Normalmente excitamos Máquinas Sincrónicas con DC. Pero, ¿qué pasaría si proporcionamos CA en lugar de CC en el devanado de campo de la Máquina síncrona? ¿Comenzará el motor síncrono con excitación de CA?
Normalmente excitamos Máquinas Sincrónicas con DC. Pero, ¿qué pasaría si proporcionamos CA en lugar de CC en el devanado de campo de la Máquina síncrona? ¿Comenzará el motor síncrono con excitación de CA?
Imagine que un motor síncrono funciona como un motor de inducción: puede hacerlo fácilmente cortocircuitando los anillos de deslizamiento del rotor. Cuando se enciende por primera vez, el motor genera toneladas de torsión porque la inducción en el rotor es de 50 Hz y esto genera un campo que hace que el motor comience a girar. A medida que gira, la "frecuencia de deslizamiento" disminuye cada vez más hasta alcanzar unos pocos Hz; alcanza un punto de equilibrio cercano a la velocidad sincrónica (pero por debajo).
Si mantuviera el rotor fijo mecánicamente para que no pudiera girar, la inducción del rotor sería masiva y a 50 Hz: esto es lo que está preguntando su pregunta: se quemaría.
Si la frecuencia de CA aplicada a los devanados del rotor y del estator es la misma, el motor consumirá algo de energía y la convertirá en calor. El resultado depende del enfriamiento, la resistencia y el voltaje aplicado de los devanados.
Si las frecuencias son diferentes, el motor sincronizado se convertirá en una máquina síncrona de doble alimentación, y será estable girando a dos frecuencias: f1-f2 y f1 + f2 (donde f1 y f2 son la frecuencia de CA del estator y el rotor ).
Una máquina de doble alimentación requiere un rotor polifásico, mientras que el rotor en una máquina síncrona normalmente solo está enrollado en un eje (son efectivamente monofásicos). Para lograr una diferencia de frecuencia, es necesario tener un flujo magnético giratorio tanto en el rotor como en el estator, pero el flujo solo puede disminuir a 0 e invertir en el rotor a menos que esté enrollado en los ejes q y d (lo que significa que es polifase). En resumen, una máquina sincrónica normal no se puede utilizar como una máquina de inducción de doble alimentación.
Para responder a la pregunta original, es posible aplicar CA tanto en el rotor como en el estator de una máquina síncrona, siempre que la corriente que fluye en las bobinas no exceda la clasificación de la bobina, pero no hay beneficio para hacerlo Proporcionar una corriente de CA al campo causaría que invierta los polos a la frecuencia de excitación, lo que podría causar inestabilidad durante la operación normal, pero no proporcionar ningún beneficio o ayuda para el arranque.
Dicho esto, sería muy difícil aplicar una CA de 50 o 60 Hz al rotor en una máquina síncrona. La inductancia del rotor en una máquina de este tipo suele ser del orden de 1 H o más (según el tamaño del motor), por lo que la impedancia para conducir a 50Hz sería aproximadamente 300 Ohms mientras que la impedancia a 60Hz sería aproximadamente 377 Ohmios Esto significa que conducir a 377 VCA a 60 Hz resultaría en aproximadamente 1 A de corriente alterna en el rotor. Las corrientes de rotor para una máquina síncrona con una inductancia del rotor de 1 H tenderían a correr más cerca de 10 DC, por lo que la CA impresa haría una pequeña diferencia.
Acerca de 2009, TECO me informó que podían usar el arranque VFD en un motor síncrono, pero tuvieron que cambiar la excitación a CA. El proyecto no fue financiado por lo que nunca fue más lejos.
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