El motor eléctrico, está diseñado, para convertir la energía eléctrica en energía mecánica, a través de la actividad de los campos magnéticos, que se encuentran en las bobinas en la parte medular del motor; estas piezas son parte fundamental del desarrollo humano, económico y financiero a nivel mundial, desde su creación el motor se utiliza en todos los ámbitos del quehacer humano, en la actualidad el desafío recae en mejorar todas las condiciones en donde el motor se desarrolla, de manera de establecer mejoras en la producción. A continuación, te invitamos a conocer un poco más sobre ese tema.
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¿Qué es un motor eléctrico?
El motor eléctrico es una máquina electromecánica, la cual combina partes mecánicas y eléctricas para adecuar su mecanismo, por lo que el aparto mecánico requiere del uso de la electricidad para poder operar, convirtiendo la energía eléctrica en energía mecánica de rotación, a través del movimiento de los campos magnéticos, originados en sus bobinas.
Ciertos motores eléctricos, son reversibles, ya que tienen la posibilidad transformar la energía mecánica en energía eléctrica, como si fuera un generador o un dinamo, como por ejemplo los motores utilizados en trenes y autos híbridos.
El motor eléctrico es utilizado en todos los ámbitos productivos, tales como el sector industrial, el comercial, así como también en el ámbito particular. Su uso se puede encontrar en los ventiladores, en el sistema de vibración de los teléfonos celulares, en las bombas, transporte eléctrico, en los electrodomésticos, compresores entre otros muchos artefactos, este puede funcionar cuando se conecta a un sistema de suministro eléctrico o a una batería.
El motor eléctrico puede ser activado por una fuente de corriente continua – CC o por una fuente de corriente alterna – CA, aspecto que vamos a definir más adelante, igualmente su uso tiene muchas ventajas, ya que es económico, limpio, aporta comodidad y mucha seguridad en su funcionamiento.
Su funcionamiento básico se conforma con las fuerzas de atracción y de repulsión, constituidas entre un imán y un hilo conductor que es la bobina, por donde circulará la corriente eléctrica. Por lo que es necesario, tener una bobina para su funcionamiento, un imán y una pila, para que pueda pasar la corriente eléctrica. Al motor eléctrico, también se le denomina motor electromagnético.
Partes de un motor eléctrico
El motor eléctrico, está constituido para varios elementos, los cuales son fundamentales para su buen funcionamiento, entre los cuales destacan los que a continuación se mencionan:
Estator
El estator es el componente fijo del motor eléctrico, es uno de los dispositivos principales del motor y se usa para la transferencia de la potencia, el cual que girar al motor, hay que tener en consideración que el estator no se mueve mecánicamente dentro del motor, pero si se mueve magnéticamente.
La constitución del estator se establece por un conjunto de láminas de acero de silicio, al que se le conoce como paquete, a través de este componente pasa el flujo magnético, esta pieza es la que provee la activación de los polos magnéticos. El mismo está conformado por:
El circuito magnético, que es un tambor que tiene forma cilíndrica y es ranurado, está dispuesto fabricado con chapas de Fe – hierro, aleado al Si Silicio, protegidas como una capa química entre sí, realizado con material de Carlite, este elemento es un fosfatado que aísla eléctricamente y de esta manera aumenta la resistencia del hierro al paso de la corriente y se minimizan las pérdidas provocadas por las corrientes parasitarias que están relacionadas con la pérdida de la corriente.
Circuito eléctrico, el cual está establecido por tres devanados monofásicos, que es el enrollado del alambre de magneto que se ubica sobre el núcleo, que genera la inducción electromagnética que produce las variaciones en la corriente y al ser conexionados en forma de estrella o triángulo, se conforma el devanado trifásico.
Rotor
El rotor es el mecanismo que gira o rota, dentro del motor eléctrico y junto con el estator, conforman la parte principal para la transmisión de la potencia del motor, así como las de todas las máquinas eléctricas de manera general.
La conformación del rotor se establece por medio un eje, que hace el juego con las bobinas del núcleo magnético, el cual gira dentro del campo magnético, este giro se produce por e imán o por el vínculo con otro juego de bobinas, por lo tanto, es el componente por medio del cual se realiza la transferencia mecánica para la conversión a energía eléctrica.
Los rotores son un conjunto láminas fabricadas en acero al silicio al cual también se le conoce como acero eléctrico, por medio del cual se conforman unos paquetes y pueden ser de tres tipologías.
Rotor de barra profunda
Este tipo de rotor hace que el motor de inducción, pueda tener una resistencia superior de arranque y posteriormente se presente una baja resistencia en el proceso de funcionamiento continuo.
Rotor de anillos rozantes
El rotor de anillos rozantes, se utilizan en los motores eléctricos de las industrias pesadas que procesan materia prima, sobre todo las del área de los minerales, para ventiladores industriales y molinos, entre otros, los mismos proporcionan una máxima eficiencia.
A este tipo de rotor también se le denomina rotor asíncrono, porque utiliza bobinas inductoras, que transforma la corriente eléctrica para producir un campo magnético que la hace girar, pero hace que una segunda bobina no tenga voltaje, sin embargo, hace que otra bobina genere energía a través del propio voltaje que recibe.
Rotor de jaula de ardilla
Este tipo de rotor tiene un cilindro que va instalado en el eje, en su parte interna posee unas barreras longitudinales de material de aluminio o cobre, que contienen unos surcos que van conectados en los extremos, de esta manera ocurre un cortocircuito en los anillos que conforman la jaula.
Conmutador
El conmutador es el interruptor rotativo que se ubican en el motor eléctrico, el cual tiene como función cambiar habitualmente la dirección de la corriente generada por el rotor, de esta manera cambia la orientación establecida en el campo magnético y el estator.
El cambio del establecimiento del campo magnético en el motor eléctrico, que se genera en el rotor y el generador permite la recepción de la energía de manera constante; a través del conmutador, se puede controlar la disposición de la energía permitiendo de esta manera una vida útil más larga al motor, teniendo en consideración las cerradas y aperturas de energía que se presentan en una operación rutinaria.
Existen varios tipos de interruptores:
- Interruptor basculante, el interruptor es una palanca llamada basculador que se inclina y de esta manera se logra cambiar en el estado del contacto del motor eléctrico.
- Interruptor pulsador, el interruptor es un botón que se presiona y de esta manera se establece el cambio del estado del contacto.
- Interruptor rotativo, este se presenta a través de una barra que se rota en las posiciones indicadas según el modelo de la máquina y de esta manera se logra el cambio del estado del contacto.
- Interruptor magnetotérmico o automático, este conmutador posee dos sistemas de protección, uno de los cuales tiene por objetivo apagarse en el caso que la máquina presente un cortocircuito y el otro se activa en los casos de sobre carga de la corriente eléctrica y de esta manera se protegen los circuitos de manera individual.
- Reed Switch, en un componente que se encuentra encapsulado en un tubo de vidrio al vacío y se activa automáticamente cuando hay un campo magnético irregular en el motor eléctrico, este sistema es utilizado regularmente en los motores utilizados en las plantas de las subestaciones eléctricas y en las grandes industrias.
Escobillas
Las escobillas es otro elemento fundamental del motor eléctrico, son dos anillos que están colocados en el eje de giro, generalmente son de cobre, están aislados de la electricidad del eje y se encuentran unidos a los conectores de la bobina rotatoria, al frente de estos anillos se colocan unos bloques de grafito, que sujetan unos resortes, que tienen como función hacer presión sobre esta pieza, a fin de lograr el contacto eléctrico requerido, a estos bloques se les llama escobillas o carbones y los anillos se les denomina colector.
Las escobillas son los componentes encargados de ejercer la conexión eléctrica entre los elementos fijos y el rotor y es una pieza de automoción en los motores de arranque, por lo que ejecuta la presión requerida sobre los colectores o anillos rotatorios, de esta manera se permite realizar el contacto para que se le permita la vía a la electricidad.
Las escobillas sufren mucho debido a la fricción constante en las que se encuentran, motivo por el cual tienden a desgastarse por su uso y generar problemas al motor eléctrico, trayendo como consecuencia la perdida en la potencia, debido a las fallas que pueden presentarse entre el contacto de la escobilla con los colectores.
¿Cómo funciona un motor eléctrico?
El funcionamiento un motor eléctrico, se efectúa por medio de dispositivos que convierten la energía eléctrica en energía mecánica, a través del campo magnético, para la interrelación de los flujos eléctricos y magnéticos que genera la fuerza de funcionamiento del motor, en el mercado hay diferentes tipos de motores eléctricos y cada uno tiene su característica. Los principios de la física que establece que el funcionamiento de un motor eléctrico, se relaciona con la Ley de Ampére y la Ley de Faraday.
La Ley de Ampére, establece que el funcionamiento del motor eléctrico, se efectúa por medio de un conductor eléctrico, que se ubica en el campo magnético, este producirá una fuerza sobre cualquier corriente que pase por medio del conductor, a través de un ángulo recto en relación con este campo, por lo tanto, la inversión de la corriente o del campo magnético generará una fuerza que se dirigirá a la dirección opuesta.
La Ley de Faraday, establece que el funcionamiento del motor eléctrico, se realiza cuando el conductor se desplaza por el campo magnético, de manera perpendicular al campo magnético, lo que generará una diferencia de la potencia entre ambos extremos del conductor.
Por lo tanto, cuando la corriente eléctrica se traslada por el cable, este va generando un campo magnético en su alrededor, por lo que sí el cable está ubicado cerca del imán de manera permanente, el campo magnético generado de manera temporal interactúa con el campo del imán de manera permanente haciendo que el motor se ponga en funcionamiento.
Esta situación sucede al igual que cuando se colocan dos imanes cercas uno del otro, o se atraen y se pegan o se repelen y se alejan, de esta forma sucede con el magnetismo temporal, en los alrededores del cable, atrayendo o repeliendo el magnetismo que se presente en el imán y esta situación es lo que permite que el cable rote.
En otras palabras, el funcionamiento del motor eléctrico emplea los principios del electromagnetismo, por lo que se aplica una fuerza cuando la corriente eléctrica se encuentra presente en un campo magnético, esta situación genera una fuerza de torsión en el alambre que se encuentra en el campo magnético y hace que el rotor del motor comience a girar. Cuantas más espiras o hilos contengan la bobina o cuantas más bobinas estén enrolladas en el eje del más potencia tendrá del motor eléctrico.
Tipos de motor eléctrico
El funcionamiento de los motores eléctricos, están categorizados según la modalidad de energía eléctrica que se le aplique, por lo que se tienen motores de corriente continua DC, que se presenta cuando la tensión o el flujo de la corriente eléctrica es continua entre dos puntos de diferente carga potencial, siempre es el mismo, no cambia con el periodo del tiempo y circula en la misma dirección; Los motores de corriente alterna CA, la corriente eléctrica presenta una variación cíclica en forma de ondas y que permite una transmisión con mayor eficiencia de la energía, vamos a conocer un poco más sobre ambos motores:
Motor eléctrico de Corriente Alterna CA
Este tipo de motor transforma la corriente alterna en energía mecánica, esta categoría tiene tres tipos de motor: Inducción, Síncrono y Lineal.
Motor de Inducción
Este motor utiliza la energía generada de la inducción electromagnética, para transformar la energía eléctrica en energía mecánica.
Motor Lineal
Este motor eléctrico funciona con una fuente de alimentación eléctrica alterna y un servocontrolador, esto permite que el motor se conecte a la fuente de alimentación para la producción del campo magnético, de esta manera cambia la fase de la corriente en las bobinas y se cambian igualmente la polaridad de cada una de ellas.
Motor Síncrono
El motor tiene la capacidad de cambiar la corriente alterna en energía mecánica, a la frecuencia deseada, de esta forma la velocidad del motor se sincroniza con la frecuencia de la corriente que suministra la energía.
Motor de Corriente Continua DC
Este motor eléctrico convierte la energía eléctrica de corriente continua en energía mecánica, su función dependerá del conductor de corriente encontrado en el campo magnético y la fuerza que se ejerce sobre él, este tipo de motor se clasifica en dos: el motor de excitación independiente y el motor de autoexcitación.
Motor de excitación independiente
El embobinado de este tipo de motor, es excitado por una fuente de corriente continua independiente y con el apoyo de una fuente de energía separada, por lo que el bobinado de la armadura del motor procede a ser excitado produciéndose la corriente.
Motor de autoexcitación
Por medio del inductor el cual está con el devanado del inducido, se produce un circuito eléctrico, en el inducido lo que provoca la excitación que se da en paralelo en series iguales y se presenta con un valor de energía muy alto, así se evita que se produzcan caídas en la tensión, el embobinado del motor debe ser con pocas espiras y las mismas deben estar forradas con hilo grueso.
Protección del motor eléctrico
El mantenimiento y protección del motor eléctrico, es un aspecto a cuidar, con el fin de asegurar el buen funcionamiento de la máquina, y los elementos de protección deben elegirse atendiendo las condiciones técnicas que presente el motor, por lo que hay que poner atención a las recomendaciones que, se indican a continuación
Las fallas que se pueden presentar a los motores eléctricos pueden generarse de cortocircuitos, sobrecargas, éste último es el más común y se presenta por medio del aumento de la intensidad de energía absorbida por el motor, lo que produce un aumento en su temperatura.
Cada vez que hay un aumento anormal en la temperatura, el funcionamiento del motor eléctrico se ve, afectado, ya que esta situación produce que los aislamientos se deterioren y/o desgasten de forma prematura, esta condición no se aprecia de manera inmediata, por lo que el motor sigue funcionando, sin embargo, esta situación causa serias averías, por esa razón es tan importante el uso de protectores eléctricos que se utilizan para la protección de contactos directos e indirectos, así como la protección de sobrecargas de energía y cortocircuitos
Otros aspectos a considerar para proteger a los motores eléctricos, son las medidas de electricidad, las cuales están relacionadas con:
- Las medidas de Intensidad, de la carga eléctrica, esta acción se realiza con los aparatos de medición diseñados para tal fin, de acuerdo a la magnitud del motor.
- Medida de tensión, esta consideración es bien delicada, ya que hay que conocer las tensiones de energía aplicada en los motores, ya que la intensidad de la energía es absorbida, por lo que se recomienda la incorporación de medidores de tensión en las líneas de alimentación del motor.
- Medida de potencia y factor de potencia, por medio de estas medidas se pueden detectar las anomalías y proteger al motor eléctrico.
- Continuidad y resistencia de aislamiento, estas medidas tienen por objeto verificar el correcto estado de funcionamiento del motor, esta inspección se realiza con el motor desconectado, con la finalidad de comprobar la continuidad de los embobinados.
Con esta información hemos terminado el tema relacionado con el motor eléctrico. Sí este artículo fue de tu agrado, te invitamos a conocer otros temas de interés, a través de los siguientes enlaces:
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