La máquina sÃncrona es un equipo electromecánico en el que la velocidad de la pieza giratoria, es decir, el rotor, es igual a la velocidad de rotación del flujo magnético. La velocidad de rotación del flujo magnético se llama velocidad sincrónica. Es por ello que a este tipo de equipos se le denomina máquina sÃncrona. Este artÃculo describe el detalle constructivo y el tipo de máquina sÃncrona.
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Construcción de Máquina SÃncrona
El motor sÃncrono y el generador sÃncrono se denominan juntos como máquina sÃncrona. Su construcción básica también es la misma. Por lo tanto, la construcción de máquinas sÃncronas discutidas en la publicación se aplica bien para motores y generadores sÃncronos.
Desde el punto de vista de la construcción, una máquina sÃncrona consta de dos partes principales: Parte estacionaria conocida como estator y parte giratoria conocida como Rotor.
estator
El estator es la parte estacionaria exterior de la máquina que consta de dos partes principales:
Yugo – Este es un marco estacionario cilÃndrico exterior y está hecho de acero fundido o hierro fundido.
Núcleo del estator – Es el núcleo magnético el que está ranurado para acomodar el devanado del inducido. Se compone de un conjunto de laminaciones de acero ranuradas presionadas en el espacio cilÃndrico dentro del marco exterior. El núcleo del estator está hecho de lámina laminada de CRGO de 0,5 mm de espesor para reducir las pérdidas por corrientes de Foucault. Consulte la figura a continuación para una mejor comprensión y comprensión de la construcción de la máquina sÃncrona.
La siguiente figura muestra el estator del generador sÃncrono. Observe detenidamente el conductor del inducido incrustado en el núcleo del estator en las ranuras.
El conjunto de devanados aislados se coloca dentro de la ranura del núcleo del estator como se muestra en la figura anterior. En el caso de generadores trifásicos, se requieren tres juegos de devanados, uno para cada fase conectado en estrella. El área de la sección transversal de estos devanados debe ser suficiente para transportar la corriente nominal de la máquina. La siguiente figura ilustra la construcción simplificada de la máquina sÃncrona.
En el caso de Generadores SÃncronos, no es posible troquelar todas las laminaciones en forma cilÃndrica. Por lo tanto, las laminaciones se apilan en segmentos. Se ensamblan varios segmentos para formar un núcleo de estator cilÃndrico. El apilamiento de segmentos para hacer el núcleo cilÃndrico del generador sÃncrono se muestra en la siguiente figura:
Todos los segmentos están aislados entre sà por una fina capa de barniz.
Rotor
El rotor es la parte de la máquina sÃncrona que puede girar. Lleva el devanado de campo. Desde el punto de vista de la construcción, hay dos tipos de rotor: Rotor de polo saliente y Rotor de polo cilÃndrico. El rotor de polo cilÃndrico también se conoce como rotor redondo o rotor de polo no saliente. Para conocer la diferencia entre el rotor de polo cilÃndrico y el de polo saliente, lea Diferencia entre el rotor de polo cilÃndrico y el de polo saliente.
Los rotores del hidrogenerador son del tipo de polo saliente. Está hecho de láminas de acero al silicio de 0,5 a 0,8 mm de espesor para reducir las pérdidas por corrientes de Foucault y, por lo tanto, el calentamiento. El devanado de campo o el devanado de CC están enrollados concéntricamente en el rotor de polo saliente. Este tipo solo es adecuado para máquinas de baja velocidad. No es favorable para máquinas de alta velocidad debido a la alta fuerza centrÃfuga en el polo saliente, las caras de los polos pueden dañarse. La construcción básica del rotor de la máquina sÃncrona se muestra a continuación.
En el caso del turbo alternador, los rotores se fabrican en acero sólido forjado. El rotor está ranurado para acomodar el devanado de campo. Normalmente, dos tercios de la periferia del rotor están ranurados para acomodar el devanado y el tercio restante no ranurado actúa como polo. En el rotor se fresan ranuras rectangulares con dientes cónicos. Generalmente se emplean tiras rectangulares de aluminio o cobre para los devanados limados. Para tener una idea de la fabricación del rotor mediante forja de acero sólido, consulte la figura a continuación. La siguiente figura muestra la construcción del rotor.
Los devanados de campo y los voladizos de los devanados de campo están asegurados en su lugar mediante anillos de retención de acero para protegerlos contra las altas fuerzas centrÃfugas. En las ranuras se utilizan materiales aislantes de composición dura que pueden soportar altas fuerzas, tensiones y temperaturas.
Los devanados amortiguadores se proporcionan en las caras polares de los alternadores de polos salientes. Los devanados amortiguadores son las barras de cobre o aluminio alojadas en las ranuras de las caras polares. Los extremos de las barras amortiguadoras están en cortocircuito en los extremos mediante anillos de cortocircuito similares a los anillos de los extremos como en el caso de los rotores de jaula de ardilla. Estos devanados amortiguadores proporcionan un equilibrio mecánico y un efecto de amortiguación. También reduce el efecto de las sobretensiones y amortigua la oscilación en caso de generador sÃncrono. En el caso de motores sÃncronos, el devanado amortiguador actúa como barras de rotor y ayuda en el arranque automático del motor.
Tipos de Máquina SÃncrona
Según la disposición del devanado del inducido y del devanado de campo, las máquinas sÃncronas se clasifican en dos tipos: tipo de inducido giratorio y tipo de campo giratorio.
- En el tipo de armadura giratoria, el devanado de la armadura está alojado en el rotor. La fem generada o la corriente se suministra a la carga a través de un anillo deslizante y un conjunto de escobillas de carbón. Este tipo de máquina sÃncrona solo se construye para máquinas de clasificación pequeña.
- En la máquina sÃncrona de campo giratorio, el devanado archivado se enrolla en el rotor. El suministro de CC se extiende al devanado de campo mediante el ensamblaje del anillo deslizante y la escobilla de carbón. La energÃa eléctrica se suministra a la carga mediante terminales fijos montados en el estator. Este tipo es más famoso y ampliamente utilizado en máquinas sÃncronas de gran tamaño.
Según el tipo de motor primario, los generadores sÃncronos se clasifican en:
- Hidrogeneradores: Los generadores que son accionados a través de hidroturbinas se denominan hidrogeneradores. Estos son básicamente del tipo de polo saliente y funcionan a una velocidad más lenta del orden de 1000 rpm o menos.
- Turbogeneradores: Estos generadores son accionados a través de una turbina de vapor y convierten la energÃa térmica del vapor en energÃa eléctrica. Estos son del tipo de rotor de polo cilÃndrico y funcionan a mayor velocidad. Normalmente, la velocidad del rotor se rige por la frecuencia de Grid. Si la frecuencia de la red es de 50 Hz, la velocidad del rotor del generador de dos polos es de 3000 rpm (Ns = 120×50 / 2 = 3000).
- Generadores accionados por motor: Estos generadores son accionados por un motor IC y su velocidad es inferior a 1500 rpm.
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