Entre los diferentes tipos de servomotores, los servomotores asíncronos (de inducción) y síncronos se destacan como opciones destacadas para diversas aplicaciones. Si bien ambos tienen el mismo propósito (proporcionar un control preciso de la posición angular, la velocidad y la aceleración), tienen características operativas, ventajas y aplicaciones distintas. Este artículo explorará las diferencias entre los servomotores asíncronos y síncronos, comparando su diseño, principios operativos, beneficios y casos de uso ideales.

¿Qué es un servomotor?

Un servomotor es un actuador rotatorio que permite un control preciso de la posición angular, la velocidad y la aceleración. Por lo general, incluye:

• Un mecanismo de motor (asíncrono o síncrono).
• Un sistema de retroalimentación (codificador o resolver).
• Una unidad de control (servoaccionamiento).

Los servomotores se pueden clasificar en dos categorías: servomotores de CA (corriente alterna) y servomotores de CC (corriente continua), siendo los servomotores de CA la opción más popular en aplicaciones industriales. Entre los servomotores de CA, encontramos dos subtipos principales: asíncronos (de inducción) y síncronos.

Servomotores asíncronos

El tipo de motor más popular en entornos industriales es el servomotor asíncrono, a veces denominado motor de inducción. El rotor de un motor asíncrono nunca coincide exactamente con la velocidad del campo magnético giratorio del estator debido a la teoría de inducción electromagnética que subyace a su funcionamiento. Conocido como “deslizamiento”, el diferencial de velocidad fluctúa en función de la carga aplicada al motor.

Principio de funcionamiento de los servomotores asíncronos

Un servomotor asíncrono, a menudo conocido como servomotor de inducción, funciona según el principio de inducción electromagnética. A diferencia de los motores síncronos, los motores asíncronos tienen un rotor que se desliza o se retrasa ligeramente con respecto al campo magnético del estator.

Características clave de los servomotores asíncronos

• Curva par-velocidad: los motores asíncronos producen una curva par-velocidad que varía según la carga. Hay un mayor deslizamiento y la velocidad del motor disminuye a medida que aumenta la carga. Eficiencia: Los motores asíncronos son generalmente menos eficientes que los motores sincrónicos porque el deslizamiento provoca pérdida de energía en forma de calor.
• Rentabilidad: En comparación con los motores sincrónicos, los motores asíncronos suelen ser menos costosos. Como no necesitan escobillas ni imanes permanentes, su diseño es más simple y requieren menos mantenimiento.
• Rendimiento de arranque: Estos motores tienden a tener un par de arranque alto, lo que es una ventaja en aplicaciones que requieren arranques con cargas pesadas.
• Robustez: Los motores asíncronos son conocidos por su durabilidad y son capaces de soportar duras condiciones de funcionamiento.

Aplicaciones de los servomotores asíncronos

Los motores asíncronos son ideales para aplicaciones en las que la sincronización exacta no es crítica, pero donde se valoran la robustez y la rentabilidad. Algunas aplicaciones típicas incluyen:

• Bombas y ventiladores
• Sistemas HVAC
• Más información
• Maquinaria de automatización básica

Servomotores síncronos

Los servomotores asíncronos y síncronos funcionan de formas distintas. Esto demuestra que el rotor se sincroniza con la frecuencia de la corriente de alimentación para mantener una velocidad precisa y constante en una variedad de circunstancias de carga.

Principio de funcionamiento de los servomotores síncronos

La frecuencia de la alimentación de CA determina la velocidad de rotación constante requerida para los motores síncronos. El estator produce un campo magnético giratorio cuando se introduce voltaje de CA. En los motores síncronos, el rotor contiene imanes permanentes o electroimanes y está diseñado para bloquearse en el campo giratorio, lo que hace que el rotor y el campo giren a la misma velocidad.

Características clave de los servomotores síncronos

• Control de velocidad preciso: los motores síncronos ofrecen un control de velocidad preciso porque la velocidad del rotor y el campo magnético del estator coinciden. Las aplicaciones que necesitan mantener la velocidad en diferentes condiciones de carga pueden encontrar esto particularmente útil.
• Alta eficiencia: los motores síncronos son generalmente más eficientes que los motores asíncronos porque no se deslizan y, por lo tanto, se pierde menos energía en forma de calor.
• Par constante: los motores síncronos proporcionan un par constante en una amplia gama de velocidades, lo que es beneficioso para aplicaciones que requieren un rendimiento constante.
• Corrección del factor de potencia: el ajuste del factor de potencia en los sistemas industriales puede verse facilitado por el factor de potencia principal con el que pueden operar muchos motores síncronos.
• Construcción compleja: los motores síncronos tienden a tener construcciones más complejas que los motores asíncronos y pueden requerir componentes adicionales como escobillas o sistemas de excitación externos, según el diseño.

Aplicaciones de los servomotores síncronos

Debido a su precisión y alta eficiencia, los motores síncronos son ideales para aplicaciones de alto rendimiento que exigen un control exacto de la velocidad y la posición. Las aplicaciones más comunes incluyen:

• Máquinas CNC
• Sistemas de servoaccionamiento
• Equipos de fabricación de alta precisión
• Sistemas de control de movimiento

Servomotores asíncronos y síncronos: una comparación

Característica	Motor Servo Asíncrono	Motor Servo Síncrono
Rango de Velocidad (RPM)	0-10,000	0-20,000
Eficiencia (%)	85-90	95-98
Índice de Costo (1-10)	5	8
Construcción	Construcción más simple, menos componentes	Construcción más compleja, puede requerir componentes adicionales (por ejemplo, excitador)
Par (Torque)	Varía con la carga, menos constante	Par constante en un rango de velocidades
Control	Control menos preciso, adecuado para aplicaciones generales	Control más preciso, ideal para aplicaciones de alta precisión

Elección entre servomotores asíncronos y síncronos

Al elegir entre servomotores asíncronos y síncronos, se deben tener en cuenta varios factores:

• Requisitos de precisión: si su aplicación requiere un control preciso de la velocidad y la posición, un servomotor síncrono es la mejor opción. Los motores síncronos proporcionan una sincronización exacta con la frecuencia de suministro, lo que los hace ideales para tareas de alta precisión.
• Consideraciones de eficiencia: para aplicaciones que requieren un funcionamiento continuo y una mayor eficiencia energética, se prefieren los motores síncronos debido a su eficiencia superior y salida de par constante.
• Costo y complejidad: los motores asíncronos son generalmente más rentables y más fáciles de mantener, lo que los hace adecuados para aplicaciones que no requieren precisión o eficiencia extremas.
• Rendimiento de arranque: si su sistema requiere un par de arranque alto o se utiliza en aplicaciones de servicio pesado, los motores asíncronos pueden ofrecer un mejor rendimiento.

Los servomotores asíncronos y síncronos tienen ventajas únicas y son adecuados para diferentes tipos de aplicaciones industriales. Los fabricantes de servomotores suelen seleccionar motores asíncronos para aplicaciones en las que el coste, la robustez y la simplicidad son más importantes que la precisión absoluta, mientras que los motores síncronos son la mejor opción para tareas de alta precisión y eficiencia.