miniatura|Esquema do princípio de funcionamento de um motor síncrono.
Um motor síncrono é um motor elétrico de corrente alternada cuja velocidade de rotação, em regime permanente, é igual à velocidade síncrona determinada pela frequência da alimentação e pelo número de polos da máquina.
O motor síncrono possui um estator com enrolamentos alimentados por corrente alternada, geralmente trifásica, que produzem um campo magnético girante. O rotor pode possuir um enrolamento de campo alimentado por corrente contínua ou utilizar ímã permanentes para produzir seu campo magnético.
A interação entre os campos magnéticos do estator e do rotor produz o torque eletromagnético responsável pela rotação. Em regime permanente, o rotor permanece em sincronismo com o campo magnético girante produzido pelo estator, mantendo a velocidade síncrona.
Em condições normais de funcionamento, a velocidade permanece constante mesmo quando há variações da carga mecânica, desde que o motor permaneça dentro de seus limites de operação. Quando o torque exigido ultrapassa a capacidade de sincronização da máquina, o rotor pode perder o sincronismo com o campo girante.
A velocidade síncrona depende da frequência da alimentação e do número de polos da máquina. Considerando como a frequência da alimentação, em hertz, e como o número de polos, a velocidade síncrona, em rotações por minuto, é dada por:
Quando representa o número de pares de polos, a mesma relação pode ser expressa como:
A possibilidade de controlar a excitação do rotor também permite controlar o comportamento da máquina em relação à potência reativa. Um motor subexcitado tende a absorver potência reativa, enquanto um motor sobre-excitado pode fornecê-la à rede elétrica. Essa característica permite que determinados motores síncronos contribuam para a correção do fator de potência de instalações elétricas.
Os motores síncronos podem ser empregados em aplicações que exigem velocidade constante e, em determinadas condições, elevado rendimento e controle da potência reativa. São utilizados, por exemplo, em acionamentos industriais de grande porte e em sistemas nos quais a correção do fator de potência seja relevante.
Princípio de funcionamento
O campo magnético girante produzido pelos enrolamentos do estator gira à velocidade síncrona. Quando o rotor possui um campo magnético próprio, os dois campos interagem e produzem um torque que tende a manter o rotor alinhado com o campo girante. Após atingir o sincronismo, o rotor gira à mesma velocidade angular do campo produzido pelo estator.
A velocidade do campo girante é determinada pela frequência elétrica e pelo número de polos da máquina. Assim, a alteração da frequência de alimentação modifica diretamente a velocidade síncrona. Por essa razão, conversores de frequência podem ser empregados para controlar a velocidade de motores síncronos.
Excitação
Nos motores síncronos com rotor bobinado, a corrente de excitação determina a intensidade do campo magnético produzido pelo rotor. A alteração dessa corrente modifica a relação entre a corrente do estator e a tensão aplicada, permitindo que a máquina opere com diferentes condições de potência reativa.
Um motor subexcitado absorve potência reativa da rede, enquanto um motor sobre-excitado pode fornecer potência reativa. Entre esses dois regimes existe uma condição de excitação na qual o fator de potência pode atingir valor próximo da unidade.
Partida
Um motor síncrono convencional não desenvolve, por si só, torque de partida contínuo quando conectado diretamente a uma fonte de corrente alternada na frequência nominal. Dependendo da construção e da aplicação, podem ser utilizados enrolamentos amortecedores, motores auxiliares ou sistemas eletrónicos de acionamento para levar o rotor à velocidade adequada antes do estabelecimento do sincronismo.
Com o emprego de eletrónica de potência e conversores de frequência, é possível controlar a frequência aplicada ao motor durante a partida e acelerar o rotor de forma controlada até a velocidade de operação.
Ver também
Gerador síncrono Máquina síncrona Motor elétrico Motor de indução Motor de corrente alternada Sistema trifásico Inversor de frequência
Categoria:Motores elétricos Categoria:Máquinas elétricas Categoria:Eletricidade Categoria:Física