Ventajas, Inconvenientes, Arranque y Ensayos de Motores Síncronos y Transformadores

Motores Síncronos

Ventajas

• Buen rendimiento y elevado factor de potencia (f.d.p.)
• Conexión directa a líneas de alta tensión (AT) sin transformadores.
• Funcionamiento como generadores de reactiva para mejorar el f.d.p.
• Posibilidad de operar a alta potencia con baja frecuencia.

Desventajas

• No pueden arrancar en carga, deben girar a la velocidad de sincronismo antes de conectarse a la línea.
• No admiten variaciones bruscas de carga, se pierde el sincronismo.

Métodos de Arranque

• Arranque directo a red: Válido solo para motores pequeños (con jaula de ardilla).
• Arranque con resistencias en serie con el estator: Empleado para motores de par grande. Las resistencias se eliminan progresivamente según la velocidad del rotor (reóstato).
• Arranque mediante inserción de resistencias en el rotor: Válido solo en motores de rotor bobinado y anillos rozantes (reóstato conectado a escobillas).
• Arranque con autotransformador: Reducción de tensión durante el arranque mediante un autotransformador. Para motores de gran potencia.
• Arranque Estrella-Triángulo: Método más económico.
• Arranque con arrancadores estáticos: Control del motor durante el arranque mediante equipos electrónicos.

Transformadores

Rendimiento

η = (V*I*cosϕ) / (V*I*cosϕ + Po + Pcc*C^2) = Pcedida / Pabsorbida

Donde:

• Pcu = C^2 * Pcc = Pérdidas en el cobre (Pcc son las pérdidas en condiciones normales).
• PFe = Po = Pérdidas en el hierro (Po son las pérdidas medidas en el ensayo de vacío).

Transformador Dy11

Las letras indican la disposición de los transformadores (triángulo-estrella) y el dígito multiplicado por 30° indica el desfase entre ambas disposiciones.

• D (zona de AT)
• y (zona de BT)

rt = V1N / V2N = I2N / I1N

SN = I1N * V1N

Ensayo de Vacío

• Consiste en aplicar la tensión nominal en el primario del transformador con el secundario abierto.
• Ssup = VIN * I10
• nt = V1N / V2N = I2N / I1N
• IFe = I10 * cosϕ
• Iµ = I10 * senϕ
• RFe = V1N / IFe
• Xµ = V1N / Iµ
• cosϕ = P10 / Ssup
• P10 = PFe (P10 = potencia medida con el vatímetro)

Ensayo de Cortocircuito

• Consiste en determinar las intensidades nominales aplicando una pequeña tensión al primario y cortocircuitando el secundario.
• Pcc = Pcu
• Rcc = R1 + R2'
• Xcc = X1 + X2'
• Zcc = √(Rcc^2 + Xcc^2)
• Ecc(%) = (V2N - V2C) / V2N
• ICC = (V1N / nt) / √(Rcc^2 + Xcc^2)

Protecciones Eléctricas

Interruptor Magnetotérmico

Protege el circuito de sobrecargas, cortocircuitos y sobretensiones. Produce la desconexión automática del circuito cuando la tensión o intensidad alcanzan valores no admisibles. Consta de dos sistemas de protección: térmico y magnetotérmico.

Interruptor Diferencial

Protege contra contactos directos e indirectos, interrumpiendo la corriente si la intensidad que va hacia la carga no es igual a la que vuelve. No protege contra sobreintensidades. Debe estar protegido con magnetotérmicos y fusibles.

Clases de Servicio en Máquinas Rotativas

• S1 - Servicio continuo: Carga constante, temperatura de régimen permanente.
• S2 - Servicio temporal: Carga constante durante un tiempo breve, sin alcanzar temperatura estable. Reposo hasta temperatura ambiente.
• S3, S4 y S5 - Servicios intermitentes: Ciclos iguales con periodos de carga constante (S3), tiempo de arranque (S4) o arranques y frenados (S5), seguidos de reposo sin temperatura constante.
• S6, S7 y S8 - Servicios ininterrumpidos: Similares a S3, S4 y S5, pero sin reposo.