Máquinas Síncronas y Asíncronas

Máquina asíncrona trifásica:
Descripción general:
También son conocidas como máquinas de inducción. Su estator esta formado por un paquete de chapas
aisladas montado en una carcasa con una serie de ranuras en su periferia donde se encuentran los hilos
conductores que forman el bobinado del estator, formando tres bobinas que se corresponden a cada una de las
tres fases. El rotor lo forman un apilamiento de chapas que forman un cilindro junto con el eje del motor, pero
según se distribuya el inducido se distinguen dos tipos:
• Rotor bobinado: En las ranuras de las chapas del rotor hay unos devanados iguales que los del estator
formados por un gran número de espiras; los extremos de las bobinas de este devanado esta
conectadas a tres anillos que se conectan al exterior mediante el contacto de tres escobillas
• Rotor de jaula de ardilla: En las ranuras del exterior están colocados los conductores que forman una
serie de barras formando un cilindro cortocircuitadas en cada extremo con forma de jaula de ardilla
El estator:
Es la parte fija del motor. Esta constituido por una carcasa en la que esta fijada una corona de chapas de acero
de calidad especial provistas de ranuras. Los bobinados están distribuidos en estas ranuras y forman un
conjunto de bobinas desfasadas entre sí 120º. Cada una de las bobinas se conecta a una de las fases de un
sistema trifásico y dan lugar a un campo magnético giratorio:
El rotor:
Él es la parte móvil del motor. Esta situado en el interior del estator y consiste en un acoplamiento de chapas
de acero que forman un cilindro solidario con el árbol del motor.
El rotor del motor trifásico es atravesado por el campo giratorio engendrado en el estator. El arrollamiento
rotórico puede ejecutarse como el estatórico en forma repartida, con las bobinas unidas en serie (rotor
bobinado o con anillos rozantes); o también a base de barras (rotor de jaula o en cortocircuito). Estas barras,
de aluminio inyectado a presión (las aletas de refrigeración hechas en la misma operación hacen masa con el
rotor) están conectadas en paralelo y al mismo tiempo puestas en cortocircuito por medio de dos aros
extremos.
En uno y otro caso queda el arrollamiento rotórico en cortocircuito una vez el motor está en servicio. Igual
que en el secundario de un transformador, en el arrollamiento rotórico se induce también una f.e.m., la cual,
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por estar éste cerrado sobre sí mismo, da lugar a la circulación de una corriente rotórica. La acción conjunta
del campo giratorio y del campo debido a la corriente rotórica determina, como en todos los motores, un par
de giro. Éste par arrastra al rotor en el sentido de rotación del campo giratorio y le comunica una velocidad
muy próxima a la de sincronismo.
Una vez el motor puesto en marcha se induce en el rotor, además de la tensión de reposo, una contratensión
producida por el movimiento de los conductores rotóricos en el campo giratorio. Con el motor en servicio, la
tensión rotórica efectiva equivale pues solamente a la diferencia entre las dos anteriores.
Si el rotor llegase a girar a la velocidad de sincronismo es evidente que ambas tensiones serían iguales (en
magnitud), con lo cual la tensión rotórica efectiva resultaría nula. En tal caso no circularía tampoco corriente
alguna por el rotor y desaparecería el par de giro. El motor trifásico funciona, pues, siempre algo rezagado con
respecto a la velocidad de sincronismo: se dice que desliza. La diferencia entre esta última y la velocidad real
del motor constituye la velocidad relativa de éste con respecto al campo. El motor trifásico es, por
consiguiente, esencialmente asíncrono. A medida que la carga aumenta y con ella la corriente rotórica, va
disminuyendo el numero de revoluciones.
Generación del campo giratorio:
El campo magnético del motor asíncrono es también un campo giratorio. En el caso de un motor trifásico está
generado por las tres corrientes desfasadas que circulan por el arrollamiento estatórico. Para que se genere el
campo giratorio es preciso que los arrollamientos estén uniformemente repartidos en la periferia del estator,
como lo están en el tiempo (es decir, en el orden de sucesión) las 3 corrientes de fase. En máquinas bipolares
el ángulo entre bobinas correspondientes de cada fase deberá ser, por consiguiente, de 120º. Las 3 corrientes
estatóricas del lugar entonces a 3 campos alternos, también desfasados 120º entre sí, cuya resultante es un
campo magnético giratorio. Como en el rotor los polos son fijos y en estator la polaridad de los campos varía
(está alimentado por corriente alterna), los polos fijos del rotor, siguen las variaciones de polaridad de los
devanados del estator. Habrá efectos de atracción y repulsión de campos magnéticos que causará la rotación
del rotor.
El tiempo correspondiente a cada posición puede deducirse a partir del ángulo girado por el campo (de 0 a
360º ). Invirtiendo dos fases se invierte el sentido de giro del campo.
Maquina síncrona:
Las máquinas síncronas están entre los tres tipos más comunes de máquinas eléctricas; las maquinas
sincrónicas son máquinas de corriente alterna que se caracterizan por tener una velocidad dependiente
directamente de la frecuencia de la red. Pueden ser monofásicas o trifásicas, especialmente en aplicaciones de
potencia; se llaman así porque trabajan a velocidad constante y frecuencia constante en condiciones de
operación estacionarias. Como la mayoría de las máquinas giratorias, una máquina síncrona es capaz de
trabajar como motor o generador e incluso como reactor o como condensador.
La operación de un generador síncrono o alternador se basa en la ley de Faraday de inducción
electromagnética y un generador síncrono trabaja de manera muy semejante a un generador de corriente
continua, en el que la generación de Fem. Se logra por medio del movimiento relativo de entre conductores y
un flujo magnético. Al colocar una espira dentro de un campo magnético y hacerlo girar, sus lados cortaran las
líneas de fuerzas de campo, induciéndose entonces una fuerza electromotriz (fem) que se puede verificar entre
los extremos del conductor de forma de espira. Se comprueba que la fem es alterna. Las dos partes básicas de
una máquina síncrona son la estructura del campo magnético, que lleva un devanado excitado por corriente
continua y la armadura. La armadura tiene con frecuencia un devanado trifásico en el que se genera la Fem. de
corriente alterna. Casi todas las máquinas síncronas modernas tienen armaduras estacionarias y estructuras de
campo giratorias. El devanado de corriente continua sobre la estructura giratoria del campo se conecta a una
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fuente externa por medio de anillos deslizantes y escobillas. Algunas estructuras de campo no tienen
escobillas, sino que tienen excitación sin escobillas por medio de diodos giratorios.
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