El funcionamiento del motor eléctrico y sus aplicaciones

La conversión de energía eléctrica en mecánica fue explicada por Michael Faraday, un científico británico, en el año 1821. La conversión de energía se puede realizar disponiendo un conductor conductor de corriente dentro de un campo magnético. Entonces el conductor comienza a girar debido al par generado por el campo magnético y la corriente eléctrica. Un científico británico, William Sturgeon, diseñó en el año 1832 una máquina de corriente continua basada en su ley. Sin embargo, era cara y no era adecuada para ninguna aplicación. Así que finalmente, el primer motor eléctrico fue inventado en el año 1886 por Frank Julian Sprague.

¿Qué es un motor eléctrico?

Un motor eléctrico puede definirse como: es un tipo de máquina que se utiliza para convertir la energía eléctrica en mecánica. La mayoría de los motores funcionan mediante la comunicación entre la corriente eléctrica y el campo magnético del bobinado del motor para generar fuerza en forma de rotación del eje. Estos motores pueden ser accionados por una fuente de corriente continua o de corriente alterna. Un generador es mecánicamente igual a un motor eléctrico, sin embargo, funciona en sentido contrario cambiando la energía mecánica en energía eléctrica. El diagrama del motor eléctrico se muestra a continuación.

La clasificación de los motores eléctricos puede hacerse en función de consideraciones como el tipo de fuente de energía, la construcción, el tipo de salida de movimiento y la aplicación. Son de tipo CA, de tipo CC, sin escobillas, con escobillas, de tipo de fase como monofásico, bifásico o trifásico, etc. Los motores con características y dimensiones típicas pueden proporcionar una potencia mecánica adecuada para su uso en las industrias. Estos motores son aplicables en bombas, ventiladores industriales, máquinas-herramienta, sopladores, herramientas eléctricas, unidades de disco.

Construcción de motores eléctricos

La construcción del motor eléctrico puede realizarse con el rotor, los cojinetes, el estator, el entrehierro, los bobinados, el conmutador, etc.

Rotor

El rotor en un motor eléctrico es la parte móvil, y su función principal es hacer girar el eje para generar la potencia mecánica. Por lo general, el rotor incluye conductores que se colocan para transportar corrientes, y se comunican con el campo magnético del estator.

Rodamientos

Los cojinetes en el motor dan principalmente el soporte al rotor para activar su eje. El eje del motor se expande con la ayuda de los rodamientos ante la carga del motor. Como las fuerzas de la carga se utilizan fuera del cojinete, entonces la carga se conoce como sobrecarga.

Estator

El estator del motor es la parte inactiva del circuito electromagnético. Incluye imanes permanentes o bobinas. El estator puede construirse con diferentes láminas metálicas finas que se conocen como laminados. Se utilizan principalmente para reducir las pérdidas de energía.

Espacio de aire

El entrehierro es el espacio entre el estator y el rotor. El efecto del entrehierro depende principalmente del espacio. Es la principal causa del bajo factor de potencia del motor. Una vez que el entrehierro aumenta entre el estator y el rotor, también aumenta la corriente magnetizante. Por esta razón, el entrehierro debe ser menor.

Devanados

Los devanados de los motores son hilos que se colocan en el interior de las bobinas, generalmente recubiertos alrededor de un núcleo magnético de hierro flexible, para que formen polos magnéticos mientras están energizados con la corriente. Para los bobinados de los motores, el material más utilizado es el cobre. El cobre es el material más común para los bobinados y también se utiliza el aluminio, aunque éste debe ser sólido para soportar una carga eléctrica similar con seguridad.

Conmutador

El conmutador es un semianillo en el motor que se fabrica con cobre. Su función principal es unir las escobillas con la bobina. Los anillos del conmutador se utilizan para asegurar que el flujo de la dirección de la corriente dentro de la bobina se invierte cada medio tiempo, por lo que una superficie de la bobina es frecuentemente empujada hacia arriba y la otra superficie de la bobina es empujada hacia abajo.

Funcionamiento del motor eléctrico

Básicamente, la mayoría de los motores eléctricos funcionan según el principio de la inducción electromagnética, pero hay diferentes tipos de motores que utilizan otros métodos electromecánicos, como el efecto piezoeléctrico y la fuerza electrostática.

El principio básico de funcionamiento de los motores electromagnéticos puede depender de la energía mecánica que actúa sobre el conductor mediante el flujo de corriente eléctrica y se coloca dentro del campo magnético. La dirección de la fuerza mecánica es perpendicular hacia el campo magnético y el conductor y el campo magnético.

Tipos de motores eléctricos

En la actualidad, los motores eléctricos más utilizados son principalmente los motores de corriente alterna y los motores de corriente continua

Motor de CA

Los motores de CA se clasifican en tres tipos: motores de inducción, motores síncronos y motores lineales

• Los motores de inducción se clasifican en dos tipos: monofásicos y trifásicos
• Los motores síncronos se clasifican en dos tipos: motores de histéresis y motores de reluctancia

Motor de CC

Los motores de corriente continua se clasifican en dos tipos: motores autoexcitados y motores excitados por separado

• Los motores autoexcitados se clasifican en tres tipos: motores en serie, compuestos y en derivación
• Los motores compuestos se clasifican en dos tipos: motores de derivación corta y motores de derivación larga

Aplicaciones del motor eléctrico

Las aplicaciones del motor eléctrico son las siguientes

• Las aplicaciones de motor eléctrico incluyen principalmente sopladores, ventiladores, máquinas-herramienta, bombas, turbinas, herramientas eléctricas, alternadores, compresores, trenes de laminación, barcos, mudanzas, fábricas de papel.
• El motor eléctrico es un dispositivo esencial en diferentes aplicaciones, como los equipos de calefacción, ventilación y refrigeración, los electrodomésticos y los vehículos de motor.

Ventajas del motor eléctrico

Los motores eléctricos tienen varias ventajas cuando los comparamos con los motores normales, entre las que se encuentran las siguientes

• El coste primario de estos motores es bajo en comparación con los motores de combustible fósil, pero la potencia de ambos es similar.
• Estos motores incluyen piezas móviles, por lo que su vida útil es más larga.
• La capacidad de estos motores es de hasta 30.000 horas si los mantenemos adecuadamente. Así que cada motor requiere poco mantenimiento
• Estos motores son extremadamente eficientes y el control automático permite las funciones de arranque y parada automática.
• Estos motores no consumen combustible porque no requieren el mantenimiento del aceite del motor, de lo contrario, el servicio de la batería.

Desventajas del motor eléctrico

Las desventajas de estos motores son las siguientes

• Los motores eléctricos de gran tamaño no son fácilmente desplazables, y hay que tener en cuenta el suministro exacto de tensión y corriente
• En algunas situaciones, es necesario realizar costosas ampliaciones de la línea en zonas aisladas donde no se puede acceder a la energía eléctrica.
• Normalmente, el rendimiento de estos motores es más eficiente.

Por tanto, se trata de la motor eléctricoy su función principal es convertir la energía eléctrica en mecánica. Estos motores son muy silenciosos y cómodos, ya que utilizan corriente alterna o corriente continua. Estos motores están disponibles en todas partes donde se puede producir el movimiento mecánico utilizando corriente alterna o corriente continua. Aquí hay una pregunta para ti, ¿cómo hacer un motor eléctrico?