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¿Cómo se pone y se mantiene algo en movimiento sin necesidad de fuerza muscular? Mientras que en una máquina de vapor la energía mecánica se genera con ayuda del vapor de agua caliente o, más bien, de la presión del vapor, un motor eléctrico utiliza la energía eléctrica como fuente. Por eso también se le conoce como convertidor electromecánico.
La contraparte del motor eléctrico es el generador, de estructura similar. Este transforma la potencia mecánica del movimiento en potencia eléctrica. El principio físico fundamental para ambos es la inducción electromagnética. En el generador se induce corriente y se genera energía eléctrica cuando un conductor eléctrico se encuentra en un campo magnético móvil. En el motor eléctrico, por el contrario, un conductor de corriente induce campos magnéticos. Sus fuerzas recíprocas de atracción y repulsión son la base para la generación de movimiento.
Básicamente, el interior de un motor eléctrico está compuesto por el estator y el rotor. El término «estator» se deriva del verbo latino «stare», que significa «permanecer quieto». Se trata del componente fijo de un motor eléctrico. Está unido de manera fija a la carcasa, que también es fija. Por el contrario, el rotor se encuentra sobre el eje del motor y es giratorio.
En un motor de CA, el estator contiene el llamado paquete de chapas, que está envuelto con alambres de cobre. Este bobinado funciona como una bobina y, cuando la corriente fluye a través de él, genera un campo magnético giratorio. A través de este campo magnético generado por el estator, se induce una corriente en el rotor, la cual, a su vez, genera un campo electromagnético alrededor del rotor. Esto hace que el rotor, junto con el eje del motor, gire y siga el campo de giro del estator.
La función del motor eléctrico es impulsar, mediante el movimiento giratorio resultante, un reductor (convertidor de par y de velocidad) o, como motor de red, una aplicación directamente.
El motor de CC fue el punto de partida de todos los inventos. Sin embargo, hoy en día los Los motores de CA de diferentes posiciones de montaje son los motores eléctricos más comunes en la industria. Todos tienen en común el movimiento giratorio resultante del eje del motor. El principio de funcionamiento de los motores de CA se basa en el principio electromagnético del motor de CC.
Al igual que la mayoría de los motores eléctricos, el motor de CC se compone de una parte fija, el estator, y de un componente giratorio, el rotor. El estator está compuesto ya sea por un electroimán, con el que se induce un campo magnético, o por imanes permanentes, que generan un campo magnético de forma constante. Dentro de este estator se encuentra un rotor, también conocido como inducido, que está envuelto por una bobina. Cuando la bobina se conecta a una fuente de corriente continua (una batería, un acumulador o una fuente de alimentación de tensión continua), genera un campo magnético y el núcleo de hierro del rotor se convierte en un electroimán. El rotor está montado de manera giratoria y se alinea de tal forma que los polos que se atraen, es decir, los polos opuestos del campo magnético, queden uno frente al otro: el polo norte del inducido frente al polo sur del estator, y viceversa.
Para poner al rotor en un movimiento giratorio continuo, es necesario invertir la polaridad de la orientación magnética una y otra vez. Esto se logra cambiando la dirección de la corriente en la bobina. Para ello, el motor cuenta con lo que se conoce como conmutador. A este están conectados los dos contactos de alimentación y es él quien se encarga de la inversión de polaridad. Las fuerzas alternas de atracción y repulsión hacen que el inducido / el rotor siga girando sin cesar.
Los motores de CC se utilizan principalmente en aplicaciones de baja potencia. Entre ellas se incluyen herramientas pequeñas, equipos de elevación, ascensores o vehículos eléctricos.
En lugar de corriente continua, un motor de CA requiere corriente trifásica, es decir, corriente alterna trifásica. En el motor asíncrono, el rotor es lo que se conoce como rotor de jaula de ardilla. El giro se produce gracias a la inducción electromagnética de este rotor. En el estator se encuentran bobinados (bobinas) desplazados 120° por cada fase de la corriente trifásica (dispuestos en forma de triángulo). Al conectarse a la corriente trifásica, cada una de estas bobinas genera un campo magnético que gira al ritmo de la frecuencia de red, con un desfase temporal. El rotor, inducido electromagnéticamente, es arrastrado por estos campos magnéticos y gira. De esta manera, no se requiere un conmutador como en el motor de CC.
Los motores asíncronos también se denominan motores de inducción, ya que funcionan únicamente mediante la tensión inducida electromagnéticamente. Funcionan de manera asíncrona porque la velocidad circunferencial del rotor inducido electromagnéticamente nunca alcanza la velocidad de rotación del campo magnético (campo de giro). Debido a este deslizamiento, el rendimiento, eficiencia de los motores asíncronos de CA es menor que el de un motor de CC.
En los motores síncronos, el rotor está equipado con imanes permanentes en lugar de bobinados o barras conductoras. De esta manera, se elimina la necesidad de la inducción electromagnética del rotor y el rotor gira de manera síncrona, sin deslizamiento, a la misma velocidad circunferencial que la del campo magnético del estator. Por lo tanto, la eficiencia, la densidad de potencia y las velocidades posibles son significativamente mayores en el motor síncrono que en el motor asíncrono. Sin embargo, la construcción de los motores síncronos también es mucho más compleja y costosa.
Además de las máquinas rotativas, que son las más comunes en la industria, también se necesitan accionamientos para movimientos en trayectorias rectilíneas o curvas. Estos perfiles de movimiento se encuentran principalmente en máquinas herramienta, así como en sistemas para posicionar y manipular objetos.
Si bien los motores eléctricos rotativos pueden convertir su movimiento giratorio en un movimiento rectilíneo con la ayuda de un reductor —es decir, generarlo de manera indirecta—, a menudo carecen de la dinámica necesaria para realizar movimientos «traslacionales» o posicionamientos particularmente exigentes y rápidos.
Aquí es donde entran en juego los motores lineales, que generanelmovimiento de traslación directamente (accionamientos directos). Su principio de funcionamiento se deriva del de los motores eléctricos rotativos. Para ello, hay que imaginarse un motor rotativo «desarmado»: el estator, que antes era redondo, se convierte en un recorrido de desplazamiento plano (pista de rodamiento o riel) que se recorre. El campo magnético se forma entonces a lo largo de esta trayectoria. El rotor, que en el motor de CA corresponde al rotor y gira en círculo, es arrastrado en el motor lineal —en lo que se conoce como carro o traductor— por el campo magnético del estator que se desplaza longitudinalmente, ya sea en línea recta o en curvas a lo largo del recorrido de desplazamiento.
La invención del motor eléctrico no se puede atribuir a una sola persona. En su descubrimiento se incorporaron las investigaciones de varios inventores. En el siglo XIX, el interés por la ingeniería eléctrica creció cada vez más e inspiró a investigadores de todo el mundo. Las nuevas invenciones surgieron una tras otra.
Dado que los primeros motores eléctricos dependían del suministro de corriente de baterías de zinc, aún quedaba un largo camino por recorrer antes de que pudieran competir seriamente con las máquinas de vapor, que eran las predominantes en ese entonces. Esto cambió con el desarrollo de los primeros generadores de corriente.
Pero también aquí había limitaciones. La corriente continua generada por los generadores no se podía transportar a largas distancias. El gran avance se produjo recién con la introducción de la corriente alterna y la corriente trifásica, que podían suministrarse sin grandes pérdidas incluso a largas distancias, así como con la invención del motor de CA.
A continuación, una breve y no exhaustiva visión general de los datos y hechos históricos:
Todo comenzó con los motores eléctricos. Los motores eléctricos siguen siendo una de nuestras actividades principales, principalmente en forma de motorreductores y en combinación con convertidores de frecuencia adecuados para cada aplicación. Como fabricante líder a nivel mundial de soluciones de accionamiento y automatización, le ofrecemos una amplia gama de motores asíncronos y síncronos. Ya sean motores energéticamente eficientes, motores lineales, electrocilindros, motores en versiones higiénicas o con protección contra explosiones, accionamientos de baja tensión, etc., seguro que encontrarás la solución de motor eléctrico óptima para ti. Una amplia gama de accesorios, como frenos, encoders integrados y otras opciones, completan nuestra línea de motores.
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