Tecnológico Nacional de México

Instituto Tecnológico de Puebla

Ing. Eléctrica

Maquinas Sincronas y de C.D.

Integrantes de equipo:

Badillo López Karla Fernanda

Carmona Hernández Gerardo

García Dominguez Moises

Perez Mendez Sergio

Reyes Dominguez Ana Karen

Introducción

. 

La máquina sincrónica es un convertidor electromecánico de energía con una pieza giratoria denominada rotor o campo, cuya bobina se excita mediante la inyección de una corriente continua, y una pieza fija denominada estator o armadura por cuyas bobinas circula corriente alterna. Las corrientes alternas que circulan por los enrollados del estator producen un campo magnético rotatorio que gira en el entrehierro de la máquina con la frecuencia angular de las corrientes de armadura. El rotor debe girar a la misma velocidad del campo magnético rotatorio producido en el estator para que el torque eléctrico medio pueda ser diferente de cero. Si las velocidades angulares del campo magnético rotatorio y del rotor de la máquina sincrónica son diferentes, el torque eléctrico medio es nulo. Por esta razón a esta máquina se la denomina sincrónica; el rotor gira mecánicamente a la misma frecuencia del campo magnético rotatorio del estator durante la operación en régimen permanente.
 
Misión

Contribuir, explicar y comprender el funcionamiento de las máquinas síncronas y corriente directa. Conociendo de manera mas amplia lo que es una maquina síncrona y sus componentes. 

Establecer los conocimientos necesarios de la materia de maquinas sincrónicas y de corriente directa, y de esta manera poder aplicarlos en el futuro, con el objetivo de poder desarrollar al máximo las habilidades de cada integrante del equipo con la finalidad de apoyarnos entre todos para lograr un buen desempeño y obtener buenos resultados al finalizar el curso

Visión

Ser un equipo unido,  responsable y competitivo para lograr un excelente trabajo el cual sirva y ayude a otras personas. Los integrantes podrán aplicar los conocimientos adquiridos con el objetivo de poder dar solución a los problemas que puedan presentarse. 

Curva de Magnetización Inductor en MATLAB

PARTES DE UNA MÁQUINA DE CORRIENTE CONTINUA

Figura 1.- Maquina de corriente continua

Figura 2.- Estructura de una máquina de corriente continua

A. Estator

Formado por una corona de material ferromagnético denominada culata o yugo en cuyo interior, regularmente distribuidos y en número par, van dispuestos unos salientes radiales con una expansión en su extremo, denominados polos, sujetos por tornillos a la culata. Rodeando los polos, se hallan unas bobinas de hilo, o pletina de cobre aislado, cuya misión es, al ser alimentadas por corriente continua, crear el campo magnético inductor de la máquina, el cual presentará alternativamente polaridades norte y sur. Salvo las máquinas de potencia reducida, en general de menos de 1 kW, encontramos también en el estator, alternando los polos antes citados, otros llamados polos de conmutación.

1) Partes del estator

 Yugo.- Es necesario para cerrar el circuito magnético de la máquina. Generalmente está constituido de hierro fundido o de acero.

 Polos.- Están fabricados de acero al silicio laminado.

Las láminas del polo no están aislados entre si debido

a que el flujo principal no varía con el tiempo.

 Bobinas de Campo.- Están arrollados sobre los polos, el material empleado es el cobre, ya que tiene menor resistividad y por lo tanto menos pérdidas (i²R)

 Interpolos.- Están fabricadas de láminas de acero al silicio y llevan un arrollamiento de alambre grueso. La finalidad de los interpolos es evitar chispas en el colector cuando se cortocircuitan las delgas del colector o conmutador, es decir durante el proceso de conmutación.

B. Rotor

Formado por una columna de material ferromagnético, a base de chapas de hierro, aisladas unas de las otras por una capa de barniz o de óxido. La corona de chapa magnética presenta en su superficie externa un ranurado donde se aloja el devanado inducido de la máquina. Este devanado está constituido por bobinas de hilo o de pletina de cobre convenientemente aislados, cerrado sobre sí mismo al conectar el final de la última bobina con el principio de la primera.

2) Partes del rotor

 Núcleo de la armadura.- Está constituido por láminas de acero silicio de sección circular. La circunferencia de ranurado para que puedan alojarse los conductores de arrollamiento de armadura.

Los conductores y las ranuras generalmente van

paralelos el eje pero en otros casos son oblicuos.

El hierro de la armadura debe estar laminado y las

chapas aisladas entre sí de otra manera el flujo del polo, induce una f.e.m. En el hierro (como lo hace en los conductores) que producirá elevadas corrientes parasitas y las correspondientes pérdidas (i²R) en la superficie del hierro. La laminación del núcleo aumenta la resistencia de los caminos de las corrientes parasitas y reduce la magnitud de las corrientes.

Bobina de Armadura.-

Figura 3.- Estructura del rotor

C. Colector

 Sirve para conmutar o cambiar constantemente.el sentido de circulación de la corriente eléctrica a través del enrollado de la bobina del rotor   cada  vez que completa media vuelta. De esa forma el polo norte del electro imán coincidirá siempre con el también. polo. norte del imán permanente y el polo sur con el polo sur del propio imán. Al coincidir siempre dos.polos magnéticos, que en todo  momento van a ser iguales, se produce un rechazo constante entre.ambos, lo que permite al rotor mantenerse girando ininterrumpidamente sobre su eje durante. todo el. tiempo que se encuentre conectado a la corriente eléctrica.
Constituido esencialmente por piezas planas de cobre duro de sección trapezoidal, llamadas delgas, separadas y aisladas unas de otras por delgadas láminas de mica, formando el conjunto un tubo cilíndrico aprisionado fuertemente. El colector tiene tantas delgas como bobinas posee el devanado inducido de la máquina.

D. Escobillas

Las escobillas sirven para dos propósitos fundamentales.
 
1º) Levar la corriente a la parte móvil del motor (el inducido o rotor). 
2º) Efectuar la conmutación de las varias bobinas incluidas en el inducido
. 
El inducido lleva por lo menos 3 bobinas ubicadas formado un círculo completo, y para que el inducido gire, es necesario que la bobina que recibe la corriente no esté enfrentada a los polos de la parte fija del mismo (el inductor o estator), sino algo desplazada de tal posición.

De esta forma ambos (inducido e inductor) se atraen y se sitúan enfrentados, y así se quedarían si no fuera porque las escobillas harán entonces contacto con otra de las bobinas, situada ahora en la posición que ocupaba la contigua anterior. 

Así sucesivamente, cada una de las bobinas del inductor se van alternando en la posición en la que son atraídas por el inductor y el inducido gira sin parar. 

Esta función no la hace las escobillas solas, sino en combinación con el colector, sobre el que se deslizan. Cada sección del colector (delga), comunica con la bobina adecuada y como gira con el rotor, la corriente llega siempre a la bobina adecuada. 

Figura 4.- Estructura completa de una máquina de corriente continua

Tipos de devanado

Devanados traslapados

Las diferencias entre los tipos de devanado surgen de la forma en la que se configuran las terminales de las bobinas. Un devanado traslapado puede tener una o más vueltas en forma aproximadamente trapezoidal, con sus extremos cerca el uno del otro de manera que puedan conectarse a segmentos del conmutador adyacentes. Hay pequeñas variaciones en las bobinas traslapadas dobles o de orden superior, pero sus extremos siempre quedan próximos

   

Devanados ondulados

El devanado ondulado tiene básicamente el mismo aspecto trapezoidal en los que es el cuerpo de la bobina, y la diferencia está en que sus extremos quedan separados (véase Figura 6). Las terminales de la bobina se conectan a segmentos del conmutador que están un segmento menos o uno más que la distancia angular entre dos polos de campo de polaridad igual. Un devanado ondulado debe rodear la armadura antes de cerrar su recorrido en el punto donde comenzó.

Postulados

Regla de la Mano Derecha para Generadores

Para determinar la polaridad de un generador, se deben conocer primero dos direcciones:

1. La dirección (norte a sur) del campo magnético.
2. La dirección en al cual el conductor se está moviendo y como corta al campo.

Siempre se pueden determinar direcciones por medio del uso de la regla de la mano derecha para generadores. El dedo pulgar apunta hacia arriba, el índice hacia la izquierda y el dedo medio hacia el cuerpo.
El dedo índice indica la dirección del flujo magnético, el dedo pulgar apunta a la dirección en que se mueve el conductor y el dedo medio indica la dirección del flujo de corriente.

La operación básica de un generador de corriente alterna consiste en una espira de alambra que se encuentra libre para girar en un campo magnético, como se ha indicado antes, a la espira de alambre se le llama armadura y al campo magnético se le llama el campo, la armadura se gira por un elemento que se denomina primo motor, que dependiendo de la fuente primaria de energía, aplicación y uso, puede estar accionado por agua, vapor turbinas de viento o motores a gasolina o diésel.

La espira de la armadura se conecta a anillos rozantes, que a través de las escobillas se conectan por conductores al exterior, en la medida que la armadura gira, se genera un voltaje que se conecta al exterior para alimentar un circuito al cual se conectan las cargas. Los generadores de corriente alterna se conocen también como alternadores.

De la figura anterior, cuando la armadura de un generador de corriente alterna hace una rotación completa a través del campo magnético, sucede lo siguiente:

• Cuando la armadura alcanza la posición 2, la espira (armadura) se mueve en forma perpendicular al campo magnético, por lo tanto, corta el máximo números de líneas por segundo.
• Cuando gira la armadura y pasa la posición 2, el voltaje cae cuando ya no está perpendicular al campo magnético.
• Al alcanzar la armadura la posición 3, su movimiento es otra vez paralelo al campo y el voltaje de salida vuelve a cero.
• Cuando la armadura gira de la posición 3 a la 4, el voltaje vuelve a alcanzar el valor máximo.
• Cuando la armadura completa su rotación y pasa a al posición 4, el voltaje cae a cero otra vez.

Regla de la mano derecha

La regla de la mano derecha o del sacacorchos es un método para determinar direcciones vectoriales, y tiene como base los planos cartesianos. Se emplea prácticamente en dos maneras; para direcciones y movimientos vectoriales lineales, y para movimientos y direcciones rotacionales.  Así, cuando se hace girar un sacacorchos o un tornillo "hacia la derecha" (en el sentido de la agujas de un reloj) el sacacorchos o el tornillo "avanza", y viceversa, cuando se hace girar un sacacorchos o un tornillo "hacia la izquierda" (contrario a las agujas del reloj), el sacacorchos o el tornillo "retroceden".

Dirección para un producto vectorial

La aplicación más común es para determinar la dirección de un vector resultado de un producto vectorial, así:

a → × b → = c → {\displaystyle {\vec {a}}\times {\vec {b}}={\vec {c}}} La dirección del vector "c" estaría definida por la dirección del pulgar, cerrando los demás dedos en torno al vector "a" primero y siguiendo con el vector "b".

Un caso específico en el que tiene gran importancia la aplicación de esta forma vectorial (Ley de la mano derecha), es en la determinación de la fuerza electromotriz (FEM) inducida en un conductor que se mueve dentro de un campo magnético; en esta aplicación el pulgar representa el movimiento del conductor eléctrico dentro del campo magnético, cortando las líneas de fuerza, el índice representa la dirección de las líneas de fuerza del campo magnético de Norte a Sur y el dedo del medio representa la dirección de la FEM inducida

                           Dirección asociada a un giro

La segunda aplicación, está relacionada con el movimiento rotacional; el pulgar apunta hacia arriba siguiendo la dirección del vector, el vector corriente por ejemplo, mientras que los demás dedos se van cerrando en torno a la palma, lo cual describiría la dirección de rotación. Por ejemplo si el pulgar apunta hacia arriba, como en la imagen, entonces la dirección de rotación es de forma anti-horaria.

Regla de la mano izquierda (para motores)

La regla de la mano izquierda, o regla de Fleming es una ley mnemotécnica utilizada en electromagnetismo que determina el movimiento de un conductor que está inmerso en un campo magnético o el sentido en el que se genera la fuerza dentro de él.

Funcionamiento

En un conductor que está dentro de un campo magnético perpendicular a él y por el cual se hace circular una corriente, se crea una fuerza cuyo sentido dependerá de cómo interactúen ambas magnitudes (corriente y campo). Esta fuerza que aparece como resultado se denomina fuerza de Lorentz. Para obtener el sentido de la fuerza, se toma el dedo índice de la mano (izquierda) apuntando a la dirección del campo magnético que interactúa con el conductor y con el dedo corazón se apunta en dirección a la corriente que circula por el conductor, formando un ángulo de 90 grados. De esta manera, el dedo pulgar determina el sentido de la fuerza que experimentará ese conductor.

Partículas cargadas eléctricamente

También es útil para averiguar el sentido de la fuerza que el campo magnético ejerce sobre una partícula con carga eléctrica positiva que circula por el seno de dicho campo magnético, simplemente cambiando la dirección de corriente por la dirección de movimiento de la partícula, como indica la ilustración. Si se requiere saber la dirección de la fuerza de una partícula con carga negativa, debemos tomar como sentido de la fuerza el opuesto al que indica el dedo pulgar de la mano izquierda.

   

Ley de Ampere

Explica que la circulación de la intensidad del campo magnético en un contorno cerrado es proporcional de la corriente que recorre en ese contorno.

El campo magnético es un campo angular con forma circular, cuyas líneas encierran la corriente. La dirección del campo en un punto es tangencial al círculo que encierra la corriente.

El campo magnético disminuye inversamente con la distancia al conductor.

Ley de Lenz

Plantea que las tensiones inducidas serán de un sentido tal que se opongan a la variación del flujo magnético que las produjo; no obstante esta ley es una consecuencia del principio de conservación de la energía.

Ley de Lenz: "El sentido de las corrientes o fuerza electromotriz inducida es tal que se opone siempre a la causa que la produce, o sea, a la variación del flujo".

Ley de inducción de Faraday

La Ley de inducción electromagnética de Faraday (o simplemente Ley de Faraday) se basa en los experimentos que Michael Faraday realizó en 1831 y establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde: 

Donde E es el campo eléctrico, dl es el elemento infinitesimal del contorno C, B es la densidad de campo magnético y S es una superficie arbitraria, cuyo borde es C. Las direcciones del contorno C y de dA están dadas por la regla de la mano izquierda.
La permutación de la integral de superficie y la derivada temporal se puede hacer siempre y cuando la superficie de integración no cambie con el tiempo.
Por medio del teorema de Stokes puede obtenerse una forma diferencial de esta ley:

Ésta es una de las ecuaciones de Maxwell, las cuales conforman las ecuaciones fundamentales del electromagnetismo. La ley de Faraday, junto con las otras leyes del electromagnetismo, fue incorporada en las ecuaciones de Maxwell, unificando así al electromagnetismo.
En el caso de un inductor con N vueltas de alambre, la fórmula anterior se transforma en:

Donde E es la fuerza electromotriz inducida y dΦ/dt es la tasa de variación temporal del flujo magnético Φ. La dirección de la fuerza electromotriz (el signo negativo en la fórmula) se debe a la ley de Lenz.

Ley de Biot-Savart 

La ley de Biot-Savart indica el campo magnético creado por corrientes estacionarias. En el caso de corrientes que circulan por circuitos cerrados, la contribución de un elemento infinitesimal de longitud dl del circuito recorrido por una corriente I crea una contribución elemental de campo magnético, dB, en el punto situado en la posición que apunta el vector Ur a una distancia R respecto de dl , quien apunta en dirección a la corriente I:

Donde μ0 es la permeabilidad magnética del vacío, y Ur es un vector unitario.
En el caso de corrientes distribuidas en volúmenes, la contribución de cada elemento de volumen de la distribución, viene dado por 

Donde J es la densidad de corriente en el elemento de volumen dv y R es la posición relativa del punto en el que queremos calcular el campo, respecto del elemento de volumen en cuestión. 

En ambos casos, el campo final resulta de aplicar el principio de superposición a través de la expresión 

En la que la integral se extiende a todo el recinto que contiene las fuentes del campo.

La ley de Biot-Savart es fundamental en magnetostática tanto como la ley de Coulomb lo es en electrostática.

Definimos también, elemento de corriente a la intensidad que circula por un elemento de longitud dl.

Ejes directo y en cuadratura

El estudio del comportamiento de las máquinas sincrónicas se simplifica al considerar dos ejes ficticios denominados eje directo y eje en cuadratura, que giran solidarios al rotor a la velocidad de sincronismo.

1.- El eje directo es aquel que se define en la dirección Norte-Sur del rotor, con su origen en el centro magnético y en dirección hacia el Norte.

2.-El eje en cuadratura tiene el mismo origen que el anterior pero su dirección es perpendicular a éste.

Las corrientes por ambos enrollados ficticios (Id e Iq) están desfasadas en 90º eléctricos y la suma de ambas es equivalente a la corriente por fase en los enrollados reales.

El uso de estos enrollados ficticios permite simplificar el análisis de las máquinas sincrónicas. En particular, en el caso de la máquina con rotor cilíndrico que posee una geometría simétrica es posible establecer un circuito eléctrico equivalente para definir el comportamiento de esta máquina.

En el caso del rotor de polos salientes, si bien no se puede esquematizar el comportamiento de la máquina a través de un circuito eléctrico equivalente, el empleo de los ejes directo y en cuadratura contribuye a simplificar notablemente el desarrollo analítico y las ecuaciones debido a que permite independizarse del ángulo de posición entre el rotor y los ejes de las fases.

En la sección siguiente se presenta el desarrollo analítico del comportamiento de la máquina de polos salientes (más compleja) y posterior a ello se analiza el comportamiento de la máquina con rotor cilíndrico a partir de su circuito equivalente.

SATURACIÓN DEL MATERIAL FERROMAGNÉTICO

Puesto que las máquinas de corriente continua están constituidas de material ferromagnético con características no ideales, es conveniente analizar el efecto de la saturación del material en las relaciones de voltaje y corriente de armadura y de campo. Para ello, debe obtenerse la llamada característica de excitación de la máquina de C.C o curva de saturación en vacío, la cual, es la misma para la máquina actuando como generador o como motor.

Para un material ferromagnético, la relación entre la densidad de flujo y la intensidad de campo no es constante debido al alineamiento de los dipolos que conforman el material (curva de magnetización).

El mismo efecto se aprecia al observar la curva de flujo v/s corriente de campo debido a las relaciones de proporcionalidad involucradas, es decir, φ ∝ Β e Ι ∝ Η (véase figura 5.6).

En la práctica, el flujo generado no es posible de medir en forma directa, por lo cual, el procedimiento empleado consiste en configurar la máquina de C.C. como un generador de excitación separada(5) y hacerlo funcionar en vacío de modo de medir el voltaje generado en los bornes del rotor (véase figura 5.7).  

En este caso (máquina de corriente continua operando como generador), el voltaje generado Ea es proporcional al flujo φ (ecuación (5.7)), de tal manera que la curva de magnetización del material ferromagnético antes vista (figura 5.6) se evidencia en el gráfico Ea v/s Ic, según muestra la figura 5.8.

La curva Ea v/s Ic corresponde a la característica de excitación o curva de saturación en vacío, mencionada previamente.

Esta curva se puede obtener en un laboratorio conectando la máquina de C.C. como generador de excitación separada (como fue explicado anteriormente), y midiendo el voltaje generado en los bornes de la armadura cuando se aumenta progresivamente la corriente de campo (a través de la variación del reóstato Rr).

Es importante notar que la velocidad de giro del eje debe mantenerse constante durante toda la prueba, ya que de lo contrario, la relación de proporcionalidad entre el flujo y el voltaje generado varía (E = Ke·n·φ) y la curva de saturación en vacío se deforma.

En general, basta con obtener la característica de saturación en vacío para una única velocidad n1, ya que una vez obtenida, es posible determinar fácilmente esta curva para cualquier otra velocidad n2 distinta a la anterior (ver figura 5.9).

El método que se emplea para hacerlo, consiste en construir el gráfico Ea v/s Ic punto a punto considerando que, para corriente de campo constante, los valores de voltaje inducido tienen una relación de proporcionalidad idéntica a la que existe entre las velocidades:

Desde un punto de vista práctico, las máquinas de C.C se diseñan de modo de lograr una máxima potencia por unidad de peso. Esto se consigue al situar el punto de operación nominal de la máquina cercano al codo de la curva de saturación del material ferromagnético, con lo cual, cualquier aumento del voltaje generado en torno a este punto va a requerir de un aumento importante de la corriente de campo que se está proporcionando a la máquina.

Pérdidas en máquinas CD.

Las pérdidas que ocurren en las máquinas cd se pueden dividir en cinco categorías básicas:

1. Pérdidas eléctricas o pérdidas en el cobre (pérdidas 12R)
2. Pérdidas en las escobillas
3. Pérdidas en el núcleo
4. Pérdidas mecánicas
5. Pérdidas misceláneas o dispersas

Pérdidas eléctricas o pérdidas en el cobre

Las pérdidas en el cobre ocurren en los devanados del inducido y del campo de la 

máquina. Para los devanados del inducido campo, las pérdidas en el cobre están dadas por.

Pérdidas en el inducido: PA = IA ² x RA

Pérdidas en el campo: PF = IF ² x RF

Donde

PA = pérdidas en el inducido

PF = pérdidas en el circuito de campo

IA = corriente del inducido

IF = corriente de campo

RA = resistencia del inducido

RF = resistencia del campo

La resistencia utilizada en estos cálculos es la resistencia del devanado a la temperatura  }

normal de operación.

Pérdidas en las escobillas

Las pérdidas por caída en las escobillas corresponden a la potencia perdida a través del  contacto potencial en las escobillas de la máquina. Están dadas por la ecuación

PBD = V BD I A

 donde

 PBD = Pérdidas por caída en las escobillas

V BD = Caída de voltaje en la escobilla

I A = Corriente del inducido

Pérdidas en el núcleo

Las pérdidas en el núcleo son las pérdidas por histéresis y por corrientes parásitas que ocurren en el metal del motor.

Pérdidas mecánicas

Las pérdidas mecánicas en una máquina cd son las pérdidas asociadas a los efectos mecánicos. Hay dos tipos básicos de pérdidas mecánicas: rozamiento propio y rozamiento con el aire. Las pérdidas por rozamiento propio son las causadas por fricción de los rodamientos de la máquina, mientras que las pérdidas por rozamiento con el aire son las causadas por fricción entre las partes móviles de la máquina y el aire encerrado en la estructura de ella. Estas pérdidas varían con el cubo de la velocidad de rotación de la máquina.

Pérdidas dispersas (o pérdidas misceláneas)

Las pérdidas dispersas son aquellas que no se pueden clasificar en alguna de las 

categorías indicadas anteriormente. No tiene importancia el cuidado con que se contabilicen las pérdidas, pues casi siempre algunas quedan por fuera de las categorías mencionadas. Todas esas pérdidas se reúnen en las pérdidas misceláneas. Para la mayoría de las máquinas, las pérdidas misceláneas se toman convencionalmente como el 

1% de la plena carga.

Diagrama de flujo de potencia

Una de las técnicas más apropiadas para explicar las pérdidas de potencia en una máquina es el diagrama de flujo de potencia, La figura siguiente muestra un diagrama de flujo de potencia para un generador y un motor de corriente directa.

Diagrama de flujo de potencia para una máquina dc: a) Generador. b) Motor

NEMAS

NEMA 

Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos es una asociación industrial estadounidense, creada el  1  de  septiembre  de  1926  tras  la  fusión  de  la  Associated  Manufacturers  of Electrical  Supplies  (Fabricantes  de  Suministros Eléctricos  Asociados)  y  la Electric Power Club (Club de Potencia Eléctrica). Su sede principal está en Rosslyn, en Arlington (Virginia), y cuenta con más de 400  miembros  asociados.  Este organismo  es  el  responsable  de  numerosos estándares industriales comunes usados en el campo de la electricidad.

Entre  otros,  la  NEMA  ha  establecido  una  amplia  gama  de  estándares  para encapsulados de equipamientos eléctricos, publicados como NEMA Standards Publication 250. Además de su sede en Rosslyn, Virginia, NEMA también tiene oficinas en Beijing y Ciudad de México.

El  objetivo  fundamental  de  NEMA  es  promover  la  competitividad  de  sus compañías   socias,   proporcionando   servicios   de   calidad   que   impactarán positivamente  en  las  normas,  regulaciones  gubernamentales,  y  economía  de mercado.

Una  norma  de  la  NEMA  define  un  producto,  proceso  o  procedimiento  con referencia a las siguientes características:

·         Nomenclatura 

·         Composición

·         Construcción

·         Dimensiones

·         Tolerancias

·         Seguridad

·         Características operacionales

·         Performance

·         Alcances

·         Prueba

·         Servicio para el cual es diseñado

La  NEMA  establece  una  clasificación  para  describir  las  características  de  los tipos de motores y generadores desde el punto de vista mecánico, o sea de su construcción, así como desde el punto de vista eléctrico.

DISEÑO MECÁNICO.

Al hablar de diseño mecánico nos referimos al tipo de construcción que posee el motor para hacerlo capaz de trabajar en condiciones satisfactorias para que sus partes internas no se vean afectadas perjudicialmente por las condiciones ambientales en las que va a operar el motor. Los diferentes tipos de carcasa, tal como los define la NEMA, se encuentra en la siguiente lista (el número entre paréntesis es el número de la NEMA):

Hermético. Hermético al agua, al polvo, etc., cuando está construido de forma que la carcasa excluya el material especificado. (IC50-18)

A prueba de. A prueba de salpicaduras, de polvo, etc., cuando esté construida, protegida o tratada   de manera que su funcionamiento correcto  no  sea  interferido  cuando  esté  sujeto  al  material  o  condición especificados. (IC50-20)

Resistente.  Resistente  a  la  humedad,  al  humo,  etc.,  cuando  esté construida,  protegida  de  tal forma que no se vea dañado cuando esté sujeto al material especificado.(IC50-23)

Máquina  con  ventilación  propia.  Máquina  cuyo  aire  de  ventilación circula por medios integrados en la máquina. (MG50-41)

Máquina   con   ventilación   independiente.   Máquina   cuyo   aire   de ventilación está proporcionado por un ventilador independiente o externo a la máquina. (MG50-41)

Máquina  abierta.  Máquina  con  ventilación  propia  que  no  tiene  otra restricción   a   la   ventilación   que   la   necesaria   para   su   construcción mecánica. (MG50-40)

Máquina  a  prueba  de  goteo.  Máquina  en  la  cual  las  aberturas  de ventilación  están construidas  de  forma  que  los  líquidos  vertidos  o  las partículas  sólidas  caen  sobre  la máquina  con  un  ángulo  no  mayor  de 150º de la vertical y no pueden entrar a la máquina, ya sea directamente o  golpeando  y  corriendo  a  lo  largo  de  una  superficie  horizontal  o inclinada hacia dentro. (MG50-14)

Máquina  a  prueba  de  salpicaduras.  Máquina  en  la  cual  las  aberturas de ventilación de forma que las gotas de líquido o las partículas sólidas que caen sobre la máquina en línea recta con cualquier ángulo no mayor de  1000º  de  la  vertical,  no  pueden  entrar  en  la  máquina  de  ninguna forma. (MG50-16)

Máquina  totalmente  cerrada.  Máquina  cerrada  de  tal  forma  que  se impida el cambio de aire entre el interior y el exterior de la carcasa, pero no tan cerrada como para considerarse herméticamente al aire.

Máquina totalmente cerrada y refrigerada por un ventilador. Máquina cerrada  totalmente  y equipada  para  su  refrigeración  exterior  con  un ventilador o ventiladores, integrados en la máquina, pero externos a las partes encerradas por la carcasa. (MG50-44)

Máquina  a  prueba  de  explosión.  Máquina  en  una  caja  cerrada  que está diseñada y construida para resistir una explosión de un gas o polvo especificado, que pueda ocurrir dentro de ella y para evitar la ignición del gas  o  polvo,  que  por  chispas,  descargas  o  explosiones  pueda  ocurrir dentro de la carcasa de la máquina. (MG50-18)

Máquina a prueba de agua. Máquina totalmente cerrada construida de forma que expulse el agua aplicada sobre ella en forma de chorro.

Máquina  totalmente  cerrada  construida  de  tal  forma  que  un  chorro  de agua (de diámetro no inferior a 1 pulgada) bajo una cabeza de 35 pies y desde  una  distancia  aproximada  de  10  pies se pueda  arrojar  sobre  la máquina  sin  pérdida  alguna,  excepto  la  pérdida  que  pueda producirse alrededor  del  eje  y  que  se  considera  admisible,  dado  que no  puede entrar  en  el  depósito de  aceite  y  que  existe  un  mecanismo  para  el secado automático de la máquina. (MG50-20) 

Máquina  hermética  al  polvo.  Máquina  construida  de  tal  forma  que  la carcasa excluya el polvo. (MG50-22)

DISEÑO ELÉCTRICO.

Por lo que a diseño eléctrico se refiere existen los siguientes diseños NEMA:

DISEÑO  NEMA  B. El diseño NEMA “B” corresponde a aquellos motores cuya corriente y pares de arranque son normales. Corriente  de  arranque  normal  se  considera  aquella  cuyo  valor  se  encuentra entre  5  y  6  veces  la  corriente  de  plena  carga  de  un  motor  y  las  cifras  de  los pares  de  arranque  están  tabuladas  por  las  normas  NEMA,  así  como  por  las normas nacionales   (NOM   y   CDONNIE),   reconocidas   oficialmente   por   la Secretaría de Comercio y elaboradas por los principales fabricantes de motores del país.

Además, el deslizamiento de estos motores a plena carga debe ser de 1 a 5%.

Obviamente,  se  comprende  que  este  motor  es  el  de  mayor  consumo  y aplicación en la industria, ya que por propia conveniencia de los fabricantes de maquinaria llevan a cabo sus diseños de tal manera que los motores que vayan a requerir sean los más apegados a lo que se conoce como motor normalizado (standard), desde el punto de vista de diseño eléctrico.

DISEÑO  NEMA  C.  El  diseño  NEMA  “C” se  refiere  a  aquellos  motores  que teniendo  una  corriente  normal  de  arranque,  desarrolla  pares  de  arranque superiores a los que desarrolla un motor de diseño “B”. Los valores para par de arranque del diseño NEMA “C” también están tabulados tanto en las normas NEMA como en las nacionales.

Las  características  de  este  diseño  hacen  fácil  de  definir  y  comprender  su campo  de aplicación,  ya  que  se  refiere  a  todos  aquellos  casos  en  que  por  la naturaleza  de  la  carga  se  requiere  un  par  con  valor  absoluto  elevado,  par a vencer la inercia y una vez iniciado el movimiento, el comportamiento que se le solicita al motor es idéntico al del Diseño NEMA “B”.

Un   caso   típico   de   aplicación   para   estos   motores   se   refiere  transportadores, que por cualquier causa prevista tenga que iniciar un ciclo de trabajo  con  la  carga  específica.

El  deslizamiento  de  estos  motores  a  plena carga debe ser de 2 a 5%.

DISEÑO NEMA D. El diseño NEMA “D” se refiere a motores que desarrollan un par  de  arranque  nunca  menor  que  el  275%  del  par  a  plena carga  con  una corriente de arranque normal y con un deslizamiento que nos permite hacer 3 grupos: el primero con un deslizamiento de 5 a 8%, el segundo requiere de un deslizamiento de 8 a 13% y el tercero de equipo  viene  dotado  de  un volante  cuya  función  es  almacenar  energía  para “sacar  a flote” al  motor,  durante  los  lapsos  en  que  se presenta la  demanda máxima de potencia.

Por  consiguiente,  al  especificar  un  motor,  entre  otras  características,  es necesario  mencionar  su  tipo  de  diseño  mecánico  (protección  contra  el  medio ambiente) y el tipo de diseño eléctrico.

El deslizamiento se define como la diferencia entre la velocidad síncrona Ns. 

Se expresa generalmente por medio de la siguiente expresión: 

Dónde:  NS =  velocidad  síncrona  del  campo  giratorio.

Nr=  velocidad  del  rotor, que depende principalmente de la carga.

El deslizamiento máximo es del 18% en motores de alto deslizamiento.

Curva de Magnetización Inductor en MATLAB

PRACTICA 1

Motor de C.C. (Marcha de un carro)

Objetivo: Desarmar y conocer las partes que componen un motor de C.C.

Motor de corriente continúa

Es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, provocando un movimiento rotatorio, gracias a la acción que se genera del campo magnético.

Una máquina de corriente continua (generador o motor) se compone principalmente de dos partes. El estator da soporte mecánico al aparato y contiene los devanados principales de la máquina, conocidos también con el nombre de polos, que pueden ser de imanes permanentes o devanados con hilo de cobre sobre un núcleo de hierro. El rotor es generalmente de forma cilíndrica, también devanado y con núcleo, alimentado con corriente directa mediante escobillas fijas (conocidas también como carbones).

Numero de escobillas

Las escobillas deben poner en cortocircuito todas las bobinas situadas en la zona neutra. Si la máquina tiene dos polos, tenemos también dos zonas neutras. En consecuencia, el número total de delgas ha de ser igual al número de polos de la máquina. En cuanto a su posición, será coincidente con las líneas neutras de los polos. En realidad, si un motor de corriente continua en su inducido lleva un bobinado imbricado, se deberán poner tantas escobillas como polos tiene la máquina, pero si en su inducido lleva un bobinado ondulado, como solo existen dos trayectos de corriente paralela dentro de la máquina, en un principio es suficiente colocar dos escobillas, aunque si se desea se pueden colocar tantas escobillas como polos.

Sentido de giro

En máquinas de corriente directa de mediana y gran potencia, es común la fabricación de rotores con láminas de acero eléctrico para disminuir las pérdidas asociadas a los campos magnéticos variables, como las corrientes de Foucault y las producidas por el fenómeno llamado histéresis.

 Partes de un motor de C.C.

Estator: Es el que crea el campo magnético fijo, al que le llamamos excitación. En los motores pequeños se consigue con imanes permanentes.

 Rotor: también llamado armadura. lleva las bobinas cuyo campo crea, junto al del estator, el par de fuerzas que le hace girar

Escobillas:  Normalmente son dos tacos de grafito que hacen contacto con las bobinas del rotor. A medida que éste gira, la conexión se conmuta entre unas y otras bobinas, y debido a ello se producen chispas que generan calor. Las escobillas se fabrican normalmente de grafito, y su nombre se debe a que los primeros motores llevaban en su lugar unos paquetes hechos con alambres de cobre dispuestos de manera que al girar el rotor "barrían", como pequeñas escobas, la superficie sobre la que tenían que hacer contacto

  

 Colector: Los contactos entre escobillas y bobinas del rotor se llevan a cabo intercalando una corona de cobre partida en sectores. El colector consta a su vez de dos partes básicas

Delgas:  Son los sectores circulares, aislados entre sí, que tocan con las escobillas y a su vez están soldados a los extremos de los conductores que conforman las bobinas del rotor.

Evidencia

Conclusión

Una vez ya desarmada la marcha del carro pudimos observar y tocar los componentes de esta misma y a su vez fuimos conociendo de manera física cada parte del motor.

Practica 2: Motor de CD conexión en serie

Objetivo: conocer e identificar las partes que compone a las máquinas de corriente continua, así como conectar su campo en serie. Determinar <<Iy>> encontrando el punto de equilibrio.

Marco teórico

El motor de corriente continua  CC es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, provocando un movimiento rotatorio, gracias a la acción que se genera del campo magnético.

Una máquina de corriente continua (generador o motor) se compone principalmente de dos partes. El estator da soporte mecánico al aparato y contiene los devanados principales de la máquina, conocidos también con el nombre de polos, que pueden ser de imanes permanentes o devanados con hilo de cobre sobre un núcleo de hierro. El rotor es generalmente de forma cilíndrica, también devanado y con núcleo, alimentado con corriente directa mediante escobillas fijas (conocidas también como carbones). El principal inconveniente de estas máquinas es el mantenimiento, muy caro y laborioso, debido principalmente al desgaste que sufren las escobillas al entrar en contacto con las delgas.

Material a utilizar:

1 fuente

1 tacómetro

2 voltímetros

1 electroscopio

1 puntos calientes

1 amperímetro de Icc

15 puntas banana-banana

Realizar la conexión en serie del motor

Medir los voltajes y corrientes que nos proporciona la fuente y también en el motor

Enseguida tratar de encontrar el mejor punto de equilibrio en el motor

Alimentación Vcc	Temperatura       ° C	Voc	Oscilación	RPM	Icc
20	28	33.9	Derecha	1116	0.8
40	30.4	39.8	Derecha	2130	0.95
80	31	87.0	Péndulo	3430	1.2
100	33	105	Derecha	4150	1.3
110	34	115	Derecha	4380	1.4
120	35	124.5	derecha	4530	1.5

Practica 3: Motor de CD conexión en paralelo

Arrancar una maquina de corriente directa en paralelo.

Las bobinas inductoras van conectadas en paralelo  con las inducidas. De este modo, de toda la corriente absorbida  por el motor, una parte  circula por las bobinas inducidas y la otra  por la inductoras. El circuito de excitación  está a la misma tensión que el inductor.

Las características de este motor son:     

•    En el arranque, par motor es menor que en el motor serie.
• 
  
•   Si la Intensidad de corriente absorbida disminuye y el motor está en vacío. La velocidad de giro nominal apenas varía. Es más estable que en serie.
• 
  
•    Cuando el par motor aumenta, la velocidad de giro apenas disminuye.

Se usan en aquellos casos en los que no se requiera un par elevado a pequeñas velocidades y no produzcan grandes cargas. Si la carga desaparece (funcionamiento en vacío), el motor varía apenas su velocidad. 

Material

1 fuente

1 tacómetro

2 voltímetros

1 electroscopio

1 puntos calientes

1 amperímetro de Icc

15 puntas banana-banana

Diagrama

Evidencias

Alimentación Vcc	Temperatura       ° C	Voc	Oscilación	RPM	Icc
20	21.1	20.4	Derecha	424	0.3
40	22.5	41.3	Derecha	528	0.3
80	23.8	81	Derecha	759	0.4
100	26	103	Izquierda	909	0.45
110	26.2	111.80	Derecha	980	0.45
120	28	125.30	derecha	1040	0.5

Practica 4:

Uso del electrodinamómetro:

Objetivo: a través de la implementación de un electrodinámetro a un motor de corriente directa conectado en serie y en paralelo encontraremos los pares mecanicanos y sus revoluciones correspondientes.

Marco teórico:

El electrodinamómetro se utiliza en voltímetros y amperímetros de CA muy exactos, no solamente para la medición de señales de alta frecuencia de la línea de energía sino también para señales que se encuentren en rangos bajos de audiofrecuencia. El par Producido en este instrumento procede de las fuerzas magnéticas entre bobinas que Conducen corrientes, una de las cuales es giratoria. Puede pensarse, cualitativamente, que es un galvanómetro de D’Arsonval cuyo imán permanente ha sido reemplazado por un electroimán. Una bobina fija, dividida en dos porciones, produce el campo en el volumen que ocupa la bobina móvil. La Figura muestra las partes de este movimiento. El montaje completo está rodeado por un blindaje laminado para proteger el instrumento de los campos magnéticos exteriores que puedan afectar su operación. El amortiguamiento se logra mediante aletas de aluminio que se mueven en cámaras de aire. Una vista de un corte de un electrodinamómetro se muestra en la Figura

-Material a utilizar:

·         Fuente lab-volt

·         Motor de cd

·         Electrodinamómetro

·         15 banana-banana

·         Estroboscopio

·         4 puntas banana-caiman

·         Puntas calientes

·         Amperímetro

·         Voltímetro

·         Tacómetro

·         Bandas transportadora

Procedimiento:

Conexión serie

Par	RPM	amperaje	temperatura
1	1712	1.8	22
2	1619	1.8	24
3	1549	1.9	26
4	1485	2	33
5	1424	2.2	33
6	1364	2.3	34
7	1317	2.5	35
8	1264	2.7	37
9	1199	2.8	37.5
10	1155	3	38
11	1107	3	38

                                          

Conexión paralelo

 

Par	RPM	Amperaje	Temperatura
1	1785	1.1	41
2	1772	1.4	44
3	1757	1.5	44
4	1730	1.6	45
5	1711	1.8	46
6	1700	1.9	47
7	1684	2	48
8	1665	2.1	49
9	1645	2.3	50
10	1626	2.4	51
11	1610	2.5	52

Cuestionario

7-1. ¿Qué es la conmutación? ¿Cómo puede un conmutador convertir voltajes de CA en el inducido de una máquina en voltajes de CD en sus terminales?

La conmutación es donde las máquinas de CD cuentan con una salida de CD simplemente porque hay un mecanismo que convierte loa voltajes internos de CA en voltajes de CD en sus  terminales para convertir los voltajes se añaden dos segmentos conductores semicirculares a un extremo de la espira y se establecen dos contactos fijos en un ángulo tal que en el  instante en que el voltaje en la espira es cero, los contactos hacen que los dos segmentos entren en cortocircuito.

 7-2. ¿Por qué la curvatura en las caras polares de una máquina de CD contribuye a uniformar el voltaje de CD que sale de ella?

Por que proporciona una densidad de flujo uniforme en cualquier punto ubicado por debajo de las caras polares

7-3. ¿Qué es el factor de paso de una bobina?

Hay bobinas que abarcan menos de 180° eléctricos y al devanado de rotor embobinado con bobinas de paso fraccionario. La cantidad de encordado en un devanado se define como factor de paso de una bobina

 7-4. Explique el concepto de grados eléctricos. ¿Cómo se relaciona el ángulo eléctrico del voltaje en el conductor de un rotor con el ángulo mecánico del eje de la máquina?

Normalmente una bobina abarca 180° eléctricos. Esto quiere decir que cuando un lado esta del centro de cierto polo magnético, el otro lado está debajo del centro del polo magnético con polaridad opuesta

7-5. ¿Qué es el paso de conmutación?

Es la distancia (número de segmentos) entre los segmentos del conmutador a los cuales están conectados los dos extremos de una bobina

   

7-6. ¿Qué es la multiplicidad de un devanado del inducido?

Es lo que indica el número de devanados completos independientes que hacen parte del inducido, ya sea por un devanado imbricado u ondulado, es posible tener varios grupos completos de devanados dentro del inducido, es decir, que la maquina posee una armadura de devanados múltiples. Esto permite a instalación de demás escobillas en el colector y aumentan el paso de conmutación.

7-7. ¿En qué se diferencian los devanados imbricados de los devanados ondulados?

Los devanados imbricados utilizan conexión en paralelo y ofrecen tantas trayectorias de corriente en paralelo a través de la maquina como polos en ella, y los devanados ondulados utilizan conexión en serie, de manera que hay por lo menos dos bobinas en serie (dependiendo del número de escobillas) entre segmentos de conmutación adyacentes. Los devanados imbricados son la selección ideal para máquinas de bajo voltaje y atas corrientes, ya que estas pueden ser repartidas entre las deferentes trayectorias en paralelo, mientras que los devanados ondulados son adecuados para la construcción de máquinas de CD de alto voltaje puesto que el número de bobinas en serie entre segmentos de conmutación permite formar un alto voltaje con más facilidad que en los devanados imbricados

 7-8. ¿Qué son los devanados compensadores? ¿Por qué se requieren en una máquina con devanado imbricado y no en una máquina con devanado ondulado?

Los compensadores o devanados de compensación son barras ubicadas en el rotor de una máquina de CD de devanado imbricado que hacen cortocircuito en puntos con el mismo nivel de voltaje en deferentes caminos paralelos. El efecto de este cortocircuito es que cualquier corriente circulante que fluya dentro de las pequeñas secciones de los devanados entre en cortocircuito lo que impide que estas corrientes circulantes fluyan a través de las escobillas de la máquina

7-9. ¿Qué es la reacción del inducido? ¿Cómo afecta la operación de una máquina de CD?

Si se conecta al campo magnético de los devanados de una máquina de CD a una fuente de potencia y el rotor de a máquina gira gracias a una fuente externa de potencia mecánica, entonces se inducirá en voltajes e los conductores del rotor. Este voltaje será rectificado en una salida de CD por medio de la acción del conmutador de la maquina: Ahora conéctese la carga a las terminales de la máquina y fluirá corriente producirá un campo magnético propio, que a su vez distorsionara el campo magnético original  de los polos de la máquina. Esta distorsión del flujo de la maquina conforme se incrementa la carga es llamado reacción del inducido, lo cual, la máquina es de lo que afecta la operación en una máquina de CD

7-10. Explique el problema de voltaje L di/dt en los conductores en proceso de conmutación.

Este problema también es llamado golpe inductivo y se presenta en los segmentos del conmutador que estén en cortocircuito debido a las escobillas

La explicación consiste en la figura anterior la cual representa una serie de segmentos de conmutador y los conductores conectados entre ellos. Si se supone que la corriente en las escobillas es de 500ª, la corriente en cada camino es de 250A. Cuando un segmento del conmutador entra en cortocircuito se debe invertir el flujo de corriente a través de él. Ahora, al suponer que la maquina gira a   y que hay 80 segmentos del conmutador, cada segmento del conmutador se mueve bajo una escobilla y la libera de nuevo en   Por lo tanto, la tasa de cambio en la corriente con respecto al tiempo en la espira en cortocircuito debe ser en promedio

Con la inducida mínima en la espira, se inducirá un golpe de voltaje  L  significativo en el segmento del conmutador en cortocircuito. Este alto voltaje naturalmente que provoca chispas en las escobillas de la máquina, lo que da como resultado los mismos problemas de arco que causa el desplazamiento del plano neutro.

7-11. ¿Cómo afecta el desplazamiento de las escobillas al problema de generación de chispas en las máquinas de CD?

El plano neutro se mueve con cada cambio en la carga y la dirección del desplazamiento se invierte cuando la maquina cambia de motor a generador. Aunque agrava el efecto de debilitamiento del flujo de la reacción del inducido de la máquina.

Al dejar fojas las escobillas en una posición determinada, el motor sacaba chispas en vacío y un poco en plena carga. Esta máquina solo puede usarse como motor, ya que, si fuera generador produciría muchas chispas.

7-12. ¿Qué son los polos de conmutación? ¿Cómo se utilizan?

Son polos pequeños, lo cual, al suministrarles flujo, pueden cancelar por completo el voltaje en las bobinas en un proceso de conmutación; además, si esa cancelación es exacta no generaran chispas en las escobillas. Para utilizarlos, se conectan con los devanados interpolares en serie con los devanados del rotor. Si aumenta la carga y corriente en el rotor, aumentara la magnitud del desplazamiento del plano neutro y

 7-13. ¿Qué son los devanados de compensación? ¿Cuál es su peor desventaja?

Los devanados de compensación cancelan el efecto de distorsión de la reacción del inducido, y están ubicados en las ranuras labradas en las caras  de los polos paralelos a los conductores del rotor. Su peor desventaja es su precio, puesto que deben maquinarse en las caras de los polos

 7-14. ¿Por qué se utilizan polos laminados en las máquinas modernas de CD?

Para que pueda reducir pérdidas del núcleo en sus caras polares en una máquina de CD

7-15. ¿Qué es una clase de aislamiento?

Es cuando una temperatura máxima es recibida en una máquina, pueda soportar dependiendo de la construcción particular de la máquina y del método de medición de temperatura.

7-16. ¿Qué tipos de pérdidas se presentan en una máquina de CD?

Perdidas eléctricas o en el cobre, perdidas en las escobillas, perdidas en el núcleo, perdidas mecánicas y perdidas dispersas o misceláneas. 

Maquina Sincrona

Una máquina síncrona es una máquina eléctrica rotativa de corriente alterna cuya velocidad de rotación del eje y la frecuencia eléctrica están sincronizadas y son mutuamente dependientes, la máquina puede operar tanto como motor y generador. Como motor síncrono convierte la energía eléctrica en energía mecánica y la velocidad de rotación del eje dependerá de la frecuencia de la red eléctrica que se le suministre o bien convierte energía mecánica en energía eléctrica, siendo en este caso utilizada como generador síncrono y la frecuencia entregada en las terminales dependerá de la velocidad en la que el eje esté girando.

Las máquinas síncronas se utilizan en mayor medida como generadores de corriente alterna que como motores de corriente alterna, ya que no presentan par de arranque y hay que emplear diferentes métodos de arranque y aceleración hasta la velocidad de sincronismo. También se utilizan para controlar la potencia reactiva de la red por su capacidad para, manteniendo la potencia activa desarrollada constante, variar la potencia reactiva que absorbe o cede a la red.

Estátor:

El estátor, o parte estática, de una máquina síncrona es similar al de una máquina asíncrona. Contiene un devanado trifásico de corriente alterna denominado devanado inducido y un circuito magnético formado por apilamiento de chapas magnéticas.

El campo magnético presente en el estátor de una máquina sincrónica gira con una velocidad constante. La velocidad de giro en régimen permanente está ligada con la frecuencia de la tensión en bornes y el número de pares de polos.

${\displaystyle n={\frac {60\cdot f}{P}}={\frac {120\cdot f}{p}}}$

donde:

• f: Frecuencia de la red a la que está conectada la máquina (Hz)
• P: Número de pares de polos que tiene la máquina
• p: Número de polos que tiene la máquina
• n: Velocidad de sincronismo de la máquina (revoluciones por minuto)

Rotor:

El rotor, o parte rotativa, de una máquina síncrona es bastante diferente al de una máquina asíncrona. Contiene un devanado de corriente continua denominado devanado de campo y un devanado en cortocircuito, que impide el funcionamiento de la máquina a una velocidad distinta a la de sincronismo, denominado devanado amortiguador. Además, contiene un circuito magnético formado por apilamiento de chapas magnéticas de menor espesor que las del estátor.

El resto de las características del rotor están relacionadas con el objetivo de obtener un campo entre el rotor y el estátor de carácter senoidal y dependen del tipo de máquina síncrona:

• Máquina de polos salientes: El rotor presenta expansiones polares que dan lugar a un entrehierro variable.
• Máquina de rotor liso: El devanado de campo está distribuido en varias bobinas situadas en diferentes ángulos.