Momento de rotación en máquinas eléctricas: par resistente, par motor y estabilidad de los motores
Momento de rotación
Como ya se explicó en el tomo I, párrafo 326, sobre los conductores del bobinado inducido de las máquinas rotativas, se desarrollan fuerzas electrodinámicas que actúan sobre la parte giratoria de la máquina. Cada una de las fuerzas electrodinámicas determina su correspondiente momento y, dado que todas ellas deben ejercer su acción en el mismo sentido, la suma de todos los momentos elementales constituye el momento de rotación de la máquina.
Su acción respecto al movimiento es distinta según se trate de un generador o de un motor.
1) En los generadores
El momento de rotación se opone al movimiento de arrastre del motor o turbina que lo acciona, de acuerdo con la ley de la causa y el efecto. Por ello se denomina momento resistente del generador, conocido también con el nombre de par resistente.
2) En los motores
El momento de rotación es el que determina el giro del motor, por lo que recibe el nombre de par motor. En los motores se pueden distinguir tres formas de momento de rotación según el estado de funcionamiento:
a) Arranque
Es el instante en el cual se cierra el interruptor de la línea de alimentación del motor. Para que el motor pueda arrancar, es preciso que venza la resistencia que le ofrecen los rozamientos y la inercia de las partes móviles. El momento de rotación desarrollado por el motor en tal instante recibe el nombre de par de arranque o momento de rotación en el arranque.
b) Aceleración
El período de aceleración dura desde el instante de arranque hasta aquel en que el órgano giratorio del motor alcanza la velocidad nominal. El momento de rotación durante este período es muy variable, dependiendo del tipo de motor y de su construcción.
c) Régimen nominal
Cuando el motor funciona a su régimen nominal, el momento de rotación correspondiente recibe el nombre de par motor nominal o momento de rotación nominal. El valor del momento de rotación nominal de un motor en m·kg se calcula como 716 veces el cociente que resulta de dividir el valor de la potencia útil en CV entre la velocidad del motor, en revoluciones por minuto.
Estabilidad de los motores
A un motor eléctrico se le exige, como condición primordial, que mantenga su velocidad dentro de límites próximos al valor nominal. En la práctica, la alteración de la velocidad puede ser en dos sentidos distintos: aumento o disminución.
a) Aumento de velocidad
Cuando se presenta este caso, un motor será estable si responde con una reducción del momento de rotación, para que se restablezca el equilibrio. En cambio, el motor será inestable si, al aumentar la velocidad, respondiera con una elevación del momento de rotación, lo que daría como resultado un nuevo crecimiento de la velocidad hasta llegar al embalamiento.
b) Disminución de velocidad
Cuando se presenta este caso, un motor será estable si responde con un aumento del momento de rotación que restablezca el equilibrio. En cambio, el motor será inestable si, al disminuir la velocidad, respondiera con una reducción del momento de rotación, ya que esto haría perder más velocidad al motor hasta llegar a quedar parado.
En la inmensa mayoría de los motores ocurre que son estables hasta cierto límite de reducción de velocidad, a partir del cual se vuelven inestables. En efecto, cuando la reducción de velocidad se pronuncia, el motor responde con un aumento del momento de rotación. Este momento sigue creciendo mientras disminuye la velocidad, hasta llegar a tomar su valor máximo. A partir de aquí, cualquier nueva reducción de la velocidad determina una disminución del momento de rotación, con el resultado de que el motor se para.
Se conoce como grado de estabilidad de un motor eléctrico la relación que existe entre los valores del momento de rotación máximo y del nominal.