Arranque de motor sncrono.Es evidente, entonces, que el motor
sncrono debe llevarse a una velocidad suficientemente a la
velocidad sncrona, a fin de quedar en sincronismo con el campo
giratorio, los medios con los cuales se lleva hasta la velocidad
correspondiente son: (1) un motor c.c acoplado al eje del motor
sncrono; (2) el uso de la excitatriz como motor de c.c.; (3) un
pequeo motor de induccin de, por lo menos, un par de polos menos
que el motor sncrono; (4)el uso de los devanados amortiguadores
como motor de induccin de jaula de ardilla. El primer mtodo se usa
veces en laboratorios con motores sncronos no equipados con
devanados amortiguadores. Generalmente, el motor sncrono est
pensado como motor de accionamiento de velocidad constante de
velocidad constante para el generador de c.c. Pero para llevar el
motor a sincronismo, el generador de cc se hace de c.a (apartado
7-16) como alternador. Una vez en paralelo con la alimentacin, la
maquina sncrona funciona como motor. El motor de c.c no actuara
como generador si su corriente de excitacin aumenta de manera que
su fem generada sea mayor que la tensin en barras de c.c. El
segundo mtodo es realmente igual que el primero, excepto que la
excitatriz (un generador derivacin de c.c) se hace funcionar como
motor y la maquina sncrona de c.a esta sincronizada a la fuente
c.a. El tercer mtodo en el cual se usa un motor de induccin
auxiliar con menos polos, implica el mismo procedimiento de
sincronizacin para el motor sncrono de c.a que un alternador. Se
necesita como mnimo un par de polos menos en un motor de induccin
para compensar la prdida de velocidad del motor de induccin debido
al deslizamiento.En los tres mtodos mencionados anteriormente, es
necesario, (1) que haya poca o ninguna carga sobre el motor
sncrono. (2) que la capacidad del motor de arranque (c.c o
c.a).esta comprenda entre el 5 y 10 % de la potencia nominal de
motor sncrono acoplado a l. En dicha seccin siempre se supuso que
inicialmente el motor giraba a "velocidad de sincronismo. Lo que an
no se ha estudiado es la pregunta: como llego el motor a alcanzar
la velocidad de sincronismo en primer lugar? Para entender la
naturaleza del problema del arranque, vase la figura 9-15. Esta
figura muestra un motor sincr6nicu de 60-Hz en el momento en que se
le aplica la potencia al embobinado del estator. EI rotor del motor
es estacionario y por tanto el campo magntico BR es estacionario.
EI campo magntico Bs comienza a pasar rpidamente alrededor del
motor a velocidad de sincronismo.
La figura 9-15a muestra la maquina a las t = Os, cuando BR y Bs
estn exactamente alineados. Por la ecuacin para el momento de
torsin inducido.
El momento de torsin inducido sobre el eje del rotor es cero, la
Figura 9-15b muestra la situacin a las t =1 \240 S, En tan corto
tiempo, el rotor escasamente se ha movido, pero el campo magntico
del estator ahora seala hacia la izquierda. Por la ecuacin del
momento de torsin inducido, el momento de torsin sabr el eje del
rotor est ahora en direccin contraria al sentido de las manecillas
del reloj. La figura 9-15c muestra la situacin a las t= 2/240 S. En
esa punta BR y Bs sealan en direccin contraria y Tind es igual a
cero nuevamente. A las t= 3/240 S, el campo magntico del estator
apunta ahora a la derecha y el momento de torsin resultante est en
el sentido de las manecillas del reloj.
Por ltimo, a las t = 4/240 S, el campo magntico del estator esta
nuevamente alineado con el campo magntico del rotor y Tind = 0.
Durante un ciclo elctrico, el momento de torsin primero estuvo en
el sentido contrario al de las manecillas del reloj y luego en el
mismo sentido y el momento de torsin promedio durante el ciclo
completo fue cero. Lo que le sucede al motor es que vibra
fuertemente con cada ciclo elctrico y finalmente se recalienta.
Aproximacin al arranque del motor sincrnico difcilmente se
considera satisfactorio.Los gerentes tienden a molestarse con los
empleados que queman los equipos costosos.Entonces. Cmo puede
arrancarse un motor sincrnico?Tres mtodos bsicos pueden usarse para
arrancar un motor sincrnico en forma segura:
1.- Reducir la velocidad del campo magntico del estator hasta un
valor suficientemente bajo como para que el rotor se pueda acelerar
y enganchar con l durante medio ciclo de rotacin del campo
magntico. Esto se puede hacer reduciendo la frecuencia de la
potencia elctrica. 2. Usar un motor primario externo para acelerar
el motor sincrnico hasta la velocidad de sincronismo, seguir el
procedimiento para ponerlo en paralelo y poner la maquina en lnea
como un generador. Luego, al apagar a desconectar el motor primario
harn de la maquina sincr6nica, un motor.
3. Usar embobinados amortiguadores. La funcin de los embobinados
amortiguadores y su uso en el arranque de motores se describir mas
adelante.
Arranque del motor reduciendo la frecuencia elctrica.Si los
campos magnticos del estator de un motor sincrnico giran a una
velocidad suficientemente baja, no habr problema para que el rotor
acelere y se enganche con el campo magntico del estator. La
velocidad de los campos magnticos del estator puede, entonces,
incrementarse hasta obtener la velocidad de funcionamiento,
aumentando gradualmente fe hasta su valor normal a 50- 0 60-Hz.Esta
forma de arrancar de los motores sincrnicos tiene mucho sentido,
pero tiene un grave problema: cmo se obtiene la frecuencia elctrica
variable?Los sistemas de potencia normales estn cuidadosamente
graduados a 50 0 60 Hz Ys610 hasta hace poco cualquier fuente de
voltaje de frecuencia variable tena que provenir de un generador
exclusivo para esto. Tal situaci6n era obviamente nada prctica,
excepto para circunstancias poco usuales.Hoy, las cosas han
variado. En el captulo 3 se describieron el rectificador-inversor y
el ciclo convertidor, que pueden ser utilizados para convertir
frecuencia constante de entrada en cualquier frecuencia de salida
requerida. Con el desarrollo de tales accionamientos modernos de
estado slido para el manejo de la frecuencia variable es
perfectamente posible controlar completa y continuamente la
frecuencia elctrica aplicada al motor, desde una fraccin de hertzio
hasta la frecuencia nominal total y aun por encima de ella. Si tal
unidad de manejo de frecuencia variable se incluye en un circuito
de control de motor para lograr control de velocidad, entonces
arrancar el motor sincrnico es muy fcil: sencillamente se grada la
frecuencia en un valor muy bajo para arrancar y luego se eleva
hasta la frecuencia de funcionamiento para que opere
normalmente.Cuando un motor sincrnico se opera a una velocidad
menor que la nominal, su voltaje generado ntimamente EA = K