INTRODUCCION

Las máquinas de corriente continua y de inducción tienen un amplio rango de aplicaciones industriales tales como tracción, bombeo, control y otros. Sin embargo, la operación del sistema eléctrico de potencia requiere la conversión de grandes cantidades de energía primaria (petróleo, gas natural, agua, carbón, uranio), en energía y potencia eléctrica. La energía eléctrica puede ser transportada y convertida en otras formas de energía en forma limpia y económica. La máquina sincrónica es hoy por hoy, la más ampliamente utilizada para convertir grandes cantidades de energía eléctrica y mecánica.

La máquina sincrónica es un convertidor electromecánico de energía con una pieza giratoria denominada rotor o campo, cuya bobina se excita mediante la inyección de una corriente continua, y una pieza fija denominada estator o armadura por cuyas bobinas circula corriente alterna. Las corrientes alternas que circulan por los enrollados del estator producen un campo magnético rotatorio que gira en el entrehierro de la máquina con la frecuencia angular de las corrientes de armadura

OBJETIVO

En este trabajo de investigación el objetivo es comprender, analizar el comportamiento de las maquinas síncronas ya que para todo o para lo mas importante en nuestra vida diaria las ocupamos y no sabemos que son, como están conformadas cual es su principio de funcionamiento etc.

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ASPECTOS CONSTRUCTIVOS DE LAS MAQUINAS SINCRONAS

¿Qué es una maquina síncrona?

Una máquina síncrona es una maquina eléctrica rotativa de corriente alterna que convierte energía eléctrica en energía mecánica siendo en este caso utilizada como motor

síncrono, o bien convierte energía mecánica en energía eléctrica, siendo en este caso utilizada como [generador síncrono], o sin carga como compensador síncrono.

Las máquinas síncronas se utilizan en mayor medida como generadores de corriente alterna que como motores de corriente alterna, ya que no presentan par de arranque y hay que emplear diferentes métodos de arranque y aceleración hasta la velocidad de sincronismo. También se utilizan para controlar la potencia reactiva de la red por su capacidad para, manteniendo la potencia activa desarrollada constante, variar la potencia reactiva que absorbe o cede a la red.

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Aspectos constructivos

Estator:

El estator o parte estática, de una máquina síncrona es similar al de una máquina asíncrona. Contiene un devanado trifásico de corriente alterna denominada devanada inducida y un circuito magnético formado por apilamiento de chapas magnéticas.

El campo magnético presente en el estator de una máquina sincrónica gira con una velocidad constante. La velocidad de giro en régimen permanente está ligada con la frecuencia de la tensión en bornes y el número de pares de polos.

Donde: f Frecuencia de la red a la que está conectada la máquina P: Número de pares de polos que tiene la máquina

p: Número de polos que tiene la máquinan: Velocidad de sincronismo de la máquina

Rotor:

El rotor o parte rotativa, de una máquina síncrona es bastante diferente al de una máquina asíncrona. Contiene un devanado de corriente continua denominada devanada de campo y un devanado en cortocircuito, que impide el funcionamiento de la máquina a una velocidad distinta a la de sincronismo, denominado devanado amortiguador. Además, contiene un circuito magnético formado por apilamiento de chapas magnéticas de menor espesor que las del estator

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Figura 1.2.1 Representación grafica de un rotor completo.

Principio de funcionamiento

Como generador :

Una turbina acciona el rotor de la máquina sincrónica a la vez que se alimenta el devanado rotó rico (devanado de campo) con corriente continua. El entrehierro variable (máquinas de polos salientes) o la distribución del devanado de campo (máquinas de rotor liso) contribuyen a crear un campo más o menos senoidal en el entrehierro, que hace aparecer en los bornes del devanado estatórico (devanado inducido) una tensión senoidal. Al conectar al devanado inducido una carga trifásica equilibrada aparece un sistema trifásico de corrientes y una fuerza magneto motriz senoidal.

Como motor:

En este caso se lleva la máquina síncrona a la velocidad de sincronismo, pues la máquina síncrona no tiene par de arranque, y se alimentan el devanado rotó rico (devanado de campo) con corriente continua y el devanado estatórico (devanado inducido) con corriente alterna. La interacción entre los campos creados por ambas corrientes mantiene el giro del rotor a la velocidad de sincronismo.

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FUERZAS MAGNETOMOTRICES GIRATORIAS EN MAQUINAS TRIFASICAS

¿Que es la fuerza magneto motriz?

La fuerza magneto motriz (FMM, representada con el símbolo F) es aquella capaz de producir un flujo magnético entre dos puntos de un circuito magnético.

Consideremos que un sistema formado por tres devanados, colocados bien sea en el estator o en el rotor, de tal forma que estén desfasados 120° eléctricos en el espacio.

Cada zona rayada de la misma manera, indica un devanado distribuido de la misma fase, para que en total se cubra la periferia de la maquina. Interesa calcular la f.m.m en un punto P del entrehierro determinado por el angulo, respecto del eje del devanado AA debido a la contribucion de los tres arrollamientos, al circular por ellos un sistema de corrientes trifasicas equilibradas es decir:

Ia= Im cos w tIb=Im cos(wt-120)Ic=Im cos(wt+120°)

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Figura 1.3.1 Representación grafica de un rotor con una fuerza magneto motriz

Figura 1.3.2 Representación grafica de la onda magneto motriz.

FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA EN UNA MAQUINA ELEMENTAL DE CORRIENTE ALTERNA¿Que es la fuerza electromotriz?

La fuerza electromotriz (FEM) es toda causa capaz de mantener una diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito abierto o de producir una corriente eléctrica en un circuito cerrado.

Como básicamente un arrollamiento a colector es un arrollamiento a anillos que se conecta a las escobillas a través de las delgas que forman el colector, la fuerza electromotriz que aparece en las escobillas se pueden obtener a partir de la que se induce en un arrollamiento a anillos. En efecto si se tiene un único arrollamiento, por un lado con salida a anillos rasantes conectados a extracciones diametrales y por el otro lado conectado a un colector en el que apoyan escobillas, también diametrales, la tensión en las escobillas ee será igual al valor instantáneo de la tensión en los anillos rasantes ea cuando el eje magnético del arrollamiento a anillos que gira solidario con el mismo, coincida con el eje magnético definido por las escobillas que se fija en el espacio.

En la siguiente figura se observa que tenemos el amperímetro se encuentra conectado a una espira es de esperarse que en este no se muestra corriente alguna, porque el circuito carece de una fem. Pero mientras el imán se mueve, la aguja del amperímetro se desvía e indica que se ha creado una corriente en la bobina. La corriente que aparece recibe el nombre de corriente inducida y se dice que la crea una fuente electromotriz.

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FACTORES QUE AFECTAN LA FUERZA ELECTROMOTRIZ EN UNA MAQUINA DE CORRIENTE ALTERNA.

El flujo inductor no se reparte siempre, de una forma senoidal por el entrehierro. El devanado no se encuentra concentrado, sino que está distribuido en ranuras, a lo largo de la periferia de la máquinaLos arrollamientos no son siempre de paso diametral sino que presentan acortamientos de paso, con objeto de mejorar la onda de f.e.m. inducida

Cada uno de estos inconvenientes que aparecen en las maquinas reales introduce un factor, por el cual la fem inducida en la práctica es menor que la calculada anteriormente. De acuerdo con las diferencias apuntadas aparecen los factores de reducción correspondientes, denominados factor de forma, factor de distribución y factor de paso o acortamiento.1.-) Factor de formaEste factor aparece debido a que no tiene una distribución senoidal en el entrehierro. En el supuesto de que flujo inductor sea constante y de valor máximo aparecerá una fem cuyo valor medio, vendrá expresado por:

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Figura 1.4.1 Representación grafica de cómo es afectada la fuerza electromotriz en una maquina de corriente alterna.

2.-) Factor de distribucionEn partes anteriores se ha calculado la fem producida por un devanado concentrado y de paso diametral. En la practica el arrollamiento esta distribuido en ranuras a lo largo de toda la periferia de tal forma que las fems del bobinado van desfasadas y su suma no es aritmetica sino geometrica.

3.-) Factor de paso o acortamiento

Los devanados reales, tienen un paso acortado en vez de un paso diametral, ya que de esta forma se eliminan armónicos. Para una bobina de paso diametral le corresponde una anchura de 180° eléctricos lo cual quiere decir que si una rama está situada frente al polo norte, la otra parte de la bobina está situada frente al polo sur.

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Figura 1.4.2 Imagen grafica de valores determinados por la afectación de la fuerza electromotriz en una maquina de corriente alterna.

CONCLUSION

Para concluir este trabajo de investigación de las maquinas síncronas puedo decir que una vez definidos todos estos conceptos puedo decir el conocimiento adquirido es muy grande ya que al analizar cada uno de los punto se puede notar que cada especificación en una maquina síncrona nos ayuda a hacer nuestra vida más fácil porque de ella o de los motores dependen cada una de nuestras obras diarias.

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BIBLIOGRAFIA

http://www.csicsif.es/andalucia/modules/mod_ense/revista/pdf/Numero_26/ANDRES_A_GIL_1.pdf

http://www.nebrija.es/~cmalagon/Fisica_II/transparencias/02-Magnetismo/09-Fuerza-electromotriz.pdf

https://www.google.com.mx/#q=fuerza+magnetomotriz

http://www4.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/maq_elec2/colec1.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_s%C3%ADncrona

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http://www.die.eis.uva.es/~maquelec/documentos/OTR_001.pdf

http://mecanica.umsa.edu.bo/Libros/Lea3.pdf

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