El principio de la máquina de inducción y el deslizamiento
¿Qué pasa con el par si el rotor alcanza la velocidad síncrona?
Debe haber movimiento relativo — el campo giratorio barriendo las barras del rotor — para que se induzca corriente y surja par. Empuja el deslizador de velocidad del rotor hacia la síncrona. Al menguar el movimiento relativo, mengua la inducción. En el instante en que el rotor alcanza exactamente la velocidad síncrona, ¿qué pasa con el par?
La inducción necesita movimiento relativo
Cuando el campo giratorio barre las barras quietas (o más lentas) del rotor, estas cortan flujo y se les induce una FEM (Faraday). Circula corriente por las barras cortocircuitadas, y esta siente una fuerza en el campo (F = BIl) que arrastra al rotor en el sentido de giro del campo. Por la ley de Lenz la corriente inducida se opone a su causa, el movimiento relativo, así que el rotor acelera persiguiendo al campo.
La velocidad síncrona es la liebre inalcanzable
Al acelerar el rotor, su movimiento relativo con el campo mengua, las barras cortan flujo con menos frecuencia y la corriente y el par caen juntos. Si el rotor alcanzara la síncrona, el movimiento relativo sería cero y la FEM, la corriente y el par también. En ese instante el rozamiento y la carga ganan, el rotor frena, el movimiento relativo revive y el par vuelve. Así el rotor nunca alcanza la síncrona y se asienta un poco por debajo. Por eso la máquina se llama asíncrona.
El deslizamiento lo mide todo
Cuánto se rezaga el rotor se mide con el deslizamiento s = (Ns - N)/Ns. En reposo s = 1; a la síncrona s = 0. La frecuencia del flujo que sienten las barras, la frecuencia de deslizamiento, es f2 = s·f. La FEM inducida y la reactancia del rotor también son proporcionales al deslizamiento. Al arrancar s = 1, así que la frecuencia del rotor iguala a la de red; en marcha normal el deslizamiento suele ser un pequeño porcentaje, y la frecuencia del rotor es de pocos hercios. Solo el deslizamiento fija el estado eléctrico de la máquina.
De vuelta a la primera pantalla
Cuando el rotor alcanza la velocidad síncrona el par se hace cero. La inducción viene del movimiento relativo del campo barriendo las barras, y a la síncrona ese movimiento desaparece. Si las barras no cortan flujo no hay FEM, ni corriente, ni par. Sin par el rotor ni vence el rozamiento y vuelve a frenar, lo que revive el movimiento relativo y devuelve el par. Por esta autocontradicción el rotor solo persigue eternamente la síncrona, asentándose siempre un deslizamiento s = (Ns - N)/Ns por detrás. El deslizamiento es justo el precio que la máquina paga para dar par.
El deslizamiento es el asa para analizar la máquina. Como la FEM y la reactancia del circuito del rotor llevan el deslizamiento, tratarlo como variable permite plegar el rotor, visto desde el estátor, en un solo circuito equivalente. La clave es escribir la resistencia del rotor como R2/s: este único término contiene tanto la pérdida eléctrica real como la potencia mecánica que entrega el rotor. La próxima unidad construye ese circuito equivalente (MC-C3).