Un motor de CA es un dispositivo que convierte la energía eléctrica de corriente alterna (CA) en energía mecánica, y su funcionamiento se basa en principios electromagnéticos fundamentales. Para comprender su funcionamiento, analicemos sus componentes clave y la secuencia de eventos que posibilitan el movimiento.

 

Primero, identifiquemos las partes principales. La mayoría de los motores de CA, especialmente el motor de inducción común, constan de dos componentes principales: estator y el rotorEl estator es la parte exterior estacionaria del motor, que contiene un conjunto de electroimanes (denominados devanados del estator) dispuestos circularmente alrededor del eje central. Estos devanados están conectados a una fuente de alimentación de CA. El rotor, por otro lado, es la parte interior giratoria, típicamente un núcleo cilíndrico de láminas metálicas laminadas con barras conductoras (a menudo de cobre o aluminio) incrustadas en su superficie, formando una estructura de "jaula de ardilla" en muchos motores de inducción. Estas barras están cortocircuitadas en ambos extremos mediante anillos, lo que permite el flujo de corriente eléctrica a través de ellas.

 

La magia de un motor de CA comienza con el campo magnético giratorio Generada por el estator. Cuando la corriente alterna fluye a través de los devanados del estator, cada devanado se convierte en un electroimán cuya polaridad se invierte al alternar la corriente (ya que la CA cambia de dirección periódicamente). Fundamentalmente, los devanados del estator están espaciados en ángulos específicos (generalmente 120 grados en motores trifásicos) y conectados a fases de la fuente de alimentación de CA que no están sincronizadas. Esta diferencia de fase hace que el campo magnético producido por el estator gire suavemente alrededor de su eje a una velocidad conocida como velocidad sincrónica, que depende de la frecuencia de la alimentación de CA y del número de polos en los devanados del estator. Por ejemplo, una fuente de alimentación de 60 Hz con un estator de 4 polos genera una velocidad síncrona de 1800 revoluciones por minuto (RPM).

 

Próximo, inducción electromagnética Entra en juego, impulsando el giro del rotor. Al atravesar el campo magnético giratorio del estator las barras conductoras del rotor, induce una corriente eléctrica en ellas (gracias a la ley de inducción de Faraday). Esta corriente inducida, a su vez, crea su propio campo magnético alrededor del rotor (ley de Ampère). La interacción entre el campo magnético giratorio del estator y el del rotor genera un par (una fuerza de torsión) que hace que el rotor siga el campo giratorio.

 

En los motores de inducción, el rotor nunca alcanza la velocidad síncrona del campo magnético del estator. Esta diferencia, conocida como deslizarEs necesario mantener la inducción de corriente en el rotor. Si el rotor se ajustara a la velocidad síncrona, no habría movimiento relativo entre el rotor y el campo magnético, por lo que no se induciría corriente ni se produciría par. En cambio, el rotor gira a una velocidad ligeramente inferior (normalmente entre un 2 % y un 5 % inferior a la velocidad síncrona de los motores estándar), lo que garantiza una inducción continua de corriente y par.

 

En resumen, un motor de CA funciona mediante la acción coordinada de un campo magnético giratorio (generado por los devanados del estator alimentados por CA) y la inducción electromagnética (que induce corriente en el rotor, creando un campo magnético que interactúa con el campo del estator para producir par). Este elegante proceso convierte eficientemente la energía eléctrica en movimiento mecánico, lo que hace que los motores de CA sean indispensables en innumerables aplicaciones, desde electrodomésticos hasta maquinaria industrial.