El motor universal és un tipus de motor elèctric que pot funcionar tant amb corrent continu com amb corrent altern monofàsic per aquesta raó se'ls denomina universals.
Aquests dispositius electromecànics es fan servir en una varietat d'aplicacions, des d'electrodomèstics fins a eines elèctriques. La seva versatilitat i eficiència els fan una opció popular a moltes indústries.
En general són motors molt senzills i econòmics que ofereixen un parell d'arrencada excel·lent i poden arribar a velocitats de rotació molt elevades.
Què són els Motors Universals?
Un motor universal és un tipus de motor elèctric que pot funcionar amb corrent continu (CC) o corrent altern (CA).
A diferència daltres motors, els motors universals estan dissenyats per operar amb qualsevol tipus de corrent elèctric. Això els fa adequats per a una àmplia gamma d'aplicacions, des d'electrodomèstics fins a eines industrials.
Parts dun motor universal
- Rotor El rotor és la part giratòria del motor i també es coneix com a induït. Està compost per un eix i un conjunt de bobines o debanats de filferro enrotllats al voltant de l'eix. El rotor és la part mòbil del motor que gira quan s'hi aplica energia elèctrica.
- Estator : L'estator (o inductor) és la part fixa del motor i envolta el rotor. Conté imants permanents o debanats de filferro que generen un camp magnètic quan s'aplica energia elèctrica. Aquest camp magnètic interactua amb el camp magnètic del rotor, cosa que fa que el rotor giri.
- Commutador: El commutador és un interruptor rotatiu muntat al rotor que inverteix la direcció del corrent elèctric a les bobines del rotor a mesura que gira. Això assegura que el rotor sempre estigui orientat a la direcció correcta i segueixi girant.
- Raspalls Els raspalls són petites peces de material conductor, generalment carbó, que estan en contacte amb el commutador. Els raspalls permeten que el corrent flueixi des de la font d'alimentació al rotor a través del commutador, cosa que genera el moviment giratori.
- Carcassa : La carcassa s'utilitza per subjectar les peces que configuren l'estator. Normalment es fa servir alumini o acer per a la seva fabricació.
Com funciona un motor universal?
Quan s'aplica una font d'alimentació elèctrica, el corrent flueix a través dels raspalls cap al commutador i després a les bobines del rotor. A mesura que el corrent circula per les bobines del rotor, es crea un camp magnètic al seu voltant a causa de la interacció amb el camp magnètic constant generat per l'estator.
A causa de la llei d'Ampère, que estableix que un conductor amb corrent elèctric experimenta una força quan està immers en un camp magnètic, les bobines del rotor experimenten una força que els fa girar.
El commutador inverteix constantment la direcció del corrent a les bobines del rotor a mesura que giren, cosa que assegura que el rotor continuï girant en la mateixa direcció. Això resulta en la rotació contínua del rotor i, per tant, el funcionament del motor.
El diagrama del motor universal és el següent:
Característiques principals
Els motors universals tenen diverses característiques que els fan destacar en diverses aplicacions:
Alta velocitat
Els motors universals són coneguts per la seva alta velocitat de rotació, cosa que els fa adequats per a aplicacions que requereixen velocitats ràpides, com a eines elèctriques i electrodomèstics.
La velocitat és directament proporcional al corrent; si s'inverteix el sentit del corrent, s'inverteix el sentit de gir.
A diferència dels motors asíncrons, el rotor del motor universal gira a la mateixa velocitat de la del camp magnètic de l'estator.
Parell d'arrencada elevat
Aquests motors també poden generar un parell d'arrencada molt elevada, cosa que els fa ideals per arrencar càrregues pesades, com les trobades en aspiradores o forats.
Eficiència variable
L‟eficiència d‟un motor universal pot variar segons la càrrega i la velocitat. A càrregues lleugeres, poden ser força eficients, però la seva eficiència pot disminuir a càrregues pesades.
Aquest tipus de motor no està construït per al seu ús durant llargs períodes de temps.
Compatibilitat amb corrent altern (CA) i corrent continu (CC)
La capacitat de funcionar amb tots dos tipus de corrent elèctric els fa versàtils i adequats per a una varietat d'aplicacions i entorns.
En corrent altern es comporta de manera similar a un motor sèrie de corrent continu i la potència és menor que quan ho fa en corrent continu.
Simplicitat
El circuit elèctric és molt simple, només té una via per al pas del corrent, perquè el circuit està connectat en sèrie.
Tipus de motors universals
Si bé tots els motors universals comparteixen característiques fonamentals, hi ha diferents tipus segons el seu disseny i aplicacions específiques.
Alguns dels tipus més comuns inclouen:
Motors universals sèrie
Aquests motors tenen un disseny en sèrie on el rotor i l'estator estan connectats en sèrie. Són adequats per a aplicacions que requereixen alt torque i velocitats variables, com a eines elèctriques.
Motors Universals compostos
Els motors compostos combinen elements de motors en sèrie i motors en derivació (shunt). Tenen un bon equilibri entre velocitat i torcament i s'utilitzen en aplicacions com ventiladors i màquines de cosir.
Motors universals de derivació (Shunt)
Aquests motors tenen el rotor i l'estator connectats en paral·lel (en derivació). Són ideals per a aplicacions que requereixen velocitats constants, com ventiladors de sostre i liquadores.
Motors universals de commutador electrònic
Alguns motors universals moderns utilitzen commutadors electrònics en lloc de mecànics per invertir la direcció del corrent. Això millora leficiència i redueix el desgast de les parts mecàniques.
Exemples d'aplicacions de motors universals
L'ús d'aquests motors en corrent altern està molt estès pel major parell d'arrencada respecte al dels motors d'inducció i per la velocitat de rotació elevada, cosa que permet reduir-ne la mida i el preu.
El motor universal és, sens dubte, el motor elèctric més utilitzat a la indústria d'electrodomèstics i eines portàtils. També s'utilitza en altres aplicacions on es requereix una gran velocitat de gir amb càrregues febles o forces resistents petites.
Exemples quotidians
-
Electrodomèstics: S'utilitzen en aspiradores, liquadores, assecadores de cabell i ventiladors de sostre degut a la seva capacitat per oferir velocitats variables i alt torque.
-
Eines elèctriques: Trepants, serres circulars i esmoladores angulars són exemples d'eines que sovint incorporen motors universals per la seva capacitat per manejar càrregues variables.
-
Aparells de cuina: Batedores de mà i liquadores utilitzen motors universals per barrejar i triturar aliments amb facilitat.
-
Ventiladors de sostre: Els motors universals de derivació són ideals per a aquests dispositius, ja que poden mantenir una velocitat constant.
-
Màquines de cosir: Les màquines de cosir elèctriques sovint utilitzen motors universals per la seva capacitat per proporcionar velocitat i control precisos.
-
Eines portàtils: Algunes eines portàtils com serres de sabre i polidores també utilitzen motors universals.