En comparación con los motores asíncronos trifásicos convencionales, los motores síncronos de imanes permanentes ofrecen las ventajas de un alto par de arranque, un tiempo de arranque corto y una alta capacidad de sobrecarga. Esto permite reducir la capacidad instalada del motor de accionamiento del equipo en función de la potencia real en el eje, ahorrando energía y reduciendo la inversión en activos fijos.

Los motores síncronos de imanes permanentes son relativamente fáciles de controlar, ya que su velocidad se determina únicamente por la frecuencia. Funcionan de forma suave y fiable, sin verse afectados por las fluctuaciones de carga ni tensión. Su velocidad estrictamente sincronizada proporciona una excelente respuesta dinámica, lo que los hace ideales para el control de frecuencia variable.

Los motores síncronos de imanes permanentes también ofrecen ventajas en términos de bajas pérdidas y aumento de temperatura, así como un alto factor de potencia y eficiencia. Estos factores, en consonancia con las exigencias de rendimiento de los motores, han impulsado su dominio del mercado.

¿Por qué los motores de imanes permanentes tienen bajas pérdidas y bajo aumento de temperatura?

Dado que el campo magnético de un motor síncrono de imanes permanentes se genera mediante imanes permanentes, se evitan las pérdidas de excitación (también conocidas como pérdidas de cobre) que se producirían al usar corriente de excitación para generar el campo magnético. Cuando el motor está en marcha, el rotor no consume corriente, lo que reduce significativamente el aumento de temperatura. Según estadísticas incompletas, en las mismas condiciones de carga, el aumento de temperatura es aproximadamente 20 K menor.

Los motores síncronos de imán permanente ofrecen un alto factor de potencia y eficiencia

En comparación con los motores asíncronos, los motores síncronos de imanes permanentes ofrecen una eficiencia significativamente mayor con cargas ligeras. Además, ofrecen un amplio rango de funcionamiento, que supera el 90 % con un factor de carga del 25 % al 120 %. La eficiencia nominal de los motores síncronos de imanes permanentes cumple con la norma nacional vigente de eficiencia energética de Clase 1, lo que representa una ventaja significativa respecto a los motores asíncronos en términos de ahorro energético.

En funcionamiento real, los motores rara vez funcionan a plena potencia al accionar cargas. Esto se debe a dos factores: primero, al seleccionar motores, los diseñadores suelen determinar la potencia del motor en función de las condiciones extremas de funcionamiento de la carga, que rara vez se producen. Además, para evitar que el motor se queme en condiciones de funcionamiento anormales, los diseños de motores suelen incluir un margen de potencia. Segundo, para garantizar la fiabilidad, los fabricantes de motores suelen incluir un cierto margen de potencia más allá de la potencia especificada por el usuario. En consecuencia, la mayoría de los motores en funcionamiento real funcionan por debajo del 70 % de su potencia nominal, especialmente al accionar cargas como ventiladores y bombas, donde los motores suelen funcionar en el rango de carga ligera. Para los motores asíncronos, su eficiencia en carga ligera es muy baja, mientras que los motores síncronos de imanes permanentes aún pueden mantener una eficiencia relativamente alta en el área de carga ligera.

Los motores síncronos de imanes permanentes presentan un factor de potencia elevado, independientemente del número de polos. A plena carga, el factor de potencia se aproxima a la unidad. Esto se traduce en corrientes de motor más bajas que las de los motores asíncronos, lo que se traduce en una menor pérdida de cobre en el estator y una mayor eficiencia. Sin embargo, el factor de potencia de los motores asíncronos disminuye al aumentar el número de polos. Además, debido al alto factor de potencia de los motores síncronos de imanes permanentes, la capacidad de la fuente de alimentación (transformador) que alimenta el motor puede, en teoría, reducirse, lo que a su vez reduce las especificaciones de la aparamenta y los cables que lo soportan.

Desventajas de los motores síncronos de imanes permanentes

Los motores síncronos de imanes permanentes también presentan desventajas. Por ejemplo, su corriente de arranque es aproximadamente nueve veces mayor que la de los motores asíncronos. No pueden arrancarse con tensión reducida. En condiciones de suministro de tensión reducida, su par de arranque asíncrono disminuye más que el de los motores asíncronos, lo que dificulta el arranque. Los parámetros de autoarranque y la corriente de retroalimentación durante cortocircuitos en el sistema de los motores síncronos de imanes permanentes varían significativamente entre fabricantes. Además, debido a la dificultad para obtener datos relevantes, el uso de motores síncronos de imanes permanentes introduce incertidumbres en el rendimiento de los sistemas de potencia en cortocircuito y en la verificación de los cálculos de arranque.