Cómo el deslizamiento del motor refleja los cambios de carga: una guía simple para comprender la velocidad y el rendimiento del motor

Cuando un motor eléctrico está en funcionamiento, parámetros como la corriente, el voltaje, la potencia y la velocidad no permanecen constantes, y esos cambios afectan directamente el rendimiento y la confiabilidad del motor.

¿Qué nos dice la fórmula de la tasa de deslizamiento sobre los cambios de carga del motor?
El motor no siempre funciona a velocidad síncrona. Por eso utilizamos la tasa de deslizamiento:
[ S = frac{n_0 - n}{n_0} ]
Donde (n_0) es la velocidad síncrona y (n) es la velocidad real. Cuanta más carga haya sobre el motor, mayor será el deslizamiento. Analizar este deslizamiento en relación con la corriente del rotor nos ayuda a comprender con qué intensidad está trabajando el motor en cada momento.

Déjame guiarte a través de él de una manera más identificable.

¿Un motor realmente funciona a velocidad síncrona cuando está descargado?

Cuando un motor funciona sin carga, apenas produce energía. En este caso, la corriente del rotor es cercana a cero. Según la ecuación (1) de la imagen, el deslizamiento (S) también se vuelve casi cero. Eso significa que la velocidad real del motor es prácticamente la misma que la velocidad síncrona.

¿Por qué el deslizamiento tiende a cero sin carga?
Sin carga, apenas se necesita par magnético, por lo que el motor no necesita "quedarse atrás". Casi sin corriente en el rotor, hay muy poca resistencia magnética, lo que permite que el rotor casi iguale la velocidad sincrónica.

¿Por qué aumenta el deslizamiento cuando aumenta la carga?

A medida que aumenta la carga, el motor tiene que producir más par, lo que provoca un aumento del deslizamiento.

Para ello, el rotor necesita un campo magnético más intenso. Y para conseguirlo, el motor tiene que dejar que el rotor quede ligeramente por detrás del campo magnético giratorio; esto crea el voltaje que induce más corriente en el rotor.

Lo que esto significa en la práctica:

• El deslizamiento aumenta, pero lentamente.
• La mayoría de los motores están diseñados para que el deslizamiento se mantenga por debajo del 5% durante el funcionamiento normal.
• Por ejemplo: si la velocidad síncrona es de 3000 RPM, la velocidad de funcionamiento real no caerá por debajo de 2850 RPM bajo carga nominal.

¿Cómo se relaciona la corriente del rotor con la carga?

Cuanta más carga haya sobre el motor, mayor será la corriente del rotor.

Solía ​​​​pensar que la corriente del motor solo significaba la corriente de entrada, pero en realidad, el rotor genera su propia corriente interna debido a la inducción. A medida que aumenta la carga, el motor debe reducir ligeramente la velocidad para inducir suficiente voltaje para crear una corriente más fuerte en el rotor. Esa corriente aumenta el par para igualar la carga.

Entonces, ¿por qué importa esto?

• Las corrientes del rotor y del estator juntas determinan la salida de par.
• Una carga más alta significa más corriente, más calor y más desgaste.
• No desea dimensionar los motores "lo suficiente": un poco de gastos generales le ahorra a largo plazo.

¿La velocidad real del motor alguna vez disminuirá mucho con respecto a la velocidad nominal?

No precisamente. Los motores se construyen con velocidades nominales que se mantienen bastante cercanas a la velocidad síncrona.

Tomemos como ejemplo un motor típico de 2 polos con una velocidad síncrona de 3000 RPM; su velocidad nominal suele ser de alrededor de 2850 RPM. Los fabricantes lo diseñan de esa manera para garantizar un rendimiento constante incluso con cambios de carga.

Una breve historia de mi propia experiencia:

Uno de mis clientes eligió un motor que apenas tenía potencia suficiente para una bomba de agua. Funcionó bien durante una semana, pero luego empezó a sobrecalentarse y a tropezar. Lo reemplazamos por un modelo un poco más potente. El motor funcionó de manera más suave, más fría y terminó ahorrándole costos de mantenimiento y tiempo de inactividad.

¿Es lineal la curva velocidad-carga del motor?

No, no exactamente. Es una curva no lineal ligeramente inclinada hacia abajo.

Eso tiene sentido cuando lo piensas. Sin carga, la velocidad es casi máxima. Pero a medida que aumenta la carga, la velocidad disminuye gradualmente, no de repente. Sólo en condiciones de sobrecarga la velocidad cae bruscamente.

En cuanto al diseño:

• La curva es más pronunciada con cargas ligeras;
• Se aplana bajo cargas medias;
• Luego cae rápidamente con cargas pesadas o detenidas.

Los diseñadores de motores utilizan esta curva para predecir cómo se comportará un motor en diferentes condiciones de trabajo, especialmente en aplicaciones críticas como bombas, ventiladores y sistemas transportadores.

Conclusión

Al observar el deslizamiento y la corriente del rotor, obtenemos información valiosa sobre la condición de carga de un motor, lo que ayuda con la selección, la resolución de problemas y el mantenimiento adecuados.