Introducción
Los motores eléctricos son los encargados de convertir la energía eléctrica en energía mecánica. Es un dispositivo importante en la industria electrónica y mecánica, ya que desempeña un papel vital en la construcción de muchos aparatos, herramientas y máquinas electrónicos. Este artículo será una guía para principiantes sobre el mundo de los motores eléctricos, ya que analizará los diferentes tipos de motores eléctricos, sus aplicaciones y mucho más.
¿Qué son los motores eléctricos?
Los motores eléctricos son dispositivos que transforman la energía eléctrica en energía mecánica, normalmente utilizando el principio electromagnético. La mayoría de los motores eléctricos funcionan mediante la interacción del campo magnético del motor y las corrientes eléctricas enrolladas alrededor de un cable para generar fuerza en forma de par aplicado al eje del motor.
Los motores eléctricos pueden funcionar con suministros de corriente continua (CC), como rectificadores o baterías, o con suministros de corriente alterna (CA), como generadores eléctricos, redes eléctricas o inversores. Los motores eléctricos se pueden clasificar según su tipo de fuente de alimentación, construcción, aplicación y tipo de salida de movimiento.
Los componentes clave de los motores eléctricos
El motor eléctrico tiene diferentes partes, pero los componentes clave son:
- Rodamientos del motor eléctrico: El rotor gira sobre su eje gracias al apoyo de rodamientos de la carcasa del motor. El rotor gira sobre su eje gracias al apoyo de cojinetes de la carcasa del motor.
- Rotor de motor eléctrico: El rotor es un componente del motor que se mueve y genera energía mecánica. Básicamente, contiene conductores que transportan corriente y el campo magnético del estator aplica una fuerza para girar el eje.
Sin embargo, otros rotores tienen imanes permanentes y el estator sostiene los conductores. Los imanes permanentes proporcionan una alta eficiencia en un rango de potencia y velocidad de trabajo más amplios.
El espacio de aire entre el rotor y el estator le permite girar. La respiración del hueco tiene un efecto importante en las propiedades eléctricas del motor. Por lo general, se hace lo más pequeño posible, ya que una brecha grande puede resultar en un rendimiento débil. Los motores eléctricos funcionan con un factor de potencia bajo debido principalmente a su diseño.
- Estator de motor eléctrico: el estator rodea el rotor y alberga los imanes de campo. Estos imanes pueden ser electroimanes, que están formados por cables enrollados sobre un núcleo ferromagnético de hierro, o imanes permanentes. Generan un campo magnético que viaja a través del devanado del rotor ejerciendo fuerza sobre él. El núcleo de hierro del estator consta de múltiples láminas metálicas delgadas con aislamiento, denominadas laminaciones. Las laminaciones reducen la pérdida de energía, que ocurre si se utiliza un núcleo sólido.
- Armadura del motor eléctrico: La armadura está hecha de alambre enrollado sobre un núcleo ferromagnético. Cuando una corriente eléctrica fluye a través de un cable, crea un campo magnético que ejerce una fuerza de Lorentz sobre el cable, lo que hace que el rotor gire y proporcione una salida mecánica. Se enrollan bobinas de alambre alrededor de un núcleo de hierro laminado para crear polos magnéticos cuando se les suministra corriente.
- Conmutador de motor eléctrico: un conmutador es un interruptor giratorio que invierte periódicamente el flujo de corriente en el devanado del rotor a medida que gira el eje, suministrando corriente alterna o directa al rotor. Consiste en un cilindro formado por múltiples secciones de contacto metálicas en la armadura. Los contactos eléctricos conocidos como escobillas se utilizan para transferir corriente eléctrica al rotor. Estas escobillas están hechas de un material conductor blando, como el carbón, que se presiona sobre el conmutador. A medida que el rotor gira, las escobillas crean contactos deslizantes con cada sección consecutiva del conmutador, suministrando corriente al rotor. Además, los devanados del cable del rotor están conectados a las secciones del conmutador.
Tipos de motores eléctricos
Hay varios tipos de motores eléctricos y todos se diferencian por la forma en que están dispuestos los conductores y el campo y también por el control que se puede ejercer sobre las salidas mecánicas, el par, la velocidad y la posición. Algunos de los principales tipos de motores eléctricos se analizan a continuación.
- Motores CC
Un motor de CC es cualquier máquina rotativa que convierte la energía eléctrica de corriente continua (CC) en energía mecánica. Los motores de CC se usaban comúnmente, ya que pueden funcionar con sistemas de iluminación de corriente continua. La velocidad del motor de CC se puede controlar en un amplio rango mediante un suministro de voltaje variable o alterando la intensidad de la corriente en su devanado de campo.
Los motores de CC pequeños se utilizan en aparatos como herramientas y juguetes, mientras que los grandes se utilizan para la propulsión de ascensores y polipastos, vehículos eléctricos y accionamientos para laminadores de acero.
- Motores de CA
Un motor de CA es un motor eléctrico que funciona con corriente alterna. Tiene un estator exterior con bobinas que crean un campo magnético. Un rotor interior está unido al eje para crear un segundo campo magnético giratorio.
Hay dos tipos principales de motores de CA: motores síncronos y de inducción. El motor de inducción o asíncrono se basa únicamente en una pequeña diferencia de velocidad entre la velocidad del eje del rotor y el campo magnético giratorio del estator llamado deslizamiento, lo que da como resultado una corriente del rotor en el devanado de CA del rotor.
- Motores de 12V
Un motor de 12 V CC es asequible y pequeño, pero lo suficientemente potente como para usarse en muchas aplicaciones. Los motores de 12 V CC suelen no tener escobillas y pueden funcionar sin necesidad de utilizar escobillas para mover la corriente eléctrica. Una propiedad única de un motor de 12 V CC es su voltaje de funcionamiento.
- Motores paso a paso
Un motor paso a paso, también llamado motor paso a paso, es un dispositivo electromecánico que convierte impulsos eléctricos en movimientos mecánicos precisos. Un motor DC sin escobillas divide una revolución completa en varios pasos equivalentes. Se caracteriza por convertir una serie de pulsos de entrada en ondas cuadradas en incrementos definidos con precisión en la posición de rotación del eje.
Un motor paso a paso consta de electroimanes dentados que rodean un rotor central, que es una pieza de hierro con forma de engranaje. Un microcontrolador o un circuito controlador externo alimenta los electroimanes.
- Motores industriales
Los motores eléctricos industriales convierten la energía eléctrica en potencia mecánica, produciendo fuerza rotativa o lineal. Aunque las corrientes CC alimentan algunos motores industriales, a menudo funcionan con suministros de corriente alterna (CA), como redes eléctricas o generadores.
Los componentes de un motor industrial incluyen el rotor, el estator, la bobina, el entrehierro y el conmutador. Otros tipos de motores que debes conocer son los motores monofásicos, los servomotores, los motores trifásicos, los motores eléctricos de 2HP, los motores eléctricos de 1HP y los motores sin escobillas.
Aplicaciones de motores eléctricos
Los motores eléctricos se utilizan principalmente en diversas aplicaciones, como ventiladores y máquinas herramienta, bombas, alternadores, herramientas eléctricas, motores, compresores, turbinas, laminadores, barcos y fábricas de papel.
El motor eléctrico es importante en diversas aplicaciones, como equipos de calefacción, refrigeración y ventilación de CA de alto voltaje, vehículos de motor y electrodomésticos.
Los motores estandarizados proporcionan energía mecánica adecuada para uso industrial. Las aplicaciones incluyen máquinas herramienta, herramientas eléctricas, ventiladores industriales, sopladores y bombas, electrodomésticos, vehículos y controladores de disco.
Los motores pequeños se utilizan habitualmente en los relojes eléctricos, mientras que el frenado regenerativo se utiliza a menudo en los motores de tracción. Los motores eléctricos se utilizan para el frenado regenerativo en motores de tracción en reversa como generadores que recuperan energía que de otro modo podría perderse debido a la fricción y el calor.