<p>La máquina síncrona 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 síncrona. Este artículo describe el detalle constructivo y el tipo de máquina síncrona.
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Construcción de Máquina Síncrona
El motor síncrono y el generador síncrono se denominan juntos como máquina síncrona. Su construcción básica también es la misma. Por lo tanto, la construcción de máquinas síncronas discutidas en la publicación se aplica bien para motores y generadores síncronos.
Desde el punto de vista de la construcción, una máquina síncrona 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 cilíndrico 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 cilíndrico 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 síncrona.
La siguiente figura muestra el estator del generador síncrono. 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 síncrona.
En el caso de Generadores Síncronos, no es posible troquelar todas las laminaciones en forma cilíndrica. Por lo tanto, las laminaciones se apilan en segmentos. Se ensamblan varios segmentos para formar un núcleo de estator cilíndrico. El apilamiento de segmentos para hacer el núcleo cilíndrico del generador síncrono se muestra en la siguiente figura:
Todos los segmentos están aislados entre sí por una fina capa de barniz.
Rotor
El rotor es la parte de la máquina síncrona 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 cilíndrico. El rotor de polo cilíndrico también se conoce como rotor redondo o rotor de polo no saliente. Para conocer la diferencia entre el rotor de polo cilíndrico y el de polo saliente, lea Diferencia entre el rotor de polo cilíndrico 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 centrífuga en el polo saliente, las caras de los polos pueden dañarse. La construcción básica del rotor de la máquina síncrona 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 centrífugas. 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 síncrono. En el caso de motores síncronos, el devanado amortiguador actúa como barras de rotor y ayuda en el arranque automático del motor.
Tipos de Máquina Síncrona
Según la disposición del devanado del inducido y del devanado de campo, las máquinas síncronas 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 síncrona solo se construye para máquinas de clasificación pequeña.
- En la máquina síncrona 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 energía eléctrica se suministra a la carga mediante terminales fijos montados en el estator. Este tipo es más famoso y ampliamente utilizado en máquinas síncronas de gran tamaño.
Según el tipo de motor primario, los generadores síncronos 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 energía térmica del vapor en energía eléctrica. Estos son del tipo de rotor de polo cilíndrico 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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