Motor de inducción

Un motor de inducción, también llamado motor asíncrono, es una máquina eléctrica en la que el campo magnético giratorio de los devanados fijos induce corrientes eléctricas en el rotor, y esas corrientes generan a su vez el propio magnetismo del rotor. Existe porque ofrece una manera notablemente sencilla y robusta de convertir energía eléctrica en movimiento de rotación sin necesidad de imanes permanentes, escobillas ni tierras raras. Demostrado por primera vez por Nikola Tesla y Galileo Ferraris en la década de 1880, se convirtió en el caballo de batalla de la industria y volvió a primer plano en los turismos cuando Tesla lo eligió para el Model S original.

El principio se basa en la inducción electromagnética. La corriente alterna trifásica que alimenta los devanados del estátor produce un campo magnético que barre alrededor del motor a una velocidad fijada por la frecuencia de alimentación. El rotor, normalmente una 'jaula de ardilla' de barras de aluminio o de cobre cortocircuitadas en cada extremo, se aloja dentro de ese campo. Como el rotor gira algo más despacio que el campo, las líneas de campo cortan las barras e inducen corrientes en ellas; esas corrientes inducidas generan su propio campo, que el campo del estátor arrastra consigo. Esta diferencia de velocidad entre el campo y el rotor se denomina deslizamiento y resulta esencial: sin deslizamiento no habría corriente inducida ni par motor.

Para el conductor y el vehículo, el atractivo del motor de inducción reside en su durabilidad y su coste. Al no llevar imanes que puedan desmagnetizarse y con un rotor que apenas es una fundición, tolera bien el calor y los regímenes altos y resulta barato de fabricar con materiales abundantes. Otra ventaja práctica es que, cuando el inversor deja de excitar el estátor, el rotor carece de magnetismo propio y, por tanto, casi no opone resistencia. El motor puede girar libremente, lo que evita las pérdidas parásitas que sufre una máquina de imanes permanentes al girar sin alimentación.

Esa capacidad de girar libre explica por qué los motores de inducción aparecen con frecuencia en el eje delantero de los coches eléctricos de doble motor con tracción total. El coche circula con un motor de imanes permanentes, más eficiente, en el eje trasero, y recurre al motor de inducción solo para obtener tracción o aceleración adicionales, dejándolo girar con una pérdida insignificante el resto del tiempo. Las variantes difieren sobre todo en el material del rotor y en el diseño del devanado, y las versiones con rotor de cobre sacrifican algo de coste a cambio de una mayor eficiencia.

El principal inconveniente es la eficiencia con cargas suaves y constantes. Mantener el campo del rotor exige inducir corrientes de forma continua, lo que produce un calentamiento resistivo en el rotor, así que un motor de inducción suele ser unos pocos puntos porcentuales menos eficiente que un motor de imanes permanentes comparable en la conducción cotidiana y tranquila. También puede ser algo mayor y más pesado para una misma potencia. Su comportamiento depende por completo del inversor, que modela la frecuencia y la amplitud de la corriente suministrada, de modo que ambos componentes deben considerarse juntos como un único sistema de propulsión y no por separado.