Métodos de Arranque del Motor Síncrono: Funcionamiento y Técnicas Eficientes

Métodos Principales para el Arranque de Motores Síncronos

Debido a que los motores síncronos no tienen par de arranque por sí mismos, es necesario emplear técnicas específicas para llevarlos a su velocidad de operación. A continuación, se describen los tres métodos más comunes:

1. Reducción de la velocidad del campo magnético del estator

Este procedimiento consiste en reducir la velocidad n del campo magnético (B) del estator disminuyendo la velocidad de sincronismo hasta que sea lo bastante baja para que el rotor se enganche. Posteriormente, se aumenta progresivamente la frecuencia para acelerar el rotor hasta que llega a la velocidad de sincronía.

• Este método requiere de un equipo eléctrico especializado que varíe la frecuencia de la corriente de alimentación del estator.
• También es necesario disminuir la tensión de alimentación del estator para evitar intensidades de corriente demasiado altas durante el proceso.

2. Utilización de un motor externo de apoyo

Consiste en emplear un motor externo para acelerar el rotor hasta alcanzar la velocidad de sincronismo. Una vez que el rotor llega a la velocidad n, el motor externo se desconecta y la velocidad del rotor cae ligeramente hasta que se engancha magnéticamente al campo giratorio. Este tipo de arranque se realiza habitualmente con el motor síncrono operando en vacío.

3. Implementación de bobinas amortiguadoras

El uso de bobinas amortiguadoras es el método más utilizado en la industria. Consiste en montar unas barras en las caras del rotor, conectadas entre sí en cortocircuito. Su funcionamiento se detalla a continuación:

Proceso de inducción y aceleración

Inicialmente, el bobinado del rotor no está conectado y al estator se le aplica una tensión trifásica. Esto crea un campo giratorio B_s (estator) que gira en sentido antihorario. Debido a la variación del flujo en las espiras del rotor, se induce un campo B_w (y una fuerza electromotriz E’). La interacción entre los campos B_s y B_w genera un momento (par motor) en las barras en sentido antihorario, lo que provoca que el motor se acelere.

Sincronización final

Cuando el motor se ha acelerado al máximo, se conecta la corriente continua (CC) del rotor para alcanzar la velocidad de sincronismo definitiva, ya que, por inducción pura, el rotor nunca llega a la velocidad n exacta. En este tipo de arranque, el motor puede ponerse en marcha de forma autónoma. No obstante, conviene que el motor no esté cargado para que la velocidad se acerque lo máximo posible a la de sincronía.

Estabilidad del sistema síncrono

Este sistema es muy estable. Cuando el motor gira exactamente a la velocidad de sincronismo, no existen tensiones inducidas en las barras amortiguadoras. Sin embargo, el sistema reacciona ante perturbaciones:

• Si la velocidad disminuye, se crea un campo B_w que acelera el rotor de nuevo.
• Si la velocidad aumenta por encima de la de sincronismo, se genera un efecto que desacelera el rotor para recuperar el equilibrio.