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¿Cuál es la diferencia entre motores síncronos y asíncronos (motores de inducción)?
Un motor eléctrico es una máquina que convierte la energía eléctrica en energía mecánica para realizar un movimiento mecánico. Estos motores pueden diseñarse para funcionar con corriente alterna (CA) o corriente continua (CC). Los motores de CA se clasifican en dos tipos. Motores síncronos y asíncronos. Ambos tienen algunas similitudes como la estructura, pero son muy diferentes en funcionamiento y rendimiento.
Antes de entrar en la lista de diferencias entre motores síncronos y asíncronos, hablemos de los conceptos básicos y cómo funcionan. Para una explicación clara, puede conocer la diferencia entre la energía monofásica y trifásica en lo que respecta a la operación de motores de CA monofásicos y trifásicos.
¿Cómo funcionan los motores de corriente alterna?
Como puede ver en nuestro artículo anterior, Diferencias entre motores de CA y CC, los motores de CC funcionan según el principio de un campo magnético que actúa sobre un conductor que transporta corriente sujeto a una fuerza mecánica. Donde el estator produce un campo magnético estático y el rotor, que consta de múltiples devanados, transporta la corriente continua de entrada.
En los motores de corriente alterna, se utiliza el concepto de campo magnético rotatorio RMF. El estator está formado por múltiples devanados y produce un campo magnético cambiante cuando se le suministra una corriente alterna de entrada. Este campo magnético gira alrededor del rotor.
Un rotor hecho de conductores enrollados o de circuito cerrado conduce la corriente a través de la inducción o de un suministro de corriente externo para crear su propio campo magnético. El campo magnético producido por el rotor interactúa con el campo magnético giratorio y comienza a girar en esa dirección.
La diferencia relativa entre el campo giratorio del estator y la velocidad del rotor se denomina deslizamiento. Si el motor tiene deslizamiento cero o el rotor tiene la misma velocidad de rotación que el campo giratorio del estator, el motor se denomina motor síncrono de CA. Cuando un motor de CA tiene deslizamiento o una diferencia entre la velocidad del campo del estator y el rotor, el motor se denomina motor asíncrono. Para obtener más información sobre los diferentes tipos de motores, consulte mis publicaciones anteriores sobre motores BLDC (CC sin escobillas), motores paso a paso y servomotores.
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motor sincrónico
Como sugiere el nombre, un motor síncrono tiene un rotor diseñado para girar a la misma velocidad que el campo magnético giratorio del estator. velocidad de sincronización.
El estator genera un campo magnético giratorio cuando se alimenta con corriente alterna. Los rotores pueden diseñarse para generar su propio campo magnético. Fuente de alimentación de CC externa anillo deslizante o imán permanente.
El rotor está diseñado para producir polos que son iguales o un múltiplo entero de los polos del estator. Cuando el estator y el rotor están energizados, el campo magnético del rotor se bloquea en el campo magnético giratorio del estator y gira a la velocidad exacta del campo magnético del estator.
Debido a la inercia, los motores síncronos no arrancan inmediatamente a velocidad síncrona (campo magnético giratorio).De ahí el devanado adicional llamado “”bobinado amortiguador” se utiliza para proporcionar el par de arranque. Funciona como un motor de inducción al arrancar.Entonces el motor síncrono es no espontáneorequiere un mecanismo de puesta en marcha adicional.
Ya sea motores energizados individualmente o motores desenergizados. Es decir, el primero requiere una fuente de alimentación de CC separada para energizar los devanados del rotor para generar un campo magnético, mientras que el segundo representa un motor síncrono diseñado de tal manera que el rotor es magnetizado y girado por un campo magnético giratorio del estator. Y.
El rotor de un motor síncrono gira a una velocidad síncrona que depende de la frecuencia de alimentación y de los polos de los devanados del estator. Por lo tanto, la velocidad del motor no cambia con la carga. Cambiar la velocidad de un motor síncrono requiere cambiar la frecuencia de la fuente de alimentación. Esto se logra usando un VFD (Variable Frequency Drive).
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El nombre de un motor asíncrono sugiere que la velocidad del rotor es asíncrona con la velocidad de rotación del campo magnético del estator. Para ser precisos, el rotor de un motor asíncrono gira a una velocidad relativamente más lenta que el estator RMF. Esto se debe a que hay un deslizamiento entre las velocidades del estator y del rotor.
El rotor de un motor asíncrono es una jaula de rotor bobinado. Los rotores de jaula de ardilla se construyen con barras de cobre pesadas conectadas en los extremos mediante anillos conductores que se cortan eléctricamente. Los rotores bobinados consisten en múltiples devanados sobre un núcleo laminado de acero.
El campo magnético giratorio del estator produce una corriente inducida en el rotor. Esta corriente inducida fluye a través del rotor y crea su propio campo magnético. De acuerdo con la ley de Lenz, este campo del rotor intentará contrarrestar lo que lo está creando y eliminarlo alcanzando la velocidad del estator RMF (velocidad sincrónica). El rotor luego gira en la dirección del estator RMF. Como funciona en principio por inducción, por lo tanto Los motores asíncronos también se conocen como motores de inducción..
Los motores de inducción nunca funcionan a velocidad síncrona, pero siempre son más lentos que la velocidad síncrona y dependen del deslizamiento del motor. La razón es que la diferencia en los campos magnéticos entre el estator y el rotor provoca una corriente inducida en el rotor. Si está funcionando a velocidad síncrona, significa que el rotor está bloqueado magnéticamente y no hay diferencia entre los campos del estator y del rotor. Por lo tanto, no hay flujo magnético para inducir corriente en el rotor. Dado que se requiere flujo magnético para un motor de inducción, debe funcionar a una velocidad más lenta que la velocidad síncrona.
Un rotor de jaula de ardilla es un diseño más simple en el que la corriente inducida fluye a través de una varilla de cobre. Los rotores bobinados permiten al usuario variar la corriente del rotor durante el arranque, como se usa en los “arrancadores de motor”. El objetivo es arrancar el motor de forma segura reduciendo la enorme corriente de arranque consumida por el motor de inducción. Esto se hace comúnmente conectando una resistencia variable en serie con el devanado del rotor a través de un anillo deslizante.
La velocidad de un motor asíncrono depende del deslizamiento del motor, que varía con la carga y la resistencia del rotor. En otras palabras, la velocidad de un motor de inducción puede variar con la carga o utilizando diferentes resistencias del rotor.
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Diferencia entre motores síncronos y asíncronos
La siguiente tabla muestra las principales diferencias entre los motores síncronos y asíncronos (de inducción).
| motor sincrónico | motor asincrónico |
| Un motor síncrono es un tipo de motor de CA que funciona a velocidad síncrona. | Un motor asíncrono es un tipo de motor de CA que funciona a una velocidad más lenta que su velocidad síncrona. |
| Funciona según el principio de enclavamiento magnético entre los campos del rotor y del estator. | Funciona según el principio de inducción electromagnética entre el estator y el rotor. |
| Sin deslizamiento. Es decir, el deslizamiento de un motor síncrono es 0. | Los motores de inducción tienen deslizamiento, que siempre es mayor que cero. |
| La velocidad del motor depende de la frecuencia de la red y del número de polos del estator. NORTE.s = 120pedo /PAG | La velocidad del motor depende de la carga, la resistencia del rotor y el deslizamiento s. Siempre más lento que la velocidad síncrona. norte = nortes (1 segundo) norte < nortes |
| La velocidad no cambia a medida que cambia la carga conectada al motor. | La velocidad cambiará a medida que cambie la carga del motor. |
| Se requiere un devanado adicional para arrancar el motor, no arranque automático. | Los motores asíncronos son de arranque automático y no requieren mecanismos adicionales. |
| El rotor requiere un suministro de corriente adicional. | Los rotores de motores de inducción no requieren suministros adicionales. |
| Un motor síncrono excitado por separado requiere una fuente de CC adicional para alimentar los devanados del rotor. | No se necesita salsa adicional. |
| También necesita anillos colectores y escobillas para suministrar CC a los devanados del rotor. | No se requiere un anillo colector, pero el tipo de devanado puede usar un anillo colector para controlar la velocidad. |
| La velocidad del motor se controla solo variando la frecuencia de suministro a través del VFD. | La velocidad del motor se puede controlar usando una resistencia de rotor variable, similar a los dispositivos VFD. |
| El suministro de voltaje de entrada no cambia la velocidad o el par del motor síncrono. | Se puede usar un suministro de voltaje de entrada para variar el par y la velocidad del motor. |
| Las fluctuaciones en la tensión de red no afectan al funcionamiento del motor síncrono. | Las fluctuaciones en la tensión de red afectan a su velocidad y funcionamiento. |
| El costo inicial es más alto que el de un motor de inducción. | Los motores de inducción son económicos. |
| La operación es complicada. | Fácil de operar y fácil de usar. |
| Si proporciona buena eficiencia y precisión. | No son tan eficientes como los motores síncronos. |
| Fácil de operar a velocidades muy bajas con VFD. | Maniobrar a bajas velocidades es bastante difícil. |
| Por lo general, funciona mejor a velocidades bajas por debajo de 300 rpm. | Ideal para operar a velocidades superiores a 600 rpm. |
| Al ajustar la excitación, se puede operar con factor de potencia atrasado, adelantado o unitario. | Los motores asíncronos o de inducción siempre funcionan con un factor de potencia retrasado. |
| También se puede usar para mejorar el factor de potencia al mismo tiempo usándolo para aumentar el factor de potencia. | No se puede utilizar para la corrección del factor de potencia, sino solo para impulsar cargas mecánicas. |
| Dado que opera a una velocidad constante, el consumo de corriente fluctúa cuando la carga fluctúa abruptamente. | Los motores de inducción no tienen tal fenómeno. |
La conclusión de este artículo es que los motores síncronos son eficientes pero costosos y se utilizan para aplicaciones de rpm ultrabajas mientras proporcionan corrección del factor de potencia. Los motores de inducción, por otro lado, se utilizan para aplicaciones de velocidad variable y altas revoluciones, a la vez que son más económicos y fáciles de operar.
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