Las máquinas y motores síncronos son maquinaria eléctrica vital en el uso de aplicaciones industriales y de generación de energía.
En este artículo informativo, veremos más de cerca las máquinas y los motores síncronos, investigando qué son, cómo funcionan, cuáles son sus aplicaciones y las ventajas y desventajas de emplearlos. Discutiremos el diseño y operación de estas máquinas, enfatizando las distinciones entre máquinas síncronas y motores síncronos destacando en su aplicación loscoches eléctricos
Además, veremos las aplicaciones en las que las máquinas y los motores síncronos se emplean ampliamente, así como los aspectos que los hacen adecuados para estos usos.
¿Qué son las máquinas y motores síncronos?
Las máquinas y motores síncronos son máquinas eléctricas que funcionan según el principio de inducción electromagnética. Se utilizan para una variedad de áreas, como ya veremos más adelante, incluida la generación de energía, operaciones industriales y vehículos eléctricos.
En general, las máquinas y motores síncronos son más eficientes que las máquinas y motores de inducción; sin embargo, son más costosos y necesitan sistemas de control más complicados. Siguiendo este artículo encontrarás más ventajas y desventajas.
Máquinas síncronas
Una máquina síncrona se compone de un estator fijo y un rotor giratorio. Cuando se conecta a una fuente de alimentación de corriente alterna, los devanados trifásicos del estator generan un campo magnético giratorio.
El rotor cuenta con devanados trifásicos alimentados por una fuente de corriente continua.
Cuando el campo magnético del estator gira, genera un voltaje en los devanados del rotor, creando un campo magnético que interactúa con el campo del estator para producir un par. El rotor gira a la misma velocidad que el campo magnético giratorio, lo que da lugar al término “máquina síncrona”.
Motores síncronos
Un motor síncrono es una máquina síncrona que sirve como motor en lugar de generador. Los motores síncronos se emplean con frecuencia en aplicaciones que requieren una velocidad constante y una gran eficiencia, como operaciones industriales y automóviles eléctricos.
¿Cómo funcionan las máquinas y motores síncronos?
Una máquina síncrona está compuesta por un rotor y un estator. El rotor está formado por una serie de electroimanes, también conocidos como devanados de campo, que generan un campo magnético cuando son alimentados por corriente continua.
El estator tiene devanados de armadura que son alimentados por una fuente de corriente alterna. Cuando el rotor gira, el campo magnético que genera interactúa con el campo magnético creado por el estator, provocando que se genere un voltaje de corriente alterna en los devanados del inducido.
Este voltaje inducido genera una corriente alterna (corriente CA) que viaja a través de los devanados del inducido y genera un campo magnético que interactúa con el campo magnético del rotor, creando un par que hace girar el rotor.
–El siguiente video puede servir de ayuda para comprender con más detalle cómo funciona un motor de este tipo:
Un motor síncrono funciona con los mismos principios que una máquina síncrona, pero como motor en lugar de generador. El rotor de un motor síncrono también comprende devanados de campo, pero el estator tiene devanados trifásicos que están acoplados a una fuente de alimentación de CA.
Cuando se aplica un voltaje de corriente alterna a los devanados del estator, se genera un campo magnético giratorio que interactúa con el campo magnético creado por los devanados de campo del rotor. Este contacto genera par, lo que hace que el rotor gire a la misma velocidad que el campo magnético giratorio del estator.
Ventajas de las máquinas y motores síncronos
• Alta eficiencia: en general, las máquinas y motores síncronos son más eficientes que las máquinas y motores de inducción.
• Velocidad constante: debido a que las máquinas y los motores síncronos funcionan a un ritmo constante, son ideales para aplicaciones que requieren una velocidad constante, como la generación de energía y las operaciones industriales.
• Control de precisión: las máquinas y los motores síncronos se pueden controlar con precisión utilizando sistemas de control complicados, lo que los hace apropiados para aplicaciones que requieren un control de precisión.
• Bajo mantenimiento: debido a que las máquinas y motores síncronos se construyen de manera simple, requieren menos mantenimiento que otros tipos de maquinaria eléctrica.
Desventajas de las máquinas y motores síncronos
• Alto costo: suelen ser más costosos que las máquinas y motores de inducción.
• Complejidad: las máquinas y motores síncronos necesitan sistemas de control más complicados que otros tipos de maquinaria eléctrica.
• Problemas de arranque: tienen problemas para arrancar por sí solos y deben ser alimentados por una fuente externa.
• Sensibilidad a los cambios de carga: son sensibles a las variaciones de carga, lo que puede hacer que pierdan la sincronización y pierdan su velocidad constante.
Aplicaciones de las máquinas y motores síncronos
Las máquinas y motores síncronos se utilizan en muchos sectores, incluida la generación de energía, las operaciones industriales y los vehículos eléctricos.
“En sus primeros coches eléctricos, Tesla empleaba motores de corriente alterna asíncronos o de inducción, los que inventó Nikola Tesla, a quien la compañía debe su nombre. Si bien eran motores robustos, el fabricante decidió cambiar a motores síncronos de corriente continua con imanes permanentes en el Model 3 y, a partir de ahí, en el resto de la gama, incluidos el Model S y el Model X.”
Fuente: https://www.hibridosyelectricos.com/coches/secretos-eficiente-motor-electrico-tesla-video_68937_102.html
Las máquinas síncronas se emplean en operaciones industriales en aplicaciones tales como compresores, bombas y transportadores.
Son los preferidos en dichas aplicaciones debido a su velocidad constante y control de precisión, lo que ayuda a garantizar una producción continua y una buena calidad del producto.
Los motores síncronos, por su parte, se utilizan en automóviles eléctricos para brindar una excelente eficiencia y un control preciso sobre la velocidad del vehículo.
Se ven con frecuencia en vehículos híbridos y eléctricos, autobuses y trenes.
Otras aplicaciones para máquinas y motores síncronos incluyen trenes de levitación magnética, sistemas de aire acondicionado y aplicaciones militares.
Los generadores síncronos, de los cuales no hemos hablando en este post, se utilizan en instalaciones de energía a gran escala para generar electricidad eléctrica.
Por su gran eficiencia y velocidad constante, se eligen sobre otros tipos de generadores.
Se emplean ampliamente en instalaciones de energía hidroeléctrica y térmica, así como en parques eólicos.
El futuro de las máquinas y motores síncronos
Los generadores síncronos seguirán desempeñando un papel importante en las instalaciones de energía eólica e hidroeléctrica a gran escala en el ámbito de las energías renovables.
A pesar de esto, a medida que crece el uso de recursos energéticos dispersos, como la energía solar fotovoltaica, también lo hará la demanda de generadores más pequeños y eficientes que puedan operar en conjunto con estas fuentes.
Se prevé que los automóviles eléctricos e híbridos tengan una gran demanda en el sector automotriz. Los motores síncronos ya se utilizan ampliamente en vehículos eléctricos e híbridos, y se prevé que su popularidad crezca en el futuro.
Los fabricantes también están investigando el uso de máquinas y motores síncronos en varios modos de transporte, incluidos trenes, barcos y aviones.
Debido a su velocidad y ritmo constante, se proyecta que las máquinas y motores síncronos continúen desempeñando un papel importante en el campo de la automatización por lo menos algunos años más.
El creciente uso de las tecnologías de la Industria 4.0, como el Industrial Internet of Things (IIoT) y la inteligencia artificial, requerirá sistemas de control cada vez más sofisticados, capaces de manejar operaciones complicadas en tiempo real.
