Un campo magnético giratorio es un campo resultante que rota en el espacio al alimentar varias bobinas desfasadas.
El transformador era genial, pero estático. Ahora queremos movimiento.
El problema histórico de los motores era cómo hacer llegar la electricidad a la parte que da vueltas (el rotor) sin que los cables se enrollen. La solución clásica eran las escobillas (carbones que rozan), pero son sucias y se gastan.
El campo magnético giratorio permite transferir par al rotor sin alimentarlo mediante un conmutador mecánico. Es la base de los motores trifásicos síncronos y de inducción.
Una onda que gira
Piensa en la ola de un estadio. Los espectadores (las bobinas) permanecen en sus asientos. Sin embargo, si se coordinan para levantarse y sentarse con un ligero retraso unos de otros… La Ola se mueve alrededor del estadio.
En un motor trifásico hacemos exactamente lo mismo:
Colocamos tres bobinas en círculo (Estator), separadas físicamente 120º.
Las alimentamos con tres fases (L1, L2, L3) que vienen desfasadas en el tiempo.
Lo que ocurre es pura matemática:
- En el milisegundo 1, la Bobina A tira fuerte (Norte arriba).
- En el milisegundo 2, la Bobina A se apaga un poco y la B tira fuerte (Norte a la derecha).
- En el milisegundo 3, la Bobina C toma el relevo.
El resultado es que, aunque las bobinas de cobre están quietas y atornilladas al chasis, el Campo Magnético resultante (la flecha Norte-Sur) gira frenéticamente en el centro del motor.
Esto no deja de ser una consecuencia de cómo generamos la energía trifásica, girando un imán en un generador.
Las corriente trifásica es el reflejo de este giro. Al introducirlo en tres bobinas, estamos “recomponiendo” el giro.
Las partes del motor
Dividimos el motor en dos partes independientes que no se tocan:
-
El Estator (La parte quieta): Es la carcasa exterior. Contiene las bobinas de cobre conectadas a la red trifásica. Su única misión es crear el campo magnético giratorio. Es el “fantasma” que da vueltas.
-
El Rotor (La parte móvil): Es el cilindro central que gira. No necesita cables ni escobillas. Simplemente “siente” el campo magnético del estator y lo persigue.
La velocidad de sincronismo (
¿A qué velocidad gira ese campo magnético invisible? No es aleatoria. Depende estrictamente de la frecuencia de la red y de cómo hayamos construido el bobinado.
La fórmula que todo ingeniero debe saber es:
Donde:
: Velocidad de sincronismo (en Revoluciones por Minuto, rpm). : Frecuencia de la red (Europa: 50 Hz, América: 60 Hz). : Número de Pares de Polos del motor.
¿Qué son los polos?
Son las “parejas” de bobinas magnéticas.
- 1 Par de polos (2 polos): Un Norte y un Sur. El campo da una vuelta completa por cada ciclo de la red.
- 2 Pares de polos (4 polos): El campo avanza más despacio, da media vuelta por ciclo.
Velocidades estándar en Europa (50Hz):
| Pares de Polos ( | Polos Totales | Velocidad de Campo ( | Uso Típico |
|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3000 rpm | Bombas rápidas, ventiladores pequeños. |
| 2 | 4 | 1500 rpm | La más común (cintas, maquinaria). |
| 3 | 6 | 1000 rpm | Cargas pesadas, ascensores. |
Esta es la velocidad a la que viaja la el componente magnético. No necesariamente la velocidad a la que gira el eje físico (aunque muchas veces coinciden).
Cómo responde el rotor
Ahora que tenemos un imán invisible girando a 3000 rpm (por ejemplo), ¿qué hace el rotor?
- Motor síncrono: El rotor crea su propio campo mediante imanes permanentes, excitación eléctrica o reluctancia. En régimen estable gira a la velocidad de sincronismo.
- Motor asíncrono o de inducción: El campo induce corrientes en el rotor. Cuando funciona como motor, gira algo más lento que el campo (por ejemplo, a 2950 rpm frente a 3000 rpm).
