Torque de reluctancia
El par de reluctancia, también conocido como par de alineación, es un fenómeno experimentado por objetos ferromagnéticos cuando se colocan dentro de un campo magnético externo. Este par actúa para alinear el objeto ferromagnético con la dirección del campo magnético externo. Cuando se expone a un campo magnético externo, el objeto ferromagnético genera un campo magnético interno en respuesta. La interacción entre este campo magnético interno inducido y el campo magnético externo da lugar al par de reluctancia, obligando al objeto a reorientarse hasta que esté óptimamente alineado con las líneas de campo magnético externo. Esta alineación ocurre ya que el sistema busca minimizar la reluctancia magnética, que es una medida de la oposición a la establecimiento de un flujo magnético dentro del objeto.
El par surge de la interacción entre los dos campos magnéticos, causando que el objeto gire alrededor de un eje alineado con la dirección del campo magnético. Este par actúa sobre el objeto, obligándolo a reposicionarse de una manera que minimice la reluctancia magnética, facilitando así la ruta más fluida posible para el flujo magnético.
Este par también se conoce como par de saliencia, ya que su generación se atribuye directamente a las características de saliencia de la máquina. La saliencia, que se refiere a la asimetría geométrica y magnética dentro de la máquina, crea variaciones en la reluctancia magnética que impulsan la producción de este par.
Los motores de reluctancia dependen fundamentalmente del par de reluctancia para su funcionamiento. La funcionalidad del motor se basa en la interacción continua y realineación de los campos magnéticos, habilitada por este par, para producir movimiento rotatorio. La magnitud del par de reluctancia se puede calcular utilizando una fórmula específica, que tiene en cuenta diversos parámetros como las intensidades de los campos magnéticos, la geometría de la máquina y las propiedades del material, proporcionando una medida cuantitativa crucial para el diseño, análisis y optimización de máquinas eléctricas basadas en reluctancia.
En el contexto de los cálculos del par de reluctancia, se utilizan las siguientes notaciones:
Trel representa el valor promedio del par de reluctancia.
V denota el voltaje aplicado, que juega un papel crucial en la energización del motor e influencia las interacciones de los campos magnéticos.
f significa la frecuencia de línea, determinando la tasa a la que cambian los campos magnéticos y, por lo tanto, impactando el proceso de generación de par.
δrel es el ángulo de par, medido en grados eléctricos. Este ángulo indica la diferencia de fase entre los campos magnéticos del estator y el rotor y es un factor clave en el cálculo de la magnitud del par de reluctancia.
K es la constante del motor, un parámetro específico del motor que encapsula diversas características relacionadas con el diseño, como la geometría del circuito magnético y las propiedades del material.
El par de reluctancia se genera principalmente en los motores de reluctancia. El principio fundamental detrás de su producción en estos motores radica en la variación de la reluctancia magnética. A medida que el rotor se mueve dentro del campo magnético del estator, los cambios en la longitud del espacio de aire y la geometría de la vía magnética causan fluctuaciones en la reluctancia. Estas variaciones, a su vez, dan lugar al par de reluctancia, que impulsa la rotación del motor.
El límite de estabilidad de los motores de reluctancia, en relación con el ángulo de par, generalmente oscila entre +δ/4 y -δ/4. Operar dentro de este rango angular asegura que el motor mantenga un funcionamiento estable, evitando problemas como atascamientos o comportamientos erráticos.
En términos de construcción, el estator de un motor de reluctancia se asemeja estrechamente al de un motor de inducción de una sola fase, con bobinados diseñados para crear un campo magnético giratorio. Por otro lado, el rotor suele ser del tipo jaula de ardilla. Este diseño simple pero eficaz del rotor, combinado con las características magnéticas únicas del estator, permite la generación y utilización eficiente del par de reluctancia, haciendo que los motores de reluctancia sean adecuados para una variedad de aplicaciones donde la rentabilidad y el funcionamiento confiable son requisitos clave.
