésta es la configuración normal de arranque (como un motor de inducción trifásico de jaula de ardilla). a) Conecte la fuente de alimentación y mida rápidamente E1.73=40 Relación=40.73 lbf. a) Conecte el circuito que se ilustra en la figura. E1=210V CA E2=230V CA I1=5A CA Par de arranque= 29. 2. wattímetro. terminales 1.5/2. . El devanado del rotor está conectado. 120V CD. Obtener la curva característica de la corriente de CA en función de la corriente en CD. lo que hace variable el flujo. 3ϕ. a) Conecte el circuito que aparece en la figura. fuente de alimentación y módulos de medición. ley de Faraday y la carga retrasa al rotor. Variación del flujo. 0-120V CD) EMS 8821 Modulo de medición de CA (0. utilizando los Módulos EMS de motor/generador síncrono. la perilla del control de voltaje debe estar en cero. a través del amperímetro a la salida variable de 0-120V CD de loa fuente de alimentación. Observe que los devanados del estator están conectados. terminales 7 y N.5A) EMS 8412 Procedimiento 1. Instrumentos Modulo de motor síncrono/generador EMS 8241 Modulo de fuente de alimentación (0-120/208V.El motor síncrono (parte II) Objetivos Entender por qué el motor síncrono puede comportarse como inductancia o capacitancia variables. 3ϕ de la fuente de alimentación. e) Explique por qué se indujo un alto voltaje en CA. E2 en los devanados del rotor. Practica 2 . 2 y 3.5A) EMS 8425 Modulo de medición de CA (250V) EMS 8426 Cables de conexión EMS 8941 Banda EMS 8942 Módulo de wattímetro trifásico EMS 8441 Módulo de medición de CD (200V. a través del wattímetro. para el motor síncrono. a la salida fija de 208V. el motor debe comenzar a funcionar. el motor se comporta como una resistencia. 2. El motor toma una potencia reactiva negativa de la fuente de alimentación y se comporta como un capacitor. ciérrelo a llegar a este paso. d) Observe I1. b) Si el motor está equipado con un interruptor S. c) Aumente gradualmente la excitación de CD hasta que la corriente alterna I1 esté en su valor mínimo. I2. c) Ajuste el campo del reóstato para resistencia cero (haga girar totalmente la perilla en el sentido de las manecillas del reloj). ábralo al llegar a este paso. b) Si el motor tiene un interruptor S. El motor toma potencia reactiva positiva de la fuente de alimentación a una excitación de CD igual a cero. y funciona como un inductor. W1 y W2 I1 min = 0A CA I2 = 0. a) Conecte la fuente de alimentación. Los dos wattimetros deben indicar lecturas positivas idénticas y en lo que respecta a la fuente de alimentación. . Observe el valor de la corriente alterna I1.7A CD W1 = 25W W2=0W e) Aumente la excitación de CD y observe que la corriente I1 comienza a aumentar nuevamente. mida y anote E1.22 0. calcule la potencia reactiva.2 102 50 90 50 0.6 373 100 360 100 0.8 240 0.1 58 50 30 50 0. a) De acuerdo con los resultados de la tabla.6 240 0.8 289 75 280 75 0. a) Reduzca la excitación de CD a cero.8 0. a) De acuerdo con los resultados de la tabla 54.9 0.3. Cuando la excitación exceda de 0. b) El factor de potencia ¿es adelantado ó atrasado? Atrasado 6. c) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación.6 230 70 220 70 0. I2 E1 I1 POTENCIA W1 W2 POTENCIA FP (AMPS) (VOLTTS) (AMPS) (VA) (WATTS) 0 240 1. Llene la tabla 54.2 144 80 120 120 0.5A CD.7 0. W2.2 240 0.3 240 0. Desconecte la fuente de alimentación y cambie la escala del amperímetro cuando la corriente descienda por debajo de 0.4 174 70 160 70 0.73). tome las mediciones tan rápidamente como sea posible. 4.25 0.3 0. en la tabla. la potencia real y el factor de potencia para cada valor de corriente directa indicado.1.1 240 1 349 80 340 80 0. calcule la potencia reactiva para la máxima corriente del rotor en CD.26 0.9 240 0. para una corriente del rotor en CD igual a cero. I1.4 0.5 240 0.1.1 113 80 80 80 0.5 0. calculando la potencia aparente (recuerde que debe multiplicar por 1.6A CD.1 5. b) ¿El factor de potencia es adelantado ó atrasado? Adelantado .5 Tabla 54.7 240 0 74 70 25 70 0.4 240 0. W1. Recuerde que debe observar las indicaciones de polaridad del wattímetro. b) Repita esta operación para cada valor de corriente directa indicado en la tabla. 4 0.5 0.2 0.6 0.1 0 0 0.2 0 0 0.9 1 Corriente de Rotor (A CD) .3 0.8 0.3 0.9 0.8 0.8 Factor de Potencia (FP) 0.2 1 0. calcule la potencia reactiva a la corriente mínima del estator.7 0.6 0.7.8 1.6 0. De acuerdo con los resultados de la tabla.6 Corriente del Estator (A CA) 1.1 0.4 0.1 0.2 0.3 0.9 1 Corriente de Rotor (A CD) Corriente del Estator (CA) 1.6 0.4 0. 25 VAR Factor de Potencia (FP) 1 0.5 0.4 0.5 0.2 0.8 0.4 1.7 0.7 0. terminales 8 y N.Practica 3 . terminales 4. wattímetro. Observe que los devanados del estator están conectados a la salida trifásica variable de la fuente de alimentación. 120V CD. Determinar el par de salida del motor síncrono. fuente de alimentación y medición. 5 y 6. Conecte el circuito ilustrado en la figura. Instrumentos Modulo de motor síncrono/generador EMS 8241 Modulo de electrodinamómetro EMS 8911 Modulo de fuente de alimentación (0-120/208V.El motor síncrono (parte III) Objetivos Determinar las características a plena carga del motor síncrono. electrodinamómetro.5A) EMS 8425 Modulo de medición de CA (250V) EMS 8426 Cables de conexión EMS 8941 Banda EMS 8942 Módulo de wattímetro trifásico EMS 8441 Módulo de medición de CD (200V. 3ϕ.5/2. utilizando los módulos EMS del motor/generador síncrono. y que el devanado del rotor se conecta a la salida fija de CD de la fuente de alimentación. 2. . 0-120V CD) EMS 8821 Modulo de medición de CA (0.5A) EMS 8412 Procedimiento 1. es decir hasta que el factor de potencia sea igual a la unidad. (I1 debe de estar también en su mínimo valor). W1 y W2. hasta que la indicación de los dos wattimetros sean la misma.2. Sin cambiar la excitación de CD del procedimiento 3. Par de salida = 20 lbf. W1 y W2. I2. en tanto que hace variar la excitación de CD. debe cerrarlo. b) Ponga la perilla de control del dinamómetro en su posición extrema haciéndola girar en el sentido contrario al de las manecillas del reloj. aumente de un modo gradual la carga hasta que el motor quede fuera de sincronismo. Par de salida = 20 lbf. E2. Desconecte la fuente de alimentación.7A CA I2 =0. debe mantenerlo abierto).8A CD. c) Mida y anote I1. Determine el par de salida con una excitación de 0. E2. en tanto que mantenga un par de 9 lbf. (Si el motor tiene un interruptor S.6A CD E2 =140V CD W1 = 240 W W2 = 0 Var 4.9A CA E2 =140V CD W1 = 245 W W2 =100 Var c) ¿Es adelantado ó atrasado el valor de potencia? Adelantado 6. según lo indique el voltímetro.plg. b) Mida y anote I1. Anote el par requerido para ello y desconecte la fuente de alimentación. El motor debe comenzar a funcionar.8A CD. 3. I1 = 0. d) Conecte la fuente de alimentación y ajuste rápidamente E1 a 208V CA.plg .plg 5. a) Repita los procedimientos 2 y 3. a) Acople el motor al electrodinamómetro utilizando la banda. para obtener una resistencia máxima. pero en esta ocasión aumente la excitación de CD a 0. c) Ajuste el reóstato del motor síncrono en su posición extrema haciéndolo girar en el sentido contrario al de las manecillas del reloj. b) Aumente en forma gradual el par hasta llegar a 9 lbf•plg. a) Si el motor tiene un interruptor S. I1 = 0. cuando alcance el par crítico. la velocidad deseada de este tipo de motor se ajusta por medio de un reóstato. La mejor forma de hacerlo. es ir variando la carga hasta que la intensidad absorbida de la red sea la menor posible. Existen cuatro tipos de arranques diferentes para este tipo de motor: Como un motor asíncrono. no es necesario comprar otro. es regulando el reóstato. Esto provoca un sobrecalentamiento que puede dañar el motor. y entonces desconectar el motor. con ello variamos la intensidad y podemos desconectar el motor sin ningún riesgo. Las ventajas que presentan este tipo de motores. usando un tipo de arrollamiento diferente: llevará unos anillos rotantes que conectarán la rueda polar del motor con el arrancador. . El motor síncrono. se adquiere un variador de frecuencia para regular la velocidad del motor Por regla general. son: Corrección del factor de potencia Velocidad constante Alta capacidad de torque En el caso que se necesitara regular la velocidad del motor.Conclusión Los motores síncronos se usan en máquinas grandes que tienen una carga variable y necesitan una velocidad constante. pero sincronizado. Como un motor asíncrono. Otra forma de hacerlo. Utilizando un motor secundario o auxiliar para el arranque. y la más habitual. El par crítico se alcanza cuando la carga asignada al motor supera al par del motor. Como un motor asíncrono. se detendrá.