Motores Eléctricos de Aeronave y Principios de Control

021-09-05Pablo Asensio Martínez2026-03-242 min

Principios Básicos

  • Función: Convertir energía eléctrica en energía mecánica (rotación).
  • Fuerza Contra-electromotriz (Back EMF): Un voltaje generado por el rotor giratorio que se opone al voltaje suministrado.
    • Actúa como una "resistencia" al flujo de corriente.
    • Proporcional a la velocidad (RPM).
    • Alta Velocidad $\rightarrow$ Alta Back EMF $\rightarrow$ Baja Corriente.
    • Baja Velocidad/Parado $\rightarrow$ Baja/Nula Back EMF $\rightarrow$ Alta Corriente.

Relaciones de Par y Potencia

  • Potencia ($P$):
    • Eléctrica: $P = \text{Voltaje} (V) \times \text{Corriente} (I)$
    • Mecánica: $P = \text{Par} (T) \times \text{RPM}$
  • Par ($T$): La fuerza de giro.
    • $T \propto \text{Corriente} \times \text{Fuerza del Campo Magnético}$
    • De las ecuaciones de potencia: $T = (V \times I) / \text{RPM}$
    • Alta Corriente $\rightarrow$ Alto Par.

Cambios Operacionales (Motor DC)

  • Aumentar la Carga Mecánica:
    1. El motor se ralentiza (las RPM disminuyen).
    2. La Back EMF disminuye (menos oposición).
    3. La Corriente Aumenta.
    4. El Par Aumenta (para igualar la carga).
    5. La potencia de salida aumenta.

Modos de Fallo

Agarrotamiento del Rotor (Motor Bloqueado)

  • Condición: El rotor está físicamente impedido de girar (RPM = 0).
  • Back EMF: Cero (sin movimiento).
  • Corriente: Aumenta masivamente (fluye la máxima corriente posible).
  • Par: Aumenta masivamente (par de arranque máximo).
  • Riesgo: Sobrecalentamiento, fusión de cables/fusibles, fuego.

Embalamiento del Rotor (Sin Carga)

  • Condición: La carga mecánica se elimina repentinamente (por ejemplo, rotura del eje).
  • Respuesta: El motor acelera rápidamente.
  • Back EMF: Aumenta significativamente.
  • Corriente: Disminuye (debido a la alta Back EMF).
  • Par: Disminuye.
  • Riesgo: Exceso de velocidad/destrucción mecánica (si es bobinado en serie).

Arrancadores-Generadores (Starter-Generators)

  • Definición: Una sola unidad que actúa como motor de arranque (para arrancar el motor) y luego como generador (una vez que el motor está en marcha).
  • Fuentes de Energía para Accionar el Generador (Cuando actúa como generador):
    • Motor en Marcha
    • APU
    • RAT (Turbina de Aire de Impacto)
    • Motor Hidráulico
  • Fuentes de Energía para Accionar el Arrancador (Cuando actúa como motor):
    • Batería Interna
    • Unidad de Potencia en Tierra (GPU)
    • Nota: La RAT no puede alimentar el arrancador.