Torque de relutància

El torque de reluctància, també conegut com a torque d'alinament, és un fenomen experimentat pels objectes ferromagnètics quan es col·loquen dins d'un camp magnètic extern. Aquest torque actua per alinear l'objecte ferromagnètic amb la direcció del camp magnètic extern. Quan està exposat a un camp magnètic extern, l'objecte ferromagnètic genera un camp magnètic intern en resposta. La interacció entre aquest camp magnètic intern induït i el camp magnètic extern dóna lloc al torque de reluctància, obligant l'objecte a reorientar-se fins que estigui òptimament alineat amb les línies del camp magnètic extern. Aquest alineament ocorre mentre el sistema busca minimitzar la reluctància magnètica, que és una mesura de l'oportunitat a l'establiment d'un flux magnètic dins de l'objecte.

El torque sorgeix de la interacció entre els dos camps magnètics, fent que l'objecte gire al voltant d'un eix alineat amb la direcció del camp magnètic. Aquest torque actua sobre l'objecte, obligant-lo a reposicionar-se d'una manera que minimitzi la reluctància magnètica, facilitant així el camí més suau possible per al flux magnètic.

Aquest torque també es coneix com a torque de saliència, ja que la seva generació es atribueix directament a les característiques de saliència de la màquina. La saliència, que fa referència a l'asimetria geomètrica i magnètica dins de la màquina, crea variacions en la reluctància magnètica que impulsen la producció d'aquest torque.

Els motors de reluctància depenen fonamentalment del torque de reluctància per al seu funcionament. La funcionalitat del motor depèn de la interacció contínua i realineació dels camps magnètics, habilitada per aquest torque, per produir moviment rotatori. La magnitud del torque de reluctància es pot calcular utilitzant una fórmula específica, que pren en compte diversos paràmetres com ara les intensitats dels camps magnètics, la geometria de la màquina i les propietats del material, proporcionant una mesura quantitativa crucial per al disseny, anàlisi i optimització de les màquines elèctriques basades en reluctància.

En el context dels càlculs de torque de reluctància, s'utilitzen les següents notacions:

• Trel representa el valor mitjà del torque de reluctància.

• V denota la tensió aplicada, que juega un paper crucial en energitzar el motor i influir en les interaccions dels camps magnètics.

• f significa la freqüència de línia, determinant la velocitat a la qual canvien els camps magnètics i, per tant, impactant en el procés de generació de torque.

• δrel és l'angle de torque, mesurat en graus elèctrics. Aquest angle indica la diferència de fase entre els camps magnètics de l'estator i el rotor i és un factor clau en el càlcul de la magnitud del torque de reluctància.

• K és la constant del motor, un paràmetre específic del motor que encapsula diverses característiques relacionades amb el disseny, com ara la geometria del circuit magnètic i les propietats del material.

El torque de reluctància es genera predominantment dins dels motors de reluctància. El principi fonamental darrere la seva producció en aquests motors resideix en la variació de la reluctància magnètica. A mesura que el rotor es mou dins del camp magnètic de l'estator, els canvis en la longitud de la fenda d'aire i la geometria del camí magnètic causen fluctuacions en la reluctància. Aquestes variacions, a la vegada, donen lloc al torque de reluctància, que impulsa la rotació del motor.

El límit de stabilitat dels motors de reluctància, en relació amb l'angle de torque, sol oscil·lar entre +δ/4 i -δ/4. Operar dins d'aquest rang angular assegura que el motor mantingui una operació estable, evitant problemes com l'aturada o comportaments erràtics.

En termes de construcció, l'estator d'un motor de reluctància es asemeja molt a l'estator d'un motor d'inducció monofàsic, disposant de bobines dissenyades per crear un camp magnètic rotatori. El rotor, en canvi, és sovint del tipus jaula de sorra. Aquest disseny simple però efectiu del rotor, combinat amb les característiques magnètiques úniques de l'estator, permet la generació i utilització eficient del torque de reluctància, fent que els motors de reluctància siguin adequats per a una varietat d'aplicacions on l'eficiència i l'operació fiable són requisits clau.