Motor elèctric

Motor elèctric

Motor elèctric

Un motor elèctric és una màquina que converteix l'energia elèctrica en mecànica. El motor elèctric va ser possible gràcies als descobriments de Franz Ernst Neumann i James Clerk Maxwell. Els seus descobriments van ser publicats en els anys 1841 i 1873.

Tipus de motors elèctrics

Els motors elèctrics es poden distingir entre ells segons el tipus de corrent d'alimentació:

El motor de corrent continu pot ser, al seu torn, un motor d'inducció permanent o un motor d'inducció contínua. D'altra banda, el motor de corrent altern es pot classificar entre motor universal, motor síncron o motor asíncron.

A més d'aquestes classificacions més generals també hi ha altres tipus de motor més moderns com són els motors pas a pas i els motors lineals.

Com funcionen els motors elèctrics?

El funcionament dels motors elèctrics varia segons el tipus de motor del qual formen part.

Funcionament d'un motor de corrent continu amb inducció permanent

El motor de corrent continu és el motor més senzill. Anant de l'exterior del motor cap a l'interior trobem:

  • La carcassa o càrter, que té un sistema de fixació a la bancada o xassís. En el càrter hi ha un conjunt anomenat estator o inductor que està format per un suport de xapes i uns imants o electroimants.
  • El rotor, que està format per un nucli de xapes sobre un eix que ho suporta tot. L'eix està envoltat per una sèrie de bobinats que estan connectats a les delgues del col·lector. A través de les lamel·les del col·lector es rep el corrent elèctric. Tot això està suportat per els coixinets en els extrems del càrter.
  • A un costat de l'eix hi ha la politja. La politja és una corona dentada o acoblament que transmet l'energia mecànica per ser aprofitada.

Quan es fa arribar corrent a través de les escombretes al col·lector, es fa passar un corrent elèctric per els conductors de les bobines, que per la regla de la mà esquerra (recordar que estan submergits en el camp de l'estator), crea un força lateral, i la suma de totes elles ens dóna el parell que fa girar el conjunt rotor o motor. Per mitjà del col·lector, es va donant corrent a les bobines adients per que aquest parell sigui el més fort possible. Són els motors que hi ha a aparells que són moguts per piles o bateries.

Motor de corrent continu amb inducció variable i corrent altern universal

És el mateix que el motor amb inducció permanent, però en aquest cas el que produeix el camp són unes bobines que treballen com un electroimant, i estan connectades al rotor en sèrie o paral·lel. Aquest motor també treballa amb corrent altern monofàsic. L'exemple més comú són els motors dels electrodomèstics d'ús normal.

Motor de corrent altern asíncron

En un motor asíncron, en l'estator hi ha tres grups de bobinats. Aquests bobinats es corresponen amb les tres fases del corrent altern comercial, i el rotor en lloc del col·lector, porta tres anells, que estan connectats als bobinats del rotor. Aquest tipus de motor elèctric funciona pel mateix principi, encara que a causa del desplaçament entre fases, es produeix un camp rotatori, que en certa manera arrossega el rotor.

Un cas particular molt utilitzat és el motor gàbia d'esquirol, ja que és un motor molt senzill. En el qual les lamel·les i bobinats del rotor, són substituïts per unes varetes amb uns anells als extrems ajuntant les varetes, d'aquí el seu nom.

En els motors de corrent altern asíncrons es poden connectar els bobinats de dues maneres: En estrella, quan un extrem de les bobines és comú i l'altre connectat a cadascuna de les fases. L'altre és en triangle, quan els extrems de les bobines, van connectades entre si i en una fase. L'intercanvi de dues fases, provoca d'inversió del sentit de gir.

És el motor més comunament emprat en la indústria, amb el sistema d'arrencada estrella triangle.

Motor de corrent altern síncron

El motor síncron es diu així perquè la velocitat de gir, està relacionada amb la freqüència del corrent d'alimentació. Aquesta característica es deu al fet que el rotor és alimentat amb corrent continu, i és arrossegat pel camp giratori que produeix les bobines de l'estator.

Normalment aquest motor de corrent altern porta una dinamo acoblada en el mateix eix motor per alimentar el rotor. Com varia la velocitat amb la freqüència i que permet fixar el parell motor amb un mínim consum, mitjançant ser traslladats a un oscil·lador es pot variar molt fàcilment la seva velocitat, i per tant s'utilitza en sistemes de tracció (AVE-TGV).

Motor pas a pas

El motor pas a pas està alimentat amb corrent continu, i el rotor conté una sèrie d'imants permanents, que són arrossegats per les bobines de l'estator, que són governades per una electrònica de potència, determinant l'angle de gir, els que tenen comandament proporcional, són extremadament precisos en el angle de gir, o posició. Aquests motors es fan servir molt en els servos de moviment de les màquines de control numèric, o en els motors de lectura / escriptura dels discos durs d'ordinador.

Motor lineal

De manera bàsica, un motor lineal és un motor asíncron que s'ha desenvolupat, de manera que en comptes de crear un parell giratori, crea un desplaçament lineal, per el desplaçament de les fases. Aquests motors es divideixen en dos grans grups:

  • Els de acceleració lenta que s'utilitzen en transport Sky Train, Maglev, etc.
  • D'acceleració ràpida utilitzats en armes com el canó magnètic i artefactes espacials.

Dins de la mateixa categoria i estan les bombes electromagnètiques d'inducció que permeten circular a fluids conductors. Les primeres proves es van fer amb mercuri, després amb una barreja de sodi i potassi, en vistes de la circulació de sodi per la refrigeració en algunes centrals nuclears.

Història dels motors elèctrics

En 1821, arran de la descoberta del fenomen de l'electromagnetisme per el químic danès Hans Christian Ørsted, el físic anglès Michael Faraday va construir dos aparells per produir el que va anomenar una rotació electromagnètica. Aquests aparells consisteixen amb el moviment circular continu d'un camp magnètic al voltant d'un fil. En fer la demostració, la primera descripció va ser la del motor elèctric actual, de corrent altern, el va patentar en 1887 el físic serbi Nikola Tesla.

Al 1822, Peter Barlow va crear la roda de Barlow. La roda de Barlow és un giny que consisteix en un disc metàl·lic tallat en estrella, les extremitats de l'estrella estan submergides en un entreferro que conté mercuri. La funció del mercuri és assegurar el pas del corrent.

El primer commutador utilitzable va ser inventat en 1832 per William Sturgeon. Més tard, al 1834, el Sr. Thomas Davenport va fabricar un motor de corrent continu amb aquest invent. El motor de corrent continu va ser patentat en 1837. L'elevat cost de les bateries no va permetre que aquests motors elèctrics tinguessin un important èxit inicial.

No es té molt clar qui és el pare de les màquines asíncrones. Aquest títol l'hi disputen tres inventors: Nikola Tesla, Galileu Ferraris i Michail Ossipowitsch.

Al 1887 el físic Nikola Tesla va presentar una patent sobre la màquina asíncrona. A l'any següent va presentar 5 patents més de màquina elèctrica asíncrona. Mentrestant, Galileu Ferraris publicava els tractats sobre les màquines giratòries. En 1885 Ferraris publica un experiment i, posteriorment, publica una teoria sobre el motor asíncrona en abril de 1888. Finalment, el 1889 un electricista alemany d'origen rus anomenat Michail Ossipowitsch Doliwo-Dobrowolski inventa el primer motor asíncron de corrent trifàsica de gàbia d'esquirol . Aquet últim motor elèctric va ser construït industrialment a partir de 1891.

valoración: 3.3 - votos 4

Última revisió: 10 de novembre de 2016