Motor eléctrico y su funcionamiento

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Un motor eléctrico como concepto básico es un dispositivo que convierte la energía eléctrica en energía mecánica. Su funcionamiento se basa en los principios fundamentales de la interacción entre corrientes eléctricas y campos magnéticos, según la ley de Ampère y la ley de Faraday. A continuación, se explica técnicamente cómo funciona un motor eléctrico:
  1. Principio de la Ley de Ampère: Ver articulo
    • La corriente eléctrica que fluye por un conductor genera un campo magnético alrededor de ese conductor.
    • La dirección de este campo magnético sigue la regla de la mano derecha: si se coloca el pulgar en la dirección de la corriente y los dedos en la dirección del campo magnético, el dedo índice apuntará en la dirección de la fuerza magnética.
  2. Principio de la Ley de Faraday: Ver articulo
    • Cuando un conductor se encuentra en un campo magnético y experimenta un cambio en ese campo magnético, se induce una fuerza electromotriz (fem) en el conductor.
    • Esta fem induce una corriente eléctrica en el conductor si forma parte de un circuito cerrado.
  3. Estructura básica de un motor eléctrico:
    • Un motor eléctrico típicamente consta de un rotor (o armadura), un estator y un conmutador.
    • El rotor es el componente giratorio y está conectado a un eje.
    • El stator es el componente estacionario y genera el campo magnético fijo.
    • El conmutador permite invertir la dirección de la corriente en el rotor en el momento adecuado para mantener la rotación continua.
  4. Funcionamiento:
    • Cuando se aplica una corriente eléctrica al rotor a través del conmutador, se genera un campo magnético alrededor del rotor.
    • El rotor, al estar inmerso en el campo magnético generado por el estator, experimenta una fuerza electromotriz según la Ley de Faraday.
    • Esta fuerza electromotriz induce un par motor que hace girar el rotor.
    • Para mantener la rotación continua, el conmutador invierte la dirección de la corriente en el rotor en el momento adecuado durante el giro, lo que mantiene el campo magnético en la dirección correcta y asegura la rotación continua del rotor.

En resumen, un motor eléctrico funciona mediante la interacción de campos magnéticos generados por corrientes eléctricas, lo que produce un movimiento rotativo que se puede aprovechar para realizar trabajo mecánico.

Componentes principales de un motor
Los motores eléctricos pueden variar en diseño y configuración, pero la mayoría comparten seis componentes principales en su estructura básica. Estos componentes son: el rotor (o armadura), el estator, el conmutador (o el sistema de conmutación), los devanados, los imanes y las escobillas. A continuación, se describen estos componentes técnicamente:
  1. Rotor (Armadura):
    • Descripción Técnica: El rotor es la parte giratoria del motor eléctrico y generalmente está compuesto por un núcleo laminado de material ferromagnético.
    • Función Técnica: El rotor lleva las bobinas (o conductores) en su superficie, que están conectadas al sistema de conmutación y que interactúan con el campo magnético generado por el estator.
  2. Estator:
    • Descripción Técnica: El estator es la parte estacionaria del motor y consta de un conjunto de bobinas o devanados dispuestos alrededor del rotor.
    • Función Técnica: Los devanados del estator generan un campo magnético estacionario que interactúa con las corrientes del rotor para producir el movimiento rotativo.
  3. Rodamientos
    El rotor del motor eléctrico se apoya en rodamientos que le permiten girar sobre su eje. Estos rodamientos se apoyan a su vez en la carcasa del motor o cubierta. Dependiendo del diseño del motor, los rodamientos pueden ser sellados o abiertos. Por otra parte, pueden encontrarse rodamientos de bolas, de rodillos cilíndricos o rodillos cónicos, dependiendo del tipo de carga de operación al que está sometido, sea radial, axial o combinada.
  4. Flecha
    Se encarga de transmitir la potencia mecánica generada por el rotor y el estator. Durante su fabricación se somete a un tratamiento térmico para mejorar sus propiedades mecánicas y evitar problemas de fatiga. Los ejes reciben las cargas radiales y axiales, que luego son transferidas hacia los rodamientos. En la punta de los ejes de los motores son instalados elementos conducidos como poleas, cajas reductoras o acoples para transmitir potencia mecánica hacia otros equipos.
  5. Caja de conexiones
    Su función principal es alojar los conectores y cables para la entrada de suministro eléctrico, debiendo estar en buenas condiciones para evitar choques eléctricos o entrada de contaminantes externos. Adicionalmente, los motores disponen de terminales para la puesta a tierra situados en el interior de la caja de conexiones, fabricados en latón y que garantizan un perfecto contacto eléctrico.
  6. Conmutador (o Sistema de Conmutación):
    • Descripción Técnica: El conmutador es un interruptor rotativo que invierte la dirección de la corriente en el rotor en el momento adecuado durante su rotación.
    • Función Técnica: El conmutador asegura que la polaridad de las bobinas en el rotor se invierta correctamente, permitiendo un flujo de corriente continuo y un movimiento rotativo constante.
  7. Devanados:
    • Descripción Técnica: Los devanados son bobinas de alambre conductor dispuestas en el rotor o en el estator.
    • Función Técnica: Los devanados transportan la corriente eléctrica y generan campos magnéticos que interactúan con el campo magnético opuesto para producir el par motor responsable del movimiento rotativo.
  8. Imanes:
    • Descripción Técnica: En algunos motores, se utilizan imanes permanentes en lugar de bobinas para generar el campo magnético.
    • Función Técnica: Los imanes proporcionan un campo magnético constante que interactúa con los devanados del rotor, generando así el movimiento rotativo.
  9. Escobillas:
    • Descripción Técnica: Las escobillas son contactos eléctricos que están en contacto con el conmutador y permiten la transferencia de corriente eléctrica entre el sistema de alimentación externo y las bobinas del rotor.
    • Función Técnica: Las escobillas aseguran la conexión eléctrica continua y suave entre la fuente de alimentación externa y las bobinas del rotor a medida que este gira.

Estos componentes trabajan en conjunto para convertir la energía eléctrica en energía mecánica, permitiendo así el funcionamiento de los motores eléctricos en diversas aplicaciones industriales, automotrices y de consumo.

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