Back EMF, o fuerza contraelectromotriz, es la tensión que genera un motor eléctrico al girar, que actúa en contra de la tensión de alimentación que lo impulsa. Aumenta con la velocidad, y comprenderla explica la corriente de irrupción al arrancar, por qué un motor bloqueado se sobrecalienta y cómo los variadores modernos hacen funcionar motores sin un sensor de posición.
Cualquier conductor que se mueve a través de un campo magnético genera una tensión. Los propios devanados giratorios de un motor hacen exactamente eso, así que al girar el rotor produce una tensión que, por la ley de Lenz, se opone a la tensión aplicada. Cuanto más rápido gira el motor, mayor es esta fuerza contraelectromotriz, y es proporcional a la velocidad y al flujo magnético.
La corriente en un devanado de motor viene determinada por la diferencia entre la tensión de alimentación y la fuerza contraelectromotriz, dividida por la resistencia del devanado. Esto tiene dos consecuencias importantes:
Si una carga atasca el rotor, la fuerza contraelectromotriz colapsa a cero y el devanado ve la tensión de alimentación completa a través de su baja resistencia. Fluye continuamente la corriente de rotor bloqueado y los devanados se sobrecalientan en cuestión de segundos, por eso existen protecciones contra bloqueo y sobrecarga. El daño suele manifestarse más tarde como un aislamiento degradado, detectable con pruebas de resistencia de aislamiento.
Cualquier motor tiene una constante de fuerza contraelectromotriz, la tensión que genera por unidad de velocidad. En unidades SI es numéricamente igual a la constante de par, por eso un motor que genera mucho par por amperio también produce mucha tensión por rpm. Los variadores usan esta relación para estimar la velocidad y la carga a partir de mediciones eléctricas únicamente.
Los motores de corriente continua sin escobillas y los de imán permanente pueden funcionar sin un sensor de posición monitorizando la fuerza contraelectromotriz: el variador detecta dónde el voltaje inducido en cada devanado cruza por cero para determinar la posición del rotor.
Este control sin sensor es barato y robusto a altas velocidades, pero como la fuerza contraelectromotriz es muy pequeña cerca del reposo, los variadores sin sensor necesitan rutinas de arranque especiales a baja velocidad.
Cuando un variador tiene dificultades para arrancar o se dispara, los códigos de fallo del variador suelen apuntar a la causa.
La fuerza contraelectromotriz, la corriente y la temperatura son señales que un motor emite continuamente. Una plataforma que las lea desde la línea puede detectar un motor que consume más corriente de la que justifica su carga, señal de una falla incipiente, y generar una orden de trabajo antes de que falle.
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En el momento del arranque no existe fuerza contraelectromotriz que se oponga a la alimentación, por lo que solo la resistencia del devanado limita la corriente. Esto produce un breve pico de cinco a ocho veces la corriente de plena carga hasta que el motor acelera y la fuerza contraelectromotriz aumenta.
No. La caída de tensión es una pérdida a través de una resistencia. La fuerza contraelectromotriz es una tensión genuinamente generada por el movimiento del rotor, y es lo que hace que un motor consuma solo la corriente que exige su carga.
Sí. Todo motor que gira en un campo magnético genera fuerza contraelectromotriz, ya sea de CC o CA. En un motor de CC es lo que equilibra la tensión de alimentación a una velocidad y carga dadas.
Detectan los cruces por cero del voltaje inducido en los devanados del motor para determinar la posición del rotor, evitando un encoder físico o un sensor Hall. El método se debilita cerca del reposo, donde la fuerza contraelectromotriz es muy pequeña.
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