Motor síncrono de imanes permanentes
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Motor síncrono de imanes permanentes

Vea por qué un rotor síncrono se bloquea exactamente al campo giratorio, y qué ocurre cuando la carga lo saca de sincronismo.
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experimento operativo

Curvas de velocidad y corriente.

Observe la transición del motor desde el arranque hasta el estado estable a lo largo del tiempo.

0037537505112581500100 s4 s8 s11 s15 sLas medidas aparecerán aquí cuando comiences el experimento.

¿Qué es un motor síncrono de imanes permanentes (PMSM)?

Principio de funcionamiento

Un motor síncrono de imanes permanentes lleva los imanes pegados o embebidos en el rotor y un devanado trifásico distribuido en el estátor. La corriente estatórica crea un campo magnético giratorio y los imanes del rotor se enganchan a él y lo siguen exactamente. A diferencia del motor de inducción no hay deslizamiento: el eje gira justo a la velocidad síncrona, fijada solo por la frecuencia y el número de polos, sea cual sea la carga, hasta el punto en que el motor pierde el sincronismo.

Ángulo de carga y par de desenganche

El par de una máquina síncrona se produce por el desfase angular entre el campo del estátor y los imanes del rotor, conocido como ángulo de carga. Al añadir carga el rotor se retrasa un poco más, el ángulo crece y el par sube con él. El máximo se alcanza a 90 grados eléctricos: ese valor es el par de desenganche. Si se exige más, el rotor pierde el paso, el par se desploma y la máquina se cala en lugar de frenarse suavemente.

Debilitamiento de campo por encima de la velocidad base

Por debajo de la frecuencia nominal el variador mantiene constante la relación voltios/hercio, de modo que el flujo en el entrehierro, y con él el par disponible, permanecen constantes. Cuando al inversor se le acaba la tensión, el flujo debe caer conforme sube la frecuencia. Esta zona de debilitamiento de campo da más velocidad con menos par, que es exactamente el comportamiento a potencia constante que busca una tracción. En el simulador verá reducirse el par de desenganche al superar la frecuencia de placa.

PMSM frente a BLDC y aplicaciones

Un PMSM y un BLDC son físicamente muy parecidos; la diferencia está en la forma de la contraelectromotriz y en la estrategia de control. El PMSM tiene contraelectromotriz senoidal y se alimenta con corriente senoidal bajo control vectorial, lo que da un rizado de par muy bajo y funcionamiento silencioso. Por eso es la máquina elegida para tracción de vehículos eléctricos, ejes servo, robótica, compresores de climatización de alta eficiencia y ascensores.

Preguntas frecuentes

¿Qué es el ángulo de carga de un motor síncrono de imanes permanentes?
El ángulo de carga es el ángulo entre el eje magnético del rotor y el campo giratorio del estator. En vacío es casi cero y crece al aumentar el par de carga; el par es aproximadamente proporcional a su seno. El máximo, a unos 90°, es el par de desenganche, y más allá el rotor pierde el sincronismo. El simulador muestra el ángulo de carga a medida que añades carga.
¿Por qué un PMSM gira exactamente a la velocidad síncrona?
Los imanes del rotor se enganchan al campo giratorio del estator, así que el rotor gira a la velocidad del campo, ns = 120 × f / P rpm, sin deslizamiento. La carga cambia el ángulo de carga, no la velocidad. Para variar la velocidad se cambia la frecuencia de alimentación, por eso los PMSM funcionan con un variador.
¿Cuál es la diferencia entre un PMSM y un motor de inducción?
El motor de inducción crea el campo del rotor por inducción, por lo que necesita deslizamiento y tiene pérdidas en el cobre del rotor. En el PMSM el campo procede de imanes permanentes: gira en sincronismo con mayor rendimiento y densidad de potencia. A cambio hay que asumir el coste de los imanes, un variador para arrancarlo y controlarlo y un rango limitado de debilitamiento de campo.
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