Motor síncrono de reluctancia

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Parámetros

Apagado

0,0 / 15 s

Valores nominales del motor de reluctancia y saliencia de su rotor

Editable

Velocidad base (síncrona) a la frecuencia nominal: 1500 rpm

Relación de saliencia ξ = Ld/Lq
Lo fijan las barreras de flujo. El par sigue a (Ld − Lq) y el factor de potencia nunca supera (ξ − 1)/(ξ + 1) = 0,71.

Modelo educativo · No apto para dimensionamiento industrial

Valores motores vivos

Velocidad del rotor0rpm
Velocidad sincrónica0rpm
Corriente de fase0A
Corriente eje d, id (flujo)0A
Corriente eje q, iq (par)0A
Ángulo de corriente desde el eje d—
Tensión de línea del motor0V
Par0Nm
Factor de potencia—
Techo del factor de potencia (ξ−1)/(ξ+1)0,71
Potencia de salida0W
Rendimiento0%
Debilitamiento de campo—

Gráficas

Par frente al ángulo de corriente

Factor de potencia frente a la relación de saliencia

Un rotor de simples chapas, cortado por barreras de flujo, produce par solo con la saliencia: sin imanes ni devanados. Cambie la relación de saliencia, la estrategia del ángulo de corriente y la velocidad para ver el MTPA, el techo del factor de potencia y el debilitamiento de campo.

¿Qué es un motor síncrono de reluctancia?

Principio de funcionamiento

El motor síncrono de reluctancia (SynRM) tiene un rotor hecho solo de chapas de acero: sin imanes, sin jaula y sin devanados. Unas ranuras de aire curvas, las barreras de flujo, hacen que el rotor sea magnéticamente asimétrico: la inductancia es alta en el eje directo (Ld) y baja en el eje en cuadratura (Lq). El campo del estator atrae hacia sí el camino de flujo fácil, el eje d, y esa atracción es el par: T = 1,5·p·(Ld − Lq)·id·iq. Con Ld = Lq no habría par.

Saliencia y factor de potencia

La relación de saliencia ξ = Ld/Lq mide lo bien que funcionan las barreras. Un ξ mayor da más par por amperio y mejor factor de potencia, que nunca puede superar (ξ − 1)/(ξ + 1). Con ξ = 6 el techo es de unos 0,71, y las máquinas reales trabajan entre 0,6 y 0,8. Sin campo en el rotor, el estator debe aportar toda la corriente de magnetización, por eso el factor de potencia es menor que en un motor de imanes permanentes.

Control con variador y MTPA

Un SynRM no puede arrancar ni funcionar directamente desde la red: un variador debe crear el campo giratorio y orientar el vector de corriente. El variador divide la corriente en id (flujo) e iq (par). Con hierro lineal, el par por amperio es máximo con un ángulo de corriente de 45° respecto al eje d, el punto de máximo par por amperio (MTPA); la saturación lo desplaza hacia arriba. Otras estrategias, como el máximo factor de potencia, gastan más corriente para obtener mejor cos φ.

Velocidad, debilitamiento de campo y usos

El rotor gira exactamente a la velocidad síncrona, 120·f/p, sin deslizamiento. Por encima de la velocidad base el límite es la tensión del inversor, así que el variador reduce id (debilitamiento de campo) y aumenta iq para mantener el par, hasta que el par disponible cae. Sin pérdidas en el rotor ni imanes, los SynRM trabajan fríos, son baratos y fáciles de reciclar. Se usan en bombas, ventiladores y compresores como alternativa IE4 e IE5 a los motores de inducción.

Preguntas frecuentes

¿Cómo produce par un motor sin imanes ni devanados en el rotor?
Por reluctancia. Las barreras de flujo hacen que el rotor se magnetice con facilidad en el eje d y con dificultad en el eje q. El campo del estator intenta alinear el eje fácil con él, y esa fuerza es el par, proporcional a (Ld − Lq)·id·iq. Ponga la relación de saliencia en 1 en el simulador y el par desaparece.
¿Por qué es bajo el factor de potencia de un SynRM?
El rotor no aporta flujo propio, así que la corriente del estator debe suministrarlo todo y resulta en su mayor parte reactiva. En una máquina sin pérdidas el factor de potencia no supera (ξ − 1)/(ξ + 1), de modo que solo una saliencia alta da un buen valor. Cambie ξ y observe el límite en la gráfica.
¿Puede un motor síncrono de reluctancia funcionar directamente en la red?
No. No tiene jaula para arrancar ni campo para mantener el sincronismo, por lo que necesita un variador que suba la frecuencia y fije el ángulo de corriente. El motor sigue entonces la velocidad ordenada con exactitud. Suba la velocidad por encima del 100 % y el simulador mostrará el debilitamiento de campo.