Motor eléctrico

Motores eléctricos

Motores eléctricos

Un motor eléctrico es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica. El motor eléctrico fue posible gracias a los descubrimientos de Franz Ernst Neumann y James Clerk Maxwell. Sus descubrimientos fueron publicados en los años 1841 y 1873.

Historia de los motores eléctricos

En 1821, a raíz del descubrimiento del fenómeno del electromagnetismo por el químico danés Hans Christian Ørsted, el físico inglés Michael Faraday construyó dos aparatos para producir lo que llamó una rotación electromagnética. Estos aparatos consisten con el movimiento circular continuo de un campo magnético alrededor de un hilo. Al hacer la demostración, la primera descripción fue la del motor eléctrico actual, de corriente alterna, lo patentó en 1887 el físico serbio Nikola Tesla.

En el 1822, Peter Barlow creó la rueda de Barlow. La rueda de Barlow es un widget que consiste en un disco metálico cortado en estrella, las extremidades de la estrella están sumergidas en un entrehierro que contiene mercurio. La función del mercurio es asegurar el paso de la corriente.

El primer conmutador utilizable fue inventado en 1832 por William Sturgeon. Más tarde, en el 1834, el Sr. Thomas Davenport fabricó un motor de corriente continua con este invento. El motor de corriente continua fue patentado en 1837. El elevado coste de las baterías no permitió que estos motores eléctricos tuvieran un importante éxito inicial.

No se tiene muy claro quién es el padre de las máquinas asíncronas. Este título se lo disputan tres inventores: Nikola Tesla, Galileo Ferraris y Michail Ossipowitsch.

En el 1887 el físico Nikola Tesla presentó una patente sobre la máquina asíncrona. Al año siguiente presentó 5 patentes más de máquina eléctrica asíncrona. Mientras tanto, Galileo Ferraris publicaba los tratados sobre las máquinas giratorias. En 1885 Ferraris publica un experimento y, posteriormente, publica una teoría sobre el motor asíncrona en abril de 1888. Finalmente, en 1889 un electricista alemán de origen ruso llamado Michail Ossipowitsch Doliwo-Dobrowolski inventa el primer motor asíncrono de corriente trifásica de jaula de ardilla. Aquet último motor eléctrico fue construido industrialmente a partir de 1891.

Tipo de motores eléctricos

Los motores eléctricos se pueden distinguir entre ellos según el tipo de corriente de alimentación:

  • Motores eléctricos de corriente continua. Este tipo de motores se pueden distinguir entre sí entre:
    • Inducción permanente
    • Inducción continua
  • Motores eléctricos de corriente alterna. Este tipo de motores eléctricos se pueden distinguir entre sí entre:
    • Motores universales
    • Motores síncronas
    • Motores asíncronas

Además de estas clasificaciones más generales también existen otros tipos de motor más modernos como son los motores paso a paso y los motores lineales.

¿Cómo funcionan los motores eléctricos?

El funcionamiento de los motores eléctricos varía según el tipo de motor del que forman parte.

Funcionamiento de un motor de corriente continua con inducción permanente

El motor de corriente continua es el motor más sencillo. Yendo del exterior del motor hacia el interior encontramos:

  • La carcasa o cárter, que tiene un sistema de fijación a la bancada o chasis. En el cárter hay un conjunto llamado estator o inductor que está formado por un soporte de chapas y unos imanes o electroimanes.
  • El rotor, que está formado por un núcleo de chapas sobre un eje que lo soporta todo. El eje está rodeado por una serie de bobinados que están conectados a las delgas del colector. A través de las delgas del colector se recibe la corriente eléctrica. Todo esto está soportado por los cojinetes en los extremos del cárter.
  • A un lado del eje está la polea. La polea es una corona dentada o acoplamiento que transmite la energía mecánica para ser aprovechada.

Cuando se hace llegar la corriente a través de las escobillas al colector, se hace pasar una corriente eléctrica por los conductores de las bobinas, que por la regla de la mano izquierda (recordar que están sumergidos en el campo del estator), crea una fuerza lateral, y la suma de todas ellas nos da el par que hace girar el conjunto rotor o motor. Por medio del colector, se va dando corriente a las bobinas adecuadas para que este par sea lo más fuerte posible. Son los motores que hay en aparatos que son movidos por pilas o baterías.

Motor de corriente continua con inducción variable y corriente alterna universal

Es lo mismo que el motor con inducción permanente, pero en este caso lo que produce el campo son unas bobinas que trabajan como un electroimán, y están conectadas al rotor en serie o paralelo. Este motor también trabaja con corriente alterna monofásica. El ejemplo más común son los motores de los electrodomésticos de uso normal.

Motor de corriente alterna asíncrono

En el estator hay tres grupos de bobinados, que se corresponden con las tres fases de la corriente alterna comercial, y el rotor en vez del colector, lleva tres anillos, que están conectados a los bobinados del rotor, funciona por el mismo principio , aunque debido al desplazamiento entre fases, se produce un campo rotatorio, que en cierto modo arrastra el rotor.

Un caso particular o construcción muy utilizada es la jaula de ardilla, ya que es un motor muy sencillo, en el que las delgas y bobinados del rotor, son sustituidos por unas varillas con unos anillos en los extremos juntando las varillas, de ahí su nombre.

En los motores asíncronos se pueden conectar los bobinados de dos maneras: En estrella, cuando un extremo de las bobinas es común y el otro conectado a cada una de las fases. El otro es en triángulo, cuando los extremos de las bobinas, van conectadas entre sí y en una fase. El intercambio de dos fases, provoca de inversión del sentido de giro.

Es el motor más comúnmente empleado en la industria, con el sistema de arranque estrella triángulo.

Motor de corriente alterna síncrono

Los motores síncronos se llaman así porque la velocidad de giro, está relacionada con la frecuencia de la corriente de alimentación, esto es debido al hecho de que el rotor es alimentado con corriente continua, y es arrastrado por el campo giratorio que produce las bobinas de el estator. Normalmente llevan una dinamo acoplada en el mismo eje motor para alimentar el rotor. Como varía la velocidad con la frecuencia y que permite fijar el par motor con un mínimo consumo, mediante ser acoplados a un oscilador se puede variar muy fácilmente su velocidad, y por lo tanto se utiliza en sistemas de tracción ( AVE-TGV).

Motores paso a paso

Está alimentado con corriente continua, y el rotor contiene una serie de imanes permanentes, que son arrastrados por las bobinas del estator, que son gobernadas por una electrónica de potencia, determinando el ángulo de giro, los que tienen mando proporcional , son extremadamente precisos en el ángulo de giro, o posición. Estos motores se usan mucho en los servos de movimiento de las máquinas de control numérico, o en los motores de lectura / escritura de los discos duros de ordenador.

Motor lineal

De manera básica es un motor asíncrono que se ha desarrollado, por lo que en vez de crear un par giratorio, crea un desplazamiento lineal, por el desplazamiento de las fases. Estos motores se dividen en dos grandes grupos:

  • Los de aceleración lenta que se utilizan en transporte Sky Train, Maglev, etc.
  • DE aceleración rápida utilizados en armas como el cañón magnético y artefactos espaciales.

Dentro de la misma categoría y están las bombas electromagnéticas de inducción que permiten circular a fluidos conductores. Las primeras pruebas se hicieron con mercurio, luego con una mezcla de sodio y potasio, en vistas de la circulación de sodio para la refrigeración en algunas centrales nucleares.

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Última revisión: 10 de noviembre de 2016