Nos sistemas elétricos, usamos tanto nas indústrias, centrais Elétricas ou necessidades domésticas, motores e geradores tornaram-se uma coisa comum. Com a demanda por sistemas de alta eficiência energética e menor consumo de energia, vê-se a invenção de novos modelos desses dispositivos elétricos. O fator de cálculo básico para a operação confiável de motores e geradores é o Fator de potência . É a proporção da potência aplicada sobre a potência necessária. Normalmente, o total de energia consumido nas indústrias e fábricas é calculado com base no fator de potência. Portanto, o fator de potência deve sempre ser mantido na unidade. Mas, devido ao aumento da potência reativa nesses dispositivos, o fator de potência diminui. Para manter o fator de potência na unidade, muitos métodos são introduzidos. O conceito de motor síncrono é um deles.
O que é motor síncrono?
A definição de motor síncrono afirma que ”Um Motor AC em que no estado estacionário, a rotação do eixo está em sincronia com a frequência da corrente aplicada ”. O motor síncrono funciona como um motor CA, mas aqui o número total de rotações feitas pelo eixo é igual ao múltiplo inteiro da frequência da corrente aplicada.
Motor síncrono
O motor síncrono não depende da corrente de indução para funcionar. Nestes motores, ao contrário do motor de indução, eletroímãs CA multifásicos estão presentes no o Estado r , que produz um campo magnético giratório. Aqui o rotor é um ímã permanente que é sincronizado com o campo magnético giratório e gira em sincronia com a frequência da corrente aplicada a ele.
Projeto de motor síncrono
Estator e rotor são os componentes principais do motor síncrono. Aqui, a estrutura do estator tem uma placa envolvente à qual barras de teclas e nervuras circunferenciais são fixadas. Rodapés, montagens de quadro são usados para apoiar a máquina. Para excitar os enrolamentos de campo com DC, anéis coletores e escovas são usados.
Rotores cilíndricos e redondos são usados para aplicações de 6 pólos. Rotores de pólo salientes são usados quando uma quantidade maior de pólos é necessária. A construção do motor síncrono e do alternador síncrono são semelhantes.
Princípio de funcionamento do motor síncrono
O funcionamento dos motores síncronos depende da interação do campo magnético do estator com o campo magnético do rotor. O estator contém enrolamentos trifásicos e é alimentado com energia trifásica. Assim, o enrolamento do estator produz um campo magnético rotativo trifásico. A alimentação DC é fornecida ao rotor.
O rotor entra no campo magnético giratório produzido pelo enrolamento do estator e gira em sincronização. Agora o velocidade do motor depende da frequência da corrente fornecida.
A velocidade do motor síncrono é controlada pela frequência da corrente aplicada. A velocidade de um motor síncrono pode ser calculada como
Ns = 60f / P = 120f / p
onde, f = frequência da corrente AC (Hz)
p = número total de pólos por fase
P = número total de pares de pólos por fase.
Se a carga maior do que a carga de ruptura for aplicada, o motor será dessincronizado. O enrolamento do estator trifásico oferece a vantagem de determinar o sentido de rotação. No caso de enrolamento monofásico, não é possível derivar a direção de rotação e o motor pode partir em qualquer uma das direções. Para controlar o sentido de rotação nesses motores síncronos, são necessários arranjos de partida.
Métodos de partida do motor síncrono
O momento de inércia do rotor interrompe a partida automática dos motores síncronos de grande porte. Devido a esta inércia do rotor, não é possível para um rotor entrar em sincronia com o campo magnético do estator no momento em que a energia é aplicada. Portanto, algum mecanismo adicional é necessário para ajudar o rotor a ser sincronizado.
O enrolamento de indução está incluído nos motores grandes que geram o torque necessário para a aceleração. Para motores muito grandes, para acelerar a máquina descarregada, o motor pônei é usado. Alterando a frequência da corrente do estator, os motores operados eletronicamente podem acelerar mesmo a partir da velocidade zero.
Para motores muito pequenos, quando o momento de inércia do rotor e a carga mecânica são desejavelmente pequenos, eles podem partir sem qualquer método de partida.
Tipos de motor síncrono
Dependendo do método de magnetização do rotor, existem dois tipos de motores síncronos -
- Não animado.
- Corrente contínua Excitado.
Motor não excitado
Nestes motores, o rotor é magnetizado pelo campo externo do estator. O rotor contém um campo magnético constante. Aço de alta retenção, como aço cobalto, é usado para fazer o rotor. Eles são classificados como motores de ímã permanente, relutância e histerese.
- Em motores síncronos de ímã permanente, um ímã permanente é usado junto com aço para o projeto do rotor. Eles têm um campo magnético constante no rotor, portanto, o enrolamento de indução não pode ser usado para a partida. Sendo usados como motores de elevador sem engrenagens.
Motor Síncrono de Imã Permanente
- No motor de relutância, o rotor é feito de aço fundido com pólos salientes. Para minimizar as ondulações de torque, os pólos do rotor são menores do que os pólos do estator. Contém o enrolamento em gaiola de esquilo para fornecer torque de partida ao rotor. Usado em aplicações de instrumentação.
- Os motores de histerese são motores de partida automática. Aqui, o rotor é um cilindro liso feito de aço cobalto magneticamente duro de alta coercividade. Esses motores são caros e são usados onde uma velocidade constante precisa é necessária. Geralmente usado como servomotor.
Motor Excitado por Corrente DC
Aqui, o rotor é excitado usando a corrente CC fornecida diretamente pelos anéis coletores. Indução CA e retificadores também são usados. Geralmente são de tamanhos grandes, como maiores que 1 cavalo-vapor, etc.
Motor Excitado por Corrente DC
Aplicações de motores síncronos
usualmente, motores síncronos são usados para aplicações onde uma velocidade precisa e constante é necessária. As aplicações de baixa potência desses motores incluem máquinas de posicionamento. Eles também são aplicados no robô atuadores . Moinhos de bolas, relógios, toca-discos de toca-discos também fazem uso de motores síncronos. Além desses motores também são usados como servomotores e máquinas de cronometragem.
Esses motores estão disponíveis em uma faixa de tamanho de ferradura fracionada a uma faixa de tamanho industrial de alta potência. Embora sejam usados em tamanhos industriais de alta potência, esses motores desempenham duas funções importantes. Um é como um meio eficiente de converter energia AC em energia mecânica e o outro é Correção do fator de potência . Qual aplicação de servomotor você encontrou?
