¿Qué es un motor de reluctancia conmutada?
Principio de funcionamiento
Un motor de reluctancia conmutada (SRM) tiene polos salientes tanto en el estátor como en el rotor. El estátor lleva sencillas bobinas concentradas; el rotor es solo acero apilado, sin imanes, sin jaula y sin devanados. Al excitar una fase del estátor, los polos del rotor más cercanos son atraídos para alinearse con ella y acortar el camino magnético, y esa atracción es el par. Después se excitan las fases una tras otra y el rotor sigue persiguiendo el par de polos activo.
Par e inductancia
El par de una fase es T = ½·i²·dL/dθ. Es positivo mientras la inductancia de la fase crece, cuando un polo del rotor se acerca al del estátor, y negativo mientras decrece. Como la corriente está al cuadrado, el sentido del par no depende del sentido de la corriente, y cada fase solo necesita corriente unipolar. Por eso el convertidor puede ser un semipuente asimétrico con dos interruptores y dos diodos por fase, que nunca puede cortocircuitar el bus de CC.
Ángulos de conexión y desconexión
El convertidor aplica +V a una fase desde el ángulo de conexión hasta el de desconexión y luego −V hasta que la corriente vuelve a cero. A baja velocidad la corriente sube rápido y se trocea para mantener una referencia. A alta velocidad hay poco tiempo, la corriente no alcanza la referencia y queda un pulso único, de modo que el par cae aproximadamente con el cuadrado de la velocidad. Una desconexión tardía deja corriente donde la inductancia decrece y frena el rotor.
Rizado de par y aplicaciones
El par llega en pulsos, uno por paso, así que el rizado es grande, y también la vibración y el ruido acústico. Una máquina 8/6 con cuatro fases solapa sus pasos y funciona con más suavidad que una 6/4 de tres. A cambio, el rotor es barato y robusto, soporta temperaturas y velocidades muy altas, y la avería de una fase no detiene la máquina. Se usan en aspiradoras, máquinas textiles, arrancadores-generadores de aviación y tracción.
Preguntas frecuentes
- ¿Por qué un motor de reluctancia conmutada no necesita imanes?
- El rotor es atraído hacia cualquier polo del estátor excitado porque el flujo magnético sigue el camino de menor reluctancia, así que no hace falta campo en el rotor. El par sigue ½·i²·dL/dθ y no depende del signo de la corriente. En el simulador, el gráfico del ciclo muestra el par solo mientras la inductancia crece.
- ¿Por qué el rizado de par de un SRM es tan grande?
- Cada fase da un pulso de par durante solo una parte del paso polar del rotor, y el pulso sigue a la corriente mientras sube y decae. Si los pulsos de fases vecinas se solapan mal, el par total cae entre ellos. Pase de 6/4 a 8/6 y compare la curva de par: el rizado baja porque más fases comparten cada paso.
- ¿Qué ocurre si la fase se desconecta demasiado tarde?
- La corriente no puede caer al instante: decae bajo −V mientras los polos se acercan a la alineación. Si aún circula tras la alineación, la inductancia está bajando y la misma corriente produce par negativo que frena el rotor y desperdicia energía. Mueva el ángulo de desconexión hacia 0° y más allá, y observe la proporción de par negativo y el rendimiento.