¿Por qué los motores síncronos no arrancan automáticamente?

Answer 1

Gracias A2A

Los motores síncronos están doblemente excitados. Uno es el suministro trifásico dado al estator y otro es la excitación de CC dada al rotor del motor.

La CA trifásica al estator produce un campo magnético giratorio (RMF) en el entrehierro, que gira a la velocidad síncrona Ns dada como

Ns = (120 * f) / P

La CC se da al rotor, que produce polos magnéticos fijos.

Considere la máquina síncrona de dos polos,

Deje, en medio ciclo positivo, los polos producidos por el estator son como se muestra en la primera fig. Estos polos están girando a velocidad síncrona. (asuma en el sentido de las agujas del reloj como se representa, pero la dirección depende de la secuencia de fase de suministro). Los polos del rotor son fijos, no alteran sus posiciones ya que están excitados por el suministro constante de CC. Si consideramos el primer caso donde el flujo del rotor produce el polo como se indicó anteriormente. Los polos del estator y del rotor se enfrentan entre sí y son similares, por lo tanto, se repelerán entre sí, por lo tanto, la fuerza se extiende sobre el rotor en sentido antihorario como se muestra. El par ejercido permite que sea ‘-T’ (negativo en sentido antihorario)

En el semiciclo negativo, los polos del estator intercambian su posición (en una frecuencia de 10 mseg / 50 Hz supuesta), pero los polos del rotor no pueden girar ya que tienen inercia y fricción. Como este tiempo (10 ms) es demasiado pequeño para responder al par. Por lo tanto, en el ciclo negativo, los polos del estator cambiaron pero los polos del rotor siguen siendo los mismos, ahora la fuerza ejercida sobre el rotor está en la dirección opuesta. El par se da como ‘+ T’ (positivo para el par en el sentido de las agujas del reloj)

Cabe señalar que el suministro no cambia, también en ambos casos el motor es el mismo, por lo que el par de magnitud.

Por lo tanto, en un ciclo completo, el par promedio ejercido sobre el rotor es,

Tavg. = -T + T

Tavg. = 0

Por lo tanto, el rotor no pudo experimentar un par neto en él.

Por lo tanto, el motor no arranca.

El motor puede arrancarse por medios externos, esto ya se ha explicado brevemente en las siguientes respuestas:

La respuesta de Shivratna Pandit a ¿Por qué la velocidad del motor síncrono permanece constante incluso bajo carga variable?

La respuesta de Shivratna Pandit a ¿Por qué un motor síncrono es doblemente excitado?

Imagen cortesía: imágenes de Google

Las sugerencias son siempre bienvenidas.

Answer 2

Consideremos primero un motor de inducción trifásico y veamos cómo gira. Un suministro trifásico dado a la armadura del motor de inducción produce un campo magnético giratorio. Este campo magnético giratorio gira a velocidad síncrona Ns = (120xf) / P

Este campo magnético giratorio se une a las bobinas del rotor e induce voltaje que a su vez produce corriente en el rotor. El rotor portador de corriente que se coloca en un campo magnético experimenta un par y, por lo tanto, comienza a girar en la dirección del campo magnético giratorio.

Por lo tanto, vemos que el motor de inducción se inicia automáticamente. No requiere ningún medio externo para rotar.

Ahora consideramos un motor síncrono trifásico. Un suministro trifásico se da a la armadura del motor síncrono, produce un campo magnético giratorio. Sin embargo, en este caso, el rotor tiene su propio campo producido por una corriente continua que fluye a través del devanado del rotor. ¿Por qué los motores de inducción trifásicos son de arranque automático pero los motores síncronos trifásicos no?

Answer 3

Casi todos los motores síncronos son de arranque automático. Arrancan y aceleran como un motor de inducción utilizando un devanado de jaula de ardilla. Luego, a medida que el rotor se acerca a la velocidad síncrona, el voltaje del campo se aplica a los devanados del campo del rotor que produce un campo magnético resultante y esto acelera aún más el rotor hasta que se sincroniza con el campo del estator que gira a velocidad síncrona.

Este diagrama muestra las características principales de construcción para tres rotores de motor síncrono diferentes:

La jaula de ardilla es el devanado que funciona como el iniciador de inducción. Consiste en muchas barras de rotor longitudinales paralelas que están conectadas entre sí en cada extremo mediante un cortocircuito en los anillos finales. Parece una jaula cilíndrica redonda de barras paralelas conectadas por anillos extremos.

Cuando los devanados del estator (no mostrados aquí) son excitados por una fuente de voltaje trifásica de un sistema de corriente alterna (AC), se forma un campo magnético giratorio en el espacio de aire entre el estator y el rotor. Cuando el flujo magnético atraviesa las barras del rotor, induce una corriente que fluye a través de las barras hacia los anillos finales y luego de regreso a través de las barras del rotor del polo opuesto (para cada conjunto de polos magnéticos formados por los devanados del estator) para completar un circuito de corriente – El camino de regreso. El flujo de corriente del rotor produce un campo magnético contrario (opuesto) en el rotor que se induce solo cuando el rotor viaja más lento que la velocidad sincrónica del campo del estator. Estos dos campos se juntan y crean el par que acelera la masa del rotor.

Sin el devanado de la jaula de ardilla, el rotor no podría acelerarse porque los devanados de campo solo están diseñados para flujo de corriente continua (CC) y cuando el rotor viaja más lento que la velocidad síncrona, la corriente inducida del rotor es CA con una frecuencia igual al deslizamiento frecuencia de frecuencia, que es la diferencia de frecuencia entre el campo del estator y el campo del rotor.

En el instante en que se arranca el motor por primera vez, la frecuencia del rotor es igual a la frecuencia (síncrona) del sistema. A medida que el rotor acelera, la frecuencia del rotor disminuye a medida que aumenta la velocidad del eje. Cuando el campo principal se energiza y el rotor se pone en marcha, la corriente y la frecuencia de la jaula de ardilla pasan a cero.

Por lo tanto, no es posible arrancar un motor síncrono aplicando solo el campo de CC porque la frecuencia de arranque es la frecuencia de deslizamiento variable y el devanado de campo y el excitador solo están diseñados para el flujo de corriente CC. Es necesario un devanado de jaula de ardilla para transportar la corriente alterna del rotor que tiene una frecuencia de deslizamiento decreciente durante el período de arranque y aceleración.

Answer 4

Cuando las corrientes trifásicas fluyen en el devanado trifásico en el estator de un motor síncrono, se establece un campo magnético que gira sincrónicamente. si el rotor es estacionario, entonces la velocidad relativa entre el campo del rotor parado y el campo del estator giratorio es igual a la velocidad síncrona. en consecuencia, el ángulo de torque entre los polos del estator giratorio y los polos del rotor estacionario es una función del tiempo. el par electromagnético varía sinusoidalmente con el tiempo, se invierte durante cada medio ciclo y, por lo tanto, el valor promedio del par electromagnético durante un ciclo completo es cero.

Para otra forma de describir, con corrientes trifásicas en el devanado de armadura trifásico; Los polos N, S giran a velocidad síncrona. en el instante, los polos del estator N, S atraen los polos estacionarios del rotor S, N, lo que produce un par en el sentido de las agujas del reloj (solo imagine un rotor redondo) en el rotor para un sistema de suministro de 50 Hz, los polos del estator ocupan la posición de manera que el estator N , Los polos S repelen el rotor estacionario N, polos S, produciendo así un par en sentido antihorario. pero poco después de un ciclo (0.01 segundos), el rotor instó a girar en sentido horario. El rotor debido a su inercia no puede responder a tales reversiones rápidas de par electromagnético, por lo tanto, el rotor permanece parado, lo que demuestra que en un motor síncrono, el par de arranque neto es cero.

De modo que el rotor debe elevarse a una velocidad igual a la velocidad de campo del estator giratorio para la producción de par electromagnético en estado estable. Esto puede lograrse por algunos medios externos (generalmente motor de inducción y máquina de CC que está mecánicamente acoplada con un motor síncrono).

por ejemplo: si el motor síncrono está acoplado con una máquina de CC, entonces la máquina de CC se ejecuta primero como un motor de CC. El motor principal, que ahora funciona como generador síncrono, se sincroniza con el sistema de suministro trifásico de la manera habitual. Si el motor de CC está ahora apagado, el motor principal comienza a funcionar como un motor síncrono.

Answer 5

Considere el campo magnético giratorio como equivalente a la rotación física de dos polos del estator N1 y S1.

Considere un instante cuando dos polos están en una posición en la que el eje magnético del estator es vertical, a lo largo de AB como se muestra en la Fig. 1 (a).

En este instante, los polos del rotor se colocan arbitrariamente como se muestra en la figura 1.

En este instante, el rotor está estacionario y, a diferencia de los polos, intentará atraerse entre sí. Debido a esto, el rotor estará sujeto a un par instantáneo en sentido antihorario como se muestra en la Fig. 1 (a). Ahora los polos del estator están girando muy rápido, es decir, a una velocidad de Ns rpm. Debido a la inercia, antes de que el rotor gire apenas en el sentido del par en sentido antihorario, al que está sujeto, los polos del estator cambian de posición. Considere un período de medio período instantáneo en el que los polos del estator estén invertidos exactamente pero debido a la inercia, el rotor no puede girar desde su posición inicial. Esto se muestra en la Fig. 1 (b).

En este instante, debido a los polos diferentes que intentan atraerse entre sí, el rotor estará sujeto a un par en el sentido de las agujas del reloj. Esto tenderá a rotar el rotor en la dirección del campo magnético giratorio. Pero antes de que esto suceda, los polos del estator cambian nuevamente su posición invirtiendo la dirección del par ejercido sobre el rotor.

Punto clave : Como resultado, el par promedio ejercido sobre el rotor es cero. Y, por lo tanto, el motor síncrono no se inicia automáticamente.

Nota : ¿La pregunta es obvia que sucederá si por casualidad la posición del rotor es de tal manera que los polos del rotor y del estator se enfrentan entre sí? Pero debido a la gran inercia del rotor, el rotor no puede girar junto con los polos del estator. Por lo tanto, nuevamente se crea la diferencia de posición de los ejes magnéticos y el rotor se somete a un par de inversión rápida. Esto se debe a que la velocidad con la que gira el campo magnético giratorio es tan alta que no puede girar el rotor desde su posición inicial, debido a la inercia del rotor. Entonces, en cualquier caso, cualquiera que sea la posición de arranque del rotor, el motor síncrono no se inicia automáticamente.

GRACIAS

Answer 6

En caso de motor síncrono, el estator se suministra con alimentación trifásica. Debido a este suministro, se genera un campo magnético giratorio que gira a la velocidad de la velocidad síncrona (120 * f / P), donde el rotor se alimenta con CC de tal manera que se forman polos NS alternativos. Cuando se les da el suministro, se forman los polos del estator.

Ahora suponga que al comienzo el rotor está estacionario y considere durante el ciclo positivo de suministro de CA, el polo N del estator (Ns) es opuesto al polo N del rotor (Nr) y luego debido a que el rotor de repulsión se moverá en sentido horario o antihorario. Ahora, durante el semiciclo negativo, el polo N del estator se convertirá en polo S. Ahora el polo S del estator (Ss) atraerá el polo N del rotor (Nr).

Por lo tanto, debido a la atracción durante el ciclo negativo y la repulsión durante el ciclo positivo, la rotación resultante es cero. Entonces el par resultante es cero. Por lo tanto, SM no se inicia por sí mismo.

Para hacer que el SM se inicie automáticamente, se utiliza un devanado Damper que funciona de manera similar al motor de inducción de jaula de ardilla. El devanado del amortiguador también se usa en SM para evitar que se cace (Hunting significa A y adelante del movimiento del rotor desde la posición de equilibrio).

Answer 7

Se suministra alimentación de CA trifásica al devanado del estator debido a que se crea el campo magnético giratorio, que gira a una velocidad síncrona, es decir, 1500 rpm ……

Y el suministro de CC se da a los devanados del rotor a través de anillos de deslizamiento. Debido a este suministro de CC, el rotor se magnetiza y crea polos, es decir, norte y sur alternativamente …

Como vimos que el campo magnético del estator está girando, pero el rotor Ie crea los polos magnéticos … no están girando …

Entonces … si el polo norte del rotor … intenta atraer con el sur de la RMF (es decir, quedar bloqueado magnéticamente) … y viceversa.

Pero este senerio no puede suceder en el motor síncrono … … porque … si el norte del rotor intenta alcanzar el sur del RMF … debido al campo magnético giratorio del estator, cambia al norte para que sea repelido y se repita por cada norte y sur ..

Entonces … el rotor no se bloqueará magnéticamente con el estator RMF … El rotor simplemente zumba …

Answer 8

Los motores síncronos no arrancan automáticamente debido a la amortiguación que se produce al momento de arrancar el motor. La razón de la amortiguación se atribuye al rápido cambio de los polos norte y sur de los mangents creados por el suministro.

La ocurrencia del cambio en los polos magnéticos domina la inercia del rotor y, por lo tanto, el efecto de amortiguación se produce al arrancar los motores síncronos. Los devanados de amortiguación se utilizan para suprimir estas amortiguaciones no deseadas. En una práctica común, los motores síncronos se inician como motores de inducción.

Answer 9

Los motores síncronos no arrancan automáticamente debido a la amortiguación que se produce al momento de arrancar el motor. La razón de la amortiguación se atribuye al rápido cambio de los polos norte y sur de los mangents creados por el suministro.

La ocurrencia del cambio en los polos magnéticos domina la inercia del rotor y, por lo tanto, el efecto de amortiguación se produce al arrancar los motores síncronos. Los devanados de amortiguación se utilizan para suprimir estas amortiguaciones no deseadas. En una práctica común, los motores síncronos se inician como motores de inducción.

Answer 10

Cuando una gran masa está en reposo pero acelerando, la posición final no solo depende de la aceleración sino también de la duración del tiempo en que se le permite actuar a la aceleración.

a. Suponga que hay una gran masa magnetizada en la que un polo NORTE es prominente, luego, si un polo SUR externo se acerca al polo NORTE prominente, la masa se arrastrará. Si un polo NORTE externo se acerca al polo NORTE prominente, este será empujado. Si la masa se tira o empuja, la masa alcanzará cierta distancia solo si las fuerzas externas se mantienen en acción durante algún tiempo. Si las fuerzas de inversión magnéticas externas actúan muy rápido en el mismo polo magnetizado, la masa que contiene el polo nunca ganará ninguna posición, pero solo vibrará en la misma posición.

si. Cuando se enciende un motor síncrono estacionario, la relación entre los pares giratorios de polos rotativos magnetizados en el estator y los pares de polos estacionarios magnetizados permanentes en el rotor pesado se comportan como se describe en el párrafo a.

Answer 11

cuando se suministra suministro al estator comienza a girar y los polos del estator también giran a velocidad sincrónica. Estos polos intercambian su posición debido a la naturaleza alterna de la corriente. el rotor no puede captar la inversión rápida del estator. Debido a esto, se desarrollarán las direcciones de torque en sentido horario y antihorario, haciendo que el torque promedio sea cero. Como resultado, el estacionario de 2 campos wrt entre sí falla, es decir, la velocidad relativa entre el estator y el rotor no es cero. por lo tanto, el BLOQUEO MAGNÉTICO DEL ESTATOR Y EL ROTOR SE PIERDE DEBIDO A LA VELOCIDAD DEL ROTOR MENOS QUE LA VELOCIDAD SINCRÓNICA.

Answer 12

El motor síncrono no es motor de arranque automático, porque el par de arranque es cero.

Veamos cómo sucede:

Cuando se suministra el suministro al estator, los polos del estator giran a velocidad síncrona, pero los polos del rotor no pueden atrapar una inversión rápida como la del estator debido a la inercia mecánica del rotor. En la condición de arranque, el estator está sujeto a un par en el sentido de las agujas del reloj, así como al par en el sentido contrario a las agujas del reloj (debido a la inversión del suministro, es decir, CA). Por lo tanto, el par promedio es igual a cero. Por lo tanto, el motor síncrono no se inicia automáticamente.

Espero que entiendas….

Answer 13

El rotor no produce torque en parada y tiene una considerable inercia.

Answer 14

El motor síncrono no arranca automáticamente

Porque cuando proporcionamos suministro de CA al estator, los polos formados en el estator cambian continuamente a 50 ciclos / seg.

Pero los polos formados en el rotor son constantes. Por lo tanto, el rotor siempre pulsa con respecto a los cambios de polos en el estator. Esa es la razón por la cual esto no es autoarranque y para iniciar este bloqueo magnético del motor, como se muestra a continuación, significa rotar el rotor a la misma velocidad de los cambios del campo magnético del estator.

Answer 15

Como se ve desde el rotor inmóvil, la fuerza electromagnética de conducción ayuda durante un tiempo y luego cambia de opinión invirtiendo por completo, de modo que el par promedio es 0, ¿eso es demasiado personificante?

más aquí –

La respuesta de GC Venkatesh a ¿Cómo podría un rotor obtener velocidad síncrona en un motor síncrono?

Answer 16

Primero, algunos motores síncronos pueden comenzar a través de la línea. Lo hacen usando un devanado de amortiguador para comenzar, que es un devanado del rotor del motor de inducción. Cuando se acercan a la velocidad síncrona (cuando el campo magnético del rotor gira a la misma velocidad que el del estator), se aplica la corriente de campo y el rotor se “bloquea”. Louis Allis Electric Machines inventó un interruptor centrífugo que podía hacer esto automáticamente hace mucho tiempo, y este se convirtió en el estándar de oro en las aplicaciones correctas.

Volver a la mayoría de las máquinas síncronas y todas las máquinas PM AC …

Técnicamente, la razón es que los motores síncronos no producen par de CC a velocidad cero cuando la frecuencia de línea se aplica al estator. Dado que el par es CA, no CC, el rotor simplemente oscila de un lado a otro y no comienza a girar de manera continua. El campo del estator gira y “tira” de los polos del rotor a medida que gira el campo del estator, hasta que el campo del estator está en el otro lado del poste y “empuja” el poste.

Una analogía es pensar en los campos del estator y rotor como engranajes con dientes de goma o de resorte. Si uno está girando y el otro está estacionario, a medida que los mueves juntos, los dientes comienzan a engranarse, a menos que los dientes estén lo suficientemente rígidos como para acelerar el rotor a la velocidad sincrónica en un solo paso de diente, los dientes se doblarán y “Deslizarse” uno al lado del otro. Esto se llama “deslizar un poste” en una máquina síncrona, y esto es lo que sucede continuamente cuando se intenta iniciar uno normal a través de la línea.

Answer 17

Para que funcione cualquier motor, el campo magnético del estator y el campo magnético del rotor deben estar en la misma fase.

En el motor síncrono, estamos suministrando suministro de CA trifásico al estator y suministro de CC a los devanados de campo del rotor.

Considere que es un motor de 4 polos, por lo que el campo magnético del estator rotará a una velocidad de 1500 rpm Y la velocidad del campo magnético del rotor es de 0 rpm, ya que es un suministro de CC.

Por lo tanto, durante el arranque, el rotor experimentará un par en el sentido de las agujas del reloj durante medio ciclo y un par en el sentido contrario a las agujas del reloj durante el segundo medio ciclo, ya que el rotor está estable.

El motor síncrono podría arrancar automáticamente en la condición ideal (no tiene carga y tiene un momento de inercia cero), entonces solo podrá alcanzar una velocidad de 0 a 1500 rpm en medio ciclo, aunque no es posible , por lo que el motor síncrono no se inicia automáticamente.

Answer 18

Los motores síncronos deben alcanzar una velocidad síncrona antes de poder producir un par positivo promedio. El par (calculado a partir de la coenergía del campo magnético) es proporcional a sin (Mechanical_angle_of_rotor – angular_electric_speed_of_stator * t + load angle), donde la mecánica angle_of_rotor = la velocidad angular del rotor * t.

Analizando eso, verá que el par promedio será positivo solo cuando la velocidad del rotor sea igual a la velocidad eléctrica angular del campo magnético del estator.

En otras palabras, si el rotor no está a la velocidad síncrona, o en sincronía_velocidad / 2 (o más, dependiendo del número de polos), el par promedio será cero y la máquina solo vibrará.

Eso sucede porque el polo norte magnético del rotor no puede alcanzar el polo norte del campo magnético del estator, por lo que antes de que el rotor pueda seguir el campo magnético, el campo vuelve a pasar por él muchas veces, porque es demasiado rápido. el rotor, por lo que la máquina nunca arranca.

Answer 19

El motor síncrono funciona según el principio del bloqueo magnético. El motor síncrono debido al momento de inercia no puede funcionar. Entonces, para superar el momento de inercia, el pequeño motor de pony se acopla con el motor síncrono después de alcanzar cierta velocidad, que es la velocidad menor que la síncrona, el suministro al corte del motor de pony luego el motor síncrono gira.

Answer 20

Se puede demostrar que el par sobre el rotor es positivo solo a velocidad síncrona. Para cualquier otra velocidad, el par es cero.

Si a velocidad cero hay par cero, no hay arranque automático.