Motores Eléctricos

Motores Eléctricos

Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que convierte la energía eléctrica en energía mecánica. Los motores eléctricos pueden ser alimentados por fuentes de corriente continua DC(CC), tales como baterías, termopares o por fuentes de corriente alterna AC(CA), tales como generadores eléctricos, inversores, red eléctrica, etc.

En general, los motores eléctricos están diseñados para la rotación continua, o para el movimiento lineal sobre una distancia esencial en comparación con su tamaño.

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Qué son los Motores Eléctricos

Los motores eléctricos son el caballo de batalla de la industria de la transmisión, y eso es un hecho. Convierten la energía recibida de la electricidad en movimiento de rotación para su uso en hogares, industrias y prácticamente en cualquier lugar. Todos los motores comparten ciertas características, y éstas deben identificarse a la hora de especificarlos. 

Hay dos clases principales de motores eléctricos: los que funcionan con corriente alterna, llamados CA, y los que funcionan con corriente continua o CC. Los tipos de corriente alterna incluyen monofásica y trifásica, que también se denomina multifásica. Los tipos de CC incluyen un imán permanente, devanado en derivación, devanado en serie y devanado compuesto. Otros diseños incluyen servomotores, motores paso a paso, etc.

Principio de Funcionamiento de los Motores Eléctricos

El motor eléctrico funciona según el principio de la inducción electromagnética, es decir, el proceso físico de generación de corriente eléctrica en un circuito cerrado, sometido a un cambio en el flujo magnético que lo atraviesa.

Principio de funcionamiento de los motores eléctricos

El primer motor eléctrico según este principio fue creado en 1821 por el científico británico Michael Faraday y consistía en un cable de acero suelto que se sumergía en una cuba de mercurio, donde se instalaba un imán eterno en el centro. Bajo la influencia de la acción eléctrica sobre el alambre, éste formaba un campo magnético cíclico a su alrededor, que lo hacía girar alrededor del imán.

Más tarde, el científico ruso B. S. Jacobi recordó el principio de funcionamiento de un motor eléctrico (electromagnetismo). Fue el primero que, en 1834, logró inventar un dispositivo técnico capaz de crear una rotación circular, lo que dio lugar a la puesta en marcha de dispositivos mecánicos. Desarrollando esta idea, Jacobi consiguió aumentar la potencia de su primer prototipo de motor eléctrico de 15 vatios a 550 vatios. 

En 1839, el motor eléctrico de este genio fue capaz de desarrollar 1 caballo de fuerza, lo que hizo posible mover un barco de una tonelada a lo largo del río contra la corriente.

En qué consiste: Las Partes Principales

El diseño de cualquier motor eléctrico se basa en la presencia de los dos elementos más importantes: la parte fija "estator" ("inductor" para motores de CC) y la parte móvil "rotor" ("armadura" para máquinas de CC). Bajo la influencia de la corriente eléctrica en los devanados del estator, se genera un campo electromagnético giratorio, bajo cuya influencia en el devanado del rotor y provocando así una corriente de inducción, lo hace girar en una dirección determinada. Este proceso se explica por la ley de Ampere: una fuerza electromotriz actúa sobre un conductor vivo incrustado en una zona de campo electromagnético. Los motores eléctricos se diferencian en el parámetro de velocidad del rotor (armadura), que depende del número de pares de polos magnéticos y la frecuencia de la tensión de alimentación principal.

Puede revisar la imagen de abajo para entender visualmente qué parte donde está.

En qué consiste un motor eléctrico: partes principales

1. Estator 2. Rotor 3. Caja de terminales 4. Devanado del estator 5. Eje

Las otras partes que no mencionamos son la caja de terminales, el devanado del estator y el eje. La caja de conexiones es un dispositivo de protección para un motor eléctrico. El devanado del estator consta de tres bobinas simples apiladas a 120 grados entre sí. El eje convierte la energía del motor en la aplicación de uso final. Es una parte importante y principal de cualquier tipo de motor eléctrico.

Los Tipos

Un motor eléctrico es un dispositivo eléctrico que convierte la energía eléctrica en energía mecánica. Está diseñado para rotación permanente o para movimiento lineal sobre una distancia considerable dependiendo del tamaño. Operan según el siguiente principio: un conductor que transporta corriente produce un campo electromagnético que puede ser reforzado o protegido por otro campo electromagnético. Hay una amplia gama de motores eléctricos en todo el mundo, pero su diferencia es el método utilizado para crear el campo magnético y controlar la corriente.

Los motores eléctricos son más eficientes para su uso en la industria que cualquier otra máquina eléctrica. Son más ligeros, más pequeños, mecánicamente más sencillos y económicos de construir, más duraderos y fiables, proporcionan un par resistente e instantáneo a cualquier velocidad y no emiten carbono a la atmósfera. Es por eso que los motores eléctricos son productos muy convenientes en diversas aplicaciones internas y externas. Están disponibles en las versiones de la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA) y la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC), que se dividen en los siguientes tipos:

Motores CA(AC)

Los motores de CA son motores alimentados por fuentes de corriente alterna, como la red eléctrica, los inversores o los generadores eléctricos. Están disponibles en versiones monofásicas y trifásicas. Monofásico significa que sólo se aplica al motor una forma de onda de 1 V. Los motores monofásicos suministran una potencia de 115 V o 230 V que se utiliza generalmente en nuestros hogares y pequeñas fábricas. Los motores trifásicos suministran tensiones de 460 V, 575 V o superiores y son especialmente idóneos para equipos pesados. Los motores de CA constan de dos partes principales: el rotor y el estator, donde el estator crea un campo magnético y hace girar al rotor.

Motores Síncronos

El motor síncrono es un motor de CA cuya rotación está sincronizada con la frecuencia eléctrica de la corriente alterna. Como su nombre lo indica, este motor gira a una velocidad constante (sincrónica). Los motores síncronos son ampliamente utilizados en las aplicaciones que requieren alta precisión y velocidad constante, como las industrias del papel y la fibra textil. Vienen en versiones monofásicas y trifásicas. Los motores síncronos monofásicos son adecuados para aplicaciones que requieren sincronización precisa, como relojes o reproductores de cintas. Los motores síncronos trifásicos se encuentran en las industrias donde existe una carga mecánica grande y razonablemente constante.

Motores de Inducción

Un motor de inducción / motor asíncrono es el motor de CA más sencillo y de estructura más robusta del mundo de los motores. Funciona por el principio de inducción, donde se induce un campo electromagnético en el rotor cuando el campo magnético giratorio del estator talla el rotor fijo. Llamamos a los motores asíncronos porque funcionan con una velocidad inferior a su velocidad síncrona. Es decir, la velocidad de rotación del campo magnético del estator. Los motores de inducción están disponibles en versiones monofásicas, trifásicas y de fase dividida.

Motores CC(DC)

Los motores de CC funcionan con fuentes de corriente continua, como su nombre lo indica. La corriente continua no cambia de dirección y siempre se mueve en la misma dirección. Un excelente ejemplo de corriente continua es una batería con sus dos placas: ánodo (+) y cátodo (-) separadas por un electrolito. El electrolito crea una reacción química que hace que los electrones se muevan del ánodo al cátodo dentro de la batería. Aunque son más complejos y requieren más mantenimiento que los motores de CA, los motores de CC pueden operar a velocidades ajustables cuando se conectan a controladores relativamente simples.

Servomotores

El servomotor es una clase especial de motor que tiene bajas inercias y alta respuesta. Consiste en un motor acoplado a un sensor para realimentación de posición. El motor permite que el motor acelere de cero a la velocidad máxima en milisegundos. Están diseñados para los entornos más desafiantes, capaces de operar en condiciones de temperatura extrema, para aplicaciones de posicionamiento de precisión e inversión rápida, como equipos de inspección, máquinas herramienta, máquinas de embalaje y aplicaciones de recogida y colocación.

Usos de los Motores Eléctricos 

Hoy en día, en casi cualquier dispositivo mecánico se utiliza una combinación de energía cinética y potencial: la energía mecánica, que es la fuente de la fuerza motriz responsable del funcionamiento de todo el sistema. Con el descubrimiento de la electricidad, se hizo posible convertir la energía mecánica en energía eléctrica utilizando una máquina electromecánica: un motor eléctrico. Así, el uso de motores eléctricos está tan extendido que podemos decir simplemente que los motores eléctricos están en todas partes.

Ahora hablemos del uso específico de motores eléctricos específicos.

El motor de CA se utiliza en trituradoras, bombas, máquinas para trabajar la madera, etc. La potencia de este motor oscila entre 0,2 y 200 y más kilovatios. Los motores de CC se utilizan en ciclomotores eléctricos, vehículos eléctricos, juguetes y diversas máquinas de construcción. Ahora vamos a comprobar dónde se utilizan los motores asíncronos y síncronos. Los motores asíncronos se utilizan en muchas ramas de la tecnología, en aparatos de aire acondicionado, lavadoras, etc. Además, estos motores se utilizan en la industria, por ejemplo en la metalurgia o la industria textil. Los motores síncronos se utilizan, por ejemplo, en estaciones de bombeo.

Historia del Motor Eléctrico

Varios científicos han estado tratando de crear un motor económico y potente desde la primera mitad del siglo XIX. La base fue el descubrimiento de M. Faraday, realizado en 1821. Descubrió que un conductor colocado en un campo magnético gira.

Basándose en esto, en 1833 el inventor Thomas Davenport logró diseñar un motor de corriente continua, y más tarde, en 1834, el científico B.S. Jacobi presentó un prototipo del modelo moderno de motor de eje giratorio. 

En 1886 apareció un dispositivo más parecido a las unidades modernas, y hasta hoy el motor eléctrico sigue mejorando. Hoy en día hay muchos tipos de motores eléctricos, pero estos descubrimientos fueron clave para el desarrollo posterior de los motores.

Empresa de Distribución de Motores Eléctricos

HVH Industrial Solutions es un distribuidor de motores eléctricos (y no sólo) situado en Nueva Jersey, Estados Unidos. Nuestra empresa trabaja con fabricantes de motores tan populares como WEG, Elektrim, Toshiba, MGM, Aurora Motors, etc.

Nuestra empresa trabaja estrechamente con estas marcas populares y ofrece los mejores precios. Puede revisar nuestro catálogo o simplemente enviar un presupuesto.

Puede encontrar varios tipos de motores eléctricos en nuestro sitio web. Puede consultar el catálogo de motores de bomba, de servicio severo, de freno y de uso general. Todos los motores se presentan con sus principales especificaciones, para que pueda encontrar el que necesita. 

También puede buscar motores por sus normas.

Normas NEMA e IEC para motores

Como muchos otros productos industriales, los motores eléctricos también tienen normas. Las normas norteamericanas para motores (recopiladas y publicadas por NEMA) son normas de consenso y se aceptan generalmente en Estados Unidos, Canadá, México y otros países que utilizan energía de 60 Hz.

Sin embargo, para las empresas que exportan maquinaria y equipos fuera de EE. UU. y Canadá, los especificadores de motores deben estar familiarizados con estándares como IEC.

Las normas IEC se adoptan por convención y tienen fuerza de ley en la Comunidad Europea. Las normas IEC también se adoptan por consenso (no vinculantes legalmente) en regiones fuera de la CEE(EEC) donde se utiliza energía de 50 Hz. Esto incluye secciones de Europa del Este, África y partes de Asia.

  • Las normas IEC utilizan el sistema de unidades SI.
  • Los estándares IEC cubren motores de 50 y 60 Hz.
  • Los motores IEC estándar tienen características de velocidad y par similares pero no idénticas a los motores NEMA Diseño A y B; no hay equivalentes IEC para los diseños de motor C y D.
  • Los motores IEC estándar a menudo tienen corrientes de rotor bloqueado más altas que los diseños B norteamericanos equivalentes, pero son similares a los diseños A.
  • Las normas IEC definen nueve tipos de ciclos de trabajo. La definición de la CEI para el servicio continuo (tipo Si) es básicamente la misma que la de los motores norteamericanos.
  • Las dimensiones de la extensión del eje, la cara C y la brida D de los motores IEC difieren de las de los motores norteamericanos. 
  • Las designaciones de bastidores IEC van de 56 a 355L. Los números indican la distancia aproximada desde el suelo hasta la línea central del eje en milímetros.
  • Para los motores a prueba de explosiones y los motores para otras zonas peligrosas, los países de la UE han desarrollado las estrictas normas EN 50 014 y EN 50 018. Un motor que ha sido probado, catalogado o que cumple con las normas norteamericanas para zonas peligrosas no debe asumirse que cumple con las normas IEC o viceversa.

Algunos Datos Interesantes Sobre los Motores Eléctricos: Motores Industriales y de Uso General

Ahora hablemos de los motores eléctricos. Como ya hemos mencionado, hay dos tipos principales de motores: CA y CC. Encontrará 10 datos a continuación:

  1. ¿Has oído hablar alguna vez de un motor eléctrico monomolecular? No se altere, es un hecho. Se trata del motor eléctrico más pequeño del mundo, fabricado a partir de una sola molécula de sulfuro de butilo.
  2. El primer motor eléctrico industrial fue desarrollado en 1834 por el científico ruso Boris Semiónovich Jacobi (también conocido como Moritz Hermann). Jacob consiguió aumentar la potencia del motor eléctrico a 550 vatios.
  3. El primer motor eléctrico en un barco se utilizó el 13 de septiembre de 1838.
  4. Un motor de corriente continua sencillo consta de seis partes principales: un inducido (rotor), escobillas, un eje, un conmutador, un imán de campo y una fuente de alimentación de corriente continua de algún tipo.
  5. Casi todos los juguetes que hacen algún movimiento tienen motores.
  6. El principio de convertir la energía eléctrica en energía mecánica fue demostrado por primera vez por el científico británico Michael Faraday en 1821. Por eso se le considera oficialmente el inventor del motor eléctrico.
  7. El "motor Faraday" se demuestra a menudo en las clases de física de las escuelas, con una diferencia, se utiliza salmuera en lugar de mercurio tóxico.
  8. Uno de los motores eléctricos más potentes es el motor HTS de 36,5 megavatios (49.000 caballos) desarrollado por Northrop Grumman Corporation.
  9. Nikola Tesla es considerado el inventor del generador trifásico.
  10. El mercado de los motores eléctricos es enorme. Las ventas de motores eléctricos en todo el mundo en 2020 fueron de unos 142.700 millones de dólares.