Los
motores eléctricos son máquinas eléctricas rotatorias que transforman la energía
eléctrica en energía mecánica. Debido a sus múltiples ventajas, entre las que
cabe citar su economía, limpieza, comodidad y seguridad de funcionamiento, el
motor eléctrico ha reemplazado en gran parte a otras fuentes de energía, tanto
en la industria como en el transporte, las minas, el comercio, o el hogar.
Los
motores eléctricos satisfacen una amplia gama de necesidades de servicio, desde
arrancar, acelerar, mover, o frenar, hasta sostener y detener una carga. Estos
motores se fabrican en potencias que varían desde una pequeña fracción de
caballo hasta varios miles, y con una amplia variedad de velocidades, que pueden
ser fijas, ajustables o variables.
Un
motor eléctrico contiene un número mucho más pequeño de piezas mecánicas que un
motor de combustión interna o uno de una máquina de vapor, por lo que es menos
propenso a los fallos. Los motores eléctricos son los más ágiles de todos en lo
que respecta a variación de potencia y pueden pasar instantáneamente desde la
posición de reposo a la de funcionamiento al máximo. Su tamaño es más reducido y
pueden desarrollarse sistemas para manejar las ruedas desde un único motor, como
en los automóviles.
El
inconveniente es que las baterías son los únicos sistemas de almacenamiento de
electricidad, y ocupan mucho espacio. Además, cuando se gastan, necesitan varias
horas para recargarse antes de poder funcionar otra vez, mientras que en el caso
de un motor de combustión interna basta sólo con llenar el depósito de
combustible. Este problema se soluciona, en el ferrocarril, tendiendo un cable
por encima de la vía, que va conectado a las plantas de generación de energía
eléctrica. La locomotora obtiene la corriente del cable por medio de una pieza
metálica llamada patín. Así, los sistemas de almacenamiento de electricidad no
son necesarios.
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Cuando no es posible o no resulta rentable tender la línea eléctrica, para
encontrar una solución al problema del almacenamiento de la energía se utilizan
sistemas combinados, que consisten en el uso de un motor de combustión interna o
uno de máquina de vapor conectado a un generador eléctrico. Este generador
proporciona energía a los motores eléctricos situados en las ruedas. Estos
sistemas, dada su facilidad de control, son ampliamente utilizados no sólo en
locomotoras, sino también en barcos.
El
uso de los motores eléctricos se ha generalizado a todos los campos de la
actividad humana desde que sustituyeran en la mayoría de sus aplicaciones a las
máquinas de vapor. Existen motores eléctricos de las más variadas dimensiones,
desde los pequeños motores fraccionarios empleados en pequeños instrumentos
hasta potentes sistemas que generan miles de caballos de fuerza, como los de las
grandes locomotoras eléctricas
En
cuanto a los tipos de motores eléctricos genéricamente se distinguen motores
monofásicos, que Contienen un juego simple de bobinas en el estator, y
pol¡fásicos, que mantienen dos, tres o más conjuntos de bobinas dispuestas en
círculo.
Según
la naturaleza de la corriente eléctrica transformada, los motores eléctricos se
clasifican en motores de corriente continua, también denominada directa, motores
de corriente alterna, que, a su vez, se agrupan, según su sistema de
funcionamiento, en motores de inducción, motores sincrónicos y motores de
colector. Tanto unos como otros disponen de todos los elementos comunes a las
máquinas rotativas electromagnéticas
Motores de corriente continua
La
conversión de energía en un motor eléctrico se debe a la interacción entre una
corriente eléctrica y un campo magnético. Un campo magnético, que se forma entre
los dos polos Opuestos de un imán, es una región donde se ejerce una fuerza
sobre determinados metales o sobre otros campos magnético5 Un motor eléctrico
aprovecha este tipo de fuerza para hacer girar un eje, transformándose así la
energía eléctrica en movimiento mecánico.
Los
dos componentes básicos de todo motor eléctrico son el rotor y el estator. El
rotor es una pieza giratoria, un electroimán móvil, con varios salientes
laterales, que llevan cada uno a su alrededor un bobinado por el que pasa la
corriente eléctrica. El estator, situado alrededor del rotor, es un electroimán
fijo, cubierto con un aislante. Al igual que el rotor, dispone de una serie de
salientes con bobinados eléctricos por los que circula la corriente.
Cuando se introduce una espira de hilo de cobre en un campo magnético y se
conecta a una batería, la corriente pasa en un sentido por uno de sus lados y en
sentido contrario por el lado opuesto. Así, sobre los dos lados de la espira se
ejerce una fuerza, en uno de ellos hacia arriba y en el otro hacia abajo. Sí la
espira de hilo va montada sobre el eje metálico, empieza a dar vueltas hasta
alcanzar la posición vertical. Entonces, en esta posición, cada uno de los hilos
se encuentra situado en el medio entre los dos polos, y la espira queda
retenida.
Para
que la espira siga girando después de alcanzar la posición vertical, es
necesario invertir el sentido de circulación de ¡a corriente. Para conseguirlo,
se emplea un conmutador o colector, que en el motor eléctrico más simple, el
motor de corriente continua, está formado por dos chapas de metal con forma de
media luna, que se sitúan sin tocarse, como las dos mitades de un anillo, y que
se denominan delgas. Los dos extremos de la espira se conectan a ¡as dos medias
lunas. Dos conexiones fijas, unidas al bastidor del motor y llamadas escobillas,
hacen contacto con cada una de las delgas del colector, de forma que, al girar
la armadura, las escobillas contactan primero con una delga y después con la
otra.
Cuando la corriente eléctrica pasa por el circuito, la armadura empieza a girar
y ¡a rotación dura hasta que la espira alcanza la posición vertical. Al girar
las delgas del colector con la espira, cada media vuelta se invierte el sentido
de circulación de la corriente eléctrica. Esto quiere decir que la parte de la
espira que hasta ese momento recibía la fuerza hacia arriba, ahora la recibe
hacia abajo, y la otra parte al contrario. De esta manera la espira realiza otra
media vuelta y el proceso se repite mientras gira la armadura.
El
esquema descrito corresponde a un motor de corriente continua, el más simple
dentro de los motores eléctricos, pero que reúne ¡os principios fundamentales de
este tipo de motores.
Motores de corriente alterna
Los
motores de corriente alterna tienen una estructura similar, con pequeñas
variaciones en la fabricación de ¡os bobinados y del conmutador del rotor. Según
su sistema de funcionamiento, se clasifican en motores de inducción, motores
sincrónicos y motores de colector.
Motores de inducción
El
motor de inducción no necesita escobillas ni colector. Su armadura es de placas
de metal magnetizable. El sentido alterno de circulación, de la corriente en las
espiras del estator genera un campo magnético giratorio que arrastra las placas
de metal magnetizable, y las hace girar. El motor de inducción es el motor de
corriente alterna más utilizado, debido a su fortaleza y sencillez de
construcción, buen rendimiento y bajo coste así como a la ausencia de colector y
al hecho de que sus características de funcionamiento se adaptan bien a una
marcha a velocidad constante.
Motores sincrónicos
Los
motores sincrónicos funcionan a una velocidad sincrónica fija proporcional a la
frecuencia de la corriente alterna aplicada. Su construcción es semejante a la
de los alternadores Cuando un motor sincrónico funciona a potencia Constante y
sobreexcitado, la corriente absorbida por éste presenta, respecto a la tensión
aplicada un ángulo de desfase en avance que aumenta con la corriente de
excitación Esta propiedad es fa qUe ha mantenido la utilización del motor
sincrónico en el campo industrial, pese a ser el motor de inducción más simple,
más económico y de cómodo arranque, ya que con un motor sincrónic0 se puede
compensar un bajo factor de potencia en la instalación al suministrar aquél la
corriente reactiva, de igual manera que un Condensador conectado a la red.
Motores de colector
El
problema de la regulación de la velocidad en los motores de corriente alterna y
la mejora del factor de potencia han sido resueltos de manera adecuada con los
motores de corriente alterna de colector. Según el número de fases de las
comentes alternas para los que están concebidos los motores de colector se
clasifican en monofásicos y Polifásicos, siendo los primeros los más Utilizados
Los motores monofásicos de colector más Utilizados son los motores serie y los
motores de repulsión
Ejemplo de como construir un motor
eléctrico básico
Fuente Consultadas:
Gran Enciclopedia Universal de Espasa Calpe Tomo 27,
Revista Tecnirama N°52
Reparación de Motores Eléctricos de Martínez Domínguez
Los
motores eléctricos son máquinas eléctricas rotatorias que transforman la energía
eléctrica en energía mecánica. Debido a sus múltiples ventajas, entre las que
cabe citar su economía, limpieza, comodidad y seguridad de funcionamiento, el
motor eléctrico ha reemplazado en gran parte a otras fuentes de energía, tanto
en la industria como en el transporte, las minas, el comercio, o el hogar.