Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

9.6 Otros tipos de motores 437
mismo diseño de estator. Al igual que los motores de inducción se
pueden construir con estatores monofásicos o trifásicos. Otro tipo
de motor de uso especial es el de avance paso a paso. Un motor de
avance paso a paso requiere un estator polifásico, pero no necesita
de una fuente de potencia trifásica. El último motor de uso especial
que se explicará es el motor de cd sin escobillas, que como su
nombre sugiere funciona con una fuente de potencia de cd.
B S
B R
ind ~ sen 2
Motores de reluctancia
Un motor de reluctancia es aquel que para operar depende del par
de reluctancia. El par de reluctancia es el par inducido en un objeto
de hierro (como un alfiler) en presencia de un campo magnético
externo, que provoca que el objeto se alinee con el campo magnético
externo. Este par se presenta debido a que el campo externo
induce un campo magnético interno en el objeto de hierro y el par
aparece entre los dos campos, haciendo que el objeto gire hasta
que se alinee con el campo externo. Para que se produzca un par de
reluctancia en un objeto, se debe extender a lo largo de los ejes en
ángulos que correspondan con los ángulos de los polos adyacentes
del campo magnético externo.
En la figura 9-31 se muestra un esquema simple de un motor de reluctancia de dos polos. Se
puede demostrar que el par aplicado al rotor del motor es proporcional a sen 2d, donde d es el ángulo
eléctrico entre los campos magnéticos del rotor y del estator. Por lo tanto, el par de reluctancia
de un motor llega a su valor máximo cuando el ángulo entre los campos magnéticos del rotor y del
estator es de 45°.
El tipo de motor de reluctancia que se observa en la figura 9-31 es un motor síncrono, puesto
que el rotor estará unido a los campos magnéticos del estator mientras no se exceda el par máximo
del motor. Al igual que un motor síncrono normal, no tiene par de arranque y no puede encenderse
solo.
Se puede construir un motor de reluctancia de autoarranque que opere a velocidad síncrona
hasta que se exceda su par de reluctancia por medio de la modificación del rotor de un motor de
inducción, tal como se observa en la figura 9-32. En esta figura el rotor tiene polos salientes para la
operación en estado estacionario como un motor de reluctancia y también
tiene devanados de jaula o de amortiguamiento para el arranque. El estator
de un motor de este tipo puede ser trifásico o monofásico. En la figura
9-33 se muestra la característica par-velocidad de este motor, al que a
veces se llama motor de inducción síncrono.
El motor Synchrospeed es una variación interesante del motor de reluctancia
y lo fabrica en Estados Unidos MagneTek, Inc. En la figura 9-34
se ilustra el rotor de este motor. Utiliza “guías de flujo” para incrementar
el acoplamiento entre las caras de los polos adyacentes y por lo tanto aumentar
el par de reluctancia máxima del motor. Con estas guías de flujo,
el par de reluctancia máxima se incrementa a alrededor de 150% del par
nominal, en comparación con sólo un poco más de 100% del par nominal
que logra un motor de reluctancia convencional.
Estator
monofásico
o trifásico
FIGURA 9-31 Concepto básico de un motor de reluctancia.
Porcentaje de par
600
500
400
300
200
Devanado
principal y
auxiliar
Varía con la
posición de
arranque
del rotor
FIGURA 9-32 Diseño
del rotor de un motor de
reluctancia de autoarranque o
de “inducción síncrona”.
Velocidad de
conmutación
Motores de histéresis
100
Sólo el devanado
principal
Hay otro motor de uso especial que utiliza el fenómeno de la histéresis
para producir un par mecánico. El rotor de un motor de histéresis es un
cilindro liso de material magnético sin dientes, protuberancias ni devanados.
El estator del motor puede ser monofásico o trifásico; en el primer
caso, se debe usar un capacitor permanente con un devanado auxiliar para
0 0 20 40 60 80 100
Porcentaje de velocidad síncrona
FIGURA 9-33 Característica par-velocidad de un motor
monofásico de reluctancia de autoarranque.