Motores síncronos y asíncronos en los coches eléctricos
Actualmente, la industria automotriz utiliza dos tipos de motores eléctricos: síncronos y asíncronos. Exteriormente parecen iguales y cuentan con las mismas piezas, pero su funcionamiento es distinto y ofrecen diferentes ventajas.
Tanto el síncrono como el asíncrono son motores de corriente alterna que transforman la energía eléctrica en mecánica.
El motor síncrono es aquel en el que el rotor y el campo magnético rotante giran a la misma velocidad y de manera sincronizada. El motor asíncrono es aquel en el que el campo magnético siempre va unos grados por delante del rotor, por lo que nunca llegan a girar a la misma velocidad y por tanto no están sincronizados.
Pero el funcionamiento de un motor síncrono y asíncrono es algo más complejo y merece la pena profundizar un poco más en ello, pues no en vano la industria automotriz utiliza ambos tipos en los coches electrificados, siendo Volkswagen, KIA o BMW marcas partidarias del primero y Tesla del segundo hasta hace poco.
Cómo funciona un motor asíncrono
El motor asíncrono o motor de inducción sigue el principio de inducción de Faraday y adopta el esquema de bobinado en el rotor. Es un motor en el que la corriente eléctrica es generada por inducción electromagnética del campo magnético de las bobinas del estátor (la parte fija de una máquina rotativa).
En estas bobinas se aplica corriente alterna trifásica, lo que produce un campo magnético giratorio al que denominamos campo rodante, y que tendrá la misma frecuencia que la corriente alterna con la que se alimenta el motor.
Explicación del funcionamiento de un motor eléctrico, así como de la diferencia entre motores síncronos y asíncronos.
Mientras el rotor está en estado de reposo, el campo rodante gira a su alrededor, generando así un campo magnético que sigue el movimiento del campo estatórico. Así es como se produce el par motor que propicia el movimiento del rotor.
Es por eso que el campo magnético o campo rodante siempre va unos grados por delante del rotor (entre un 3 y un 6%) y, por tanto, su movimiento es asíncrono.
Este tipo de motores necesita un inversor para convertir la corriente continua proveniente de la batería en corriente alterna, permitiendo además ajustar la carga determinando la velocidad de rotación.
Cómo funciona un motor síncrono
El motor síncrono o sincrónico es una máquina sincronizada que transforma la energía eléctrica de un sistema de corriente alterna en energía mecánica. En este tipo de motor, la excitación de campo proviene de un generador pequeño o de otra fuente de corriente continua.
La velocidad dependerá de la frecuencia del circuito y del número de polos que tenga el motor, pero esta es constante y recibe el nombre de velocidad de sincronismo. El estátor del motor contiene electromagnetos que crean un campo magnético que rota sincronizado con la mencionada velocidad de sincronismo.
Ventajas y desventajas de los motores asíncronos
El motor asíncrono, también conocido como motor de inducción, tiene las siguientes características generales:
- Dos tipos: jaula de ardilla y anillos rozantes.
- Menor coste.
- Poco ruido.
- Bajas vibraciones.
- Motor fiable.
- Alta eficiencia.
- Densidad de potencia muy baja.
- Mayor riesgo de sobrecarga.
- Bajo par de arranque.
Ventajas y desventajas de los motores síncronos
El motor síncrono es utilizado por varias marcas y entre sus cualidades generales destacan:
- Menor peso y tamaño.
- Gran control de velocidad.
- Mayor coste.
- Posibilidad de corrección del factor de potencia.
- Alto par y bajas corrientes de arranque.
- Resistencia a la sobrecarga.
- Velocidad constante en variaciones de carga.
- Alto rendimiento y ahorro de energía.
Dentro de los motores síncronos, encontramos tres tipos:
- De imanes permanentes: de corriente alterna, puede ser de dos formatos (de flujo radial y axial). Rendimiento excelente, máximo control de la velocidad, poco ruido y mínima vibración. Más caro, el más habitual en los híbridos.
- De reluctancia conmutada o variable: de corriente alterna, que llega a través de bobinas. Par alto y menor potencia. Más económicos y eficientes.
- Sin escobillas de imanes permanentes: de corriente continua, muy frecuente en híbridos. Poco potentes y caros, pero muy robustos, silenciosos y sin mantenimiento.
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