Um motor síncrono é um tipo de motor CA. Um motor CA refere-se a um motor que recebe a alimentação CA como entrada e a converte em movimento rotacional (conversão de energia elétrica em energia mecânica). A principal diferença entre o motor CA e CC, a velocidade de um motor CC é controlada por sua tensão, enquanto a velocidade de um motor CA é uma função da frequência de alimentação.

Existem dois tipos de motores CA.

1. Motores síncronos
2. Motores de indução (motor assíncrono)

Motores síncronos

Um motor síncrono refere-se a um motor CA que funciona em velocidade síncrona. O motor síncrono consiste principalmente em duas partes, uma é o rotor e a outra é o estator. O estator é uma parte imóvel e o rotor é uma parte móvel do motor síncrono. O motor síncrono usa um estator assim como um motor de indução para gerar um campo magnético rotativo (RMF).

O rotor de um motor síncrono é composto por bobinas de ímãs permanentes excitadas por uma fonte CC. Quando a alimentação CA é fornecida ao estator, um campo magnético rotativo (RMF) é produzido. O rotor possui pólos com polaridades diferentes. Quando este campo magnético do rotor interage com o RMF do estator, devido a diferentes polaridades, o RMF do estator e o campo magnético do rotor travam, uma vez que o RMF está se movendo em velocidade síncrona e o rotor começa a girar em velocidade síncrona. Portanto, são chamados de motores síncronos ou motores de velocidade constante.

Princípio de funcionamento do motor síncrono

Um motor síncrono é baseado no princípio do intertravamento magnético. A partida de um motor síncrono é igual a de um motor de indução inicialmente excitado por uma alimentação CA trifásica fornecida ao estator. Se a máquina atingiu sua velocidade máxima que é 90% de sua velocidade, uma fonte DC é fornecida ao rotor.

Uma fonte trifásica é conectada ao enrolamento da armadura, e a armadura desenvolve um campo magnético rotativo que gira com uma velocidade síncrona de 120f/P. Uma vez excitamos os pólos permanentes do enrolamento de campo criado pela fonte DC que tenta atrair o pólo diferente dos pólos magnéticos rotativos. Se os pólos magnéticos forem atraídos e interligados, o rotor continua a girar com velocidade síncrona.

Onde,

f = frequência

e p = número de pólos

Construção de motor síncrono

O motor síncrono consiste em duas partes primárias; Estator e Rotor

Estator:

Um estator é uma parte estacionária (imóvel) de uma máquina síncrona. O estator compreende um núcleo de ferro fundido conhecido como garfo que fornece resistência à máquina. Em um motor síncrono, o enrolamento da armadura é colocado sobre o estator, que é conhecido como enrolamento do estator. O núcleo do estator é feito de chapas laminadas de aço que ajudam a reduzir as perdas por correntes parasitas. Os dutos de ventilação são fornecidos na estrutura da máquina que resiste a altas temperaturas. O enrolamento da partida é um enrolamento trifásico que é excitado pela alimentação CA trifásica.

Rotor:

Um rotor é uma parte rotativa (móvel) de uma máquina síncrona. O rotor incorpora um enrolamento de campo que é alimentado com CC através de anéis coletores. O rotor é dividido em dois tipos, conhecidos como pólo saliente e pólo não saliente. A maior parte do motor síncrono usa construção do tipo pólo saliente.

Rotor de pólo saliente:

O rotor de pólo saliente possui grande diâmetro e comprimento axial curto. O entreferro no rotor de pólos salientes não é uniforme e os pólos se projetam para fora da superfície do rotor. Os pólos são laminados com aço silício e carregam o enrolamento de campo, e as faces dos pólos geralmente são fornecidas com ranhuras (fornecem suporte) para enrolamento em gaiola de esquilo. As barras amortecedoras estão em curto-circuito em ambas as extremidades pelos anéis de cobre. O funcionamento do enrolamento amortecedor fornece principalmente o torque de partida e restringe oscilações (ruídos indesejados e vibrações da máquina) em um motor síncrono.

Rotor de pólo não saliente:

A construção de um rotor de pólos não salientes é cilíndrica, que contém ranhuras paralelas para colocar os enrolamentos do rotor. As ranhuras são conectadas em série aos anéis coletores, que são excitados pela fonte CC. O poste não saliente é feito de material de aço sólido. Tem um diâmetro muito pequeno e um comprimento coaxial muito longo com um entreferro uniforme.

Diferença entre motor síncrono e motor de indução (motor assíncrono)

Vantagens do motor síncrono

• O motor síncrono funciona a uma velocidade constante, o que significa que sua velocidade não depende da carga. Por exemplo, é usado em relógios.
• A frequência operacional do motor síncrono é alta.
• Um motor síncrono superexcitado pode desenvolver potência reativa; portanto, atende a cargas elevadas e estabiliza o sistema.
• Um motor síncrono é usado principalmente para acionar cargas elevadas, o que requer alta potência em baixa velocidade. Por exemplo, moinhos.

Desvantagens do motor síncrono

• O motor síncrono precisa de uma fonte CC separada para as excitações do rotor, enquanto o outro motor não precisa de nenhuma excitação separada.
• É caro.
• Requer escovas e anéis coletores para excitação do rotor, portanto, devido a eles, ocorrem perdas.

Aplicação de motor síncrono

Nesta era digital, um motor síncrono tem ampla aplicação no dia a dia. A aplicação mais comum do motor síncrono são aquelas que requerem uma velocidade constante porque a frequência de potência é controlada precisamente para curto e longo prazo - por exemplo, relógios digitais e analógicos, gravadores, toca-discos fonográficos, etc.