¿Por qué es necesario el deslizamiento en un motor de inducción?

El campo magnético del estator, que gira más rápido que la velocidad física del rotor, pasa a través de los conductores del rotor. Eso induce corriente en el rotor. La corriente en el rotor genera un campo magnético en el rotor que gira a la misma velocidad que el campo magnético del estator, pero retrasado en su posición. Eso crea un par de rotor. A velocidad síncrona, el rotor estaría girando a la misma velocidad que el campo magnético del rotor y no se produciría par. Sin carga adherida al eje del motor, se requiere muy poco par para mantener el rotor en movimiento, por lo que la velocidad es casi sincrónica. Cualquier aumento en la carga reduce la velocidad del rotor y aumenta la corriente y el par del rotor.

Ciertamente puede girar a velocidad síncrona, o incluso más rápido.

Pero la energía eléctrica se comunica al rotor por inducción. Efectivamente, el rotor es el devanado secundario de un transformador, que es accionado por una frecuencia igual a la velocidad de deslizamiento. Entonces, a velocidad síncrona, esa frecuencia es cero y no se comunica energía al rotor.

Por lo tanto, para girar a la velocidad de sincronización, debe impulsar mecánicamente el rotor con suficiente potencia para superar las pérdidas por fricción; esto sucede en un automóvil Tesla que rueda cuesta abajo, por ejemplo.

Impulse el rotor más rápido que la velocidad síncrona y puede devolver energía al sistema eléctrico. La inducción entre el rotor y el estator ahora extrae energía eléctrica del rotor, actuando como un freno sobre cualquier cosa que lo esté impulsando mecánicamente a través del eje.

Pero entonces no es un motor, es un generador.

Si el rotor gira a velocidad síncrona, la inducción será cero y, por lo tanto, se producirá un par cero. Lo que ve es deslizamiento y ese deslizamiento crea suficiente inducción que conduce a un par suficiente para superar la fricción residual y las pérdidas cuando no se conecta una carga mecánica adecuada.

En caso de que no hayas entendido la idea de la inducción cero; si los devanados del rotor giran al mismo ritmo que el campo magnético giratorio, el rotor no percibe ningún cambio neto en el campo magnético, por lo tanto, debido a la ley de inducción de Faraday, no se produce inducción.

Necesitas echar un vistazo de cerca al rotor. En particular, busque cualquier evidencia de magnetismo. No encontrarás ninguno .

Para funcionar sincrónicamente, el rotor necesitaría tener un magnetismo definido de norte a sur. Ese imán tendría que ser lo suficientemente fuerte para mantener el motor sincronizado a pesar del arrastre de la carga. Eso podría hacerse con imanes permanentes o con un rotor bobinado alimentado mediante anillos deslizantes.

Lo que realmente tienes es una "jaula de ardilla". Podría ser un tubo simple de cobre o aluminio, pero funciona mejor si está ranurado en el tubo, pareciendo una...jaula de ardilla. Mejor aún si se le añaden laminaciones ferrosas en su centro. No hay conexiones eléctricas al rotor .

El estator del motor crea un campo magnético giratorio que gira a 3000/3600 RPM o 1500/1800 RPM. El "susurro de este imán virtual" a través de la jaula de ardilla induce corrientes en la jaula. Esa corriente crea un campo magnético, y la atracción/repulsión de ese campo magnético pone el rotor en movimiento.

Lo que puede hacer el rotor de jaula de ardilla, que el motor síncrono no puede, es recuperarse cuando la carga lo arrastra fuera de frecuencia. Cuanto más fuera de frecuencia, más induce y más potencia desarrolla: cualquiera que haya trabajado en un taller de carpintería conoce el sonido BEEE-OOOO-EEE de una sierra de mesa que se carga durante un corte.

En teoría, es raro. Pero en el uso práctico, es condenadamente elegante. ¡Gracias, señor Tesla!