Motores Eléctricos: Tipos, Principios de Funcionamiento y Aplicaciones Clave

Motores Síncronos

Los motores síncronos funcionan con una velocidad de rotación sincronizada a la frecuencia de la corriente alterna, la cual depende del número de polos magnéticos del motor. El control de velocidad se realiza variando la frecuencia de la corriente alterna, mientras que la variación de potencia se logra controlando la tensión y la intensidad de dicha corriente.

Componentes Principales:

• Estator: Conjunto de bobinas alrededor de un núcleo de material ferromagnético que, al ser alimentadas por corriente alterna, crean un campo magnético alterno.
• Rotor: Núcleo magnetizado con un determinado número de polos magnéticos.

Cada ciclo completo de corriente alterna provoca el giro del rotor, manteniendo su rotación siempre sincronizada con la frecuencia de la corriente alterna. En motores trifásicos, el número de bobinas del estator es un múltiplo de tres, y el número de polos del rotor coincide con el de los polos del estator.

Motores Asíncronos

En estos motores, la velocidad del rotor y la frecuencia de la corriente alterna no están sincronizadas. La frecuencia del campo magnético del estator siempre debe ser mayor que la velocidad del rotor; de lo contrario, si se igualaran, no habría inducción y el motor se detendría.

Velocidades Clave:

• n1 (Velocidad Síncrona): Velocidad de giro asociada con la variación de la corriente alterna.
• n2 (Velocidad del Rotor): Velocidad real del rotor, que siempre debe ser menor que la velocidad síncrona.
• nd (Velocidad de Deslizamiento): La diferencia entre la velocidad síncrona y la velocidad del rotor. Se puede expresar en porcentaje (%).

El par motor es directamente proporcional al deslizamiento: a mayor deslizamiento, mayor variación del flujo magnético, lo que induce más corriente en el rotor y, consecuentemente, ejerce una mayor fuerza entre el rotor y el estator.

Componentes Principales:

• Rotor: Construido con un material conductor (como el cobre) pero sin propiedades magnéticas intrínsecas, diseñado para girar alrededor de su eje.
• Estator: Incorpora bobinas (generalmente más de dos en motores trifásicos) y se encarga de generar el campo magnético giratorio.

Cuando un campo magnético se mueve cerca de un conductor (como el rotor), sin contacto físico, las líneas de fuerza del campo magnético se cruzan con los segmentos del conductor. Cada vez que el campo magnético cruza un segmento, se induce una corriente eléctrica en el conductor. Esta corriente inducida interacciona con el campo magnético que la generó, desarrollando una fuerza (F) sobre el conductor que tiende a arrastrar la estructura en el mismo sentido en que se mueve el campo magnético.

Motores de Reluctancia

Se diferencian de los motores síncronos principalmente en el rotor: mientras que en los motores síncronos el rotor está fuertemente magnetizado, en los de reluctancia está construido con material ferromagnético que solo se magnetiza en presencia de un campo magnético exterior. El rotor de estos motores presenta polos mucho más salientes que los de otros tipos de motores.

La reluctancia es el equivalente magnético al concepto de resistencia en un circuito eléctrico. Los polos magnéticos del rotor no siempre coinciden en número con los polos del estator. El estator suele estar compuesto por bobinas (por ejemplo, seis) alimentadas por corriente alterna. Los polos magnéticos del rotor tienden a alinearse con el campo magnético del estator para minimizar la reluctancia (resistencia al paso del flujo magnético). De esta manera, se genera un par de rotación en el rotor.

Motores con Escobillas

Son de los menos utilizados actualmente debido al considerable desgaste que sufren sus escobillas. Sus principales ventajas incluyen la facilidad de control y una gran capacidad de par.

Motores sin Escobillas (Brushless)

Su constitución y funcionamiento son semejantes a los motores de corriente alterna de tipo síncrono. La principal diferencia radica en que, entre la fuente de alimentación y el motor, se intercala un generador de pulsos de tensión oscilante (con intervalos de tensión positiva y negativa) que es el encargado de alimentar el motor. Este generador controla la velocidad (mediante la frecuencia) y la potencia (mediante el voltaje y la intensidad).

Motores Paso a Paso

Son muy semejantes a los motores de reluctancia en su constitución y funcionamiento, pero se alimentan mediante modulación por ancho de pulso (PWM) y están diseñados para proporcionar una alta precisión en el control de posición.

Aplicaciones Comunes de Motores Eléctricos (Especialmente DC)

Además de su uso en la tracción de vehículos, los motores eléctricos se emplean en una infinidad de aplicaciones y circuitos. Los motores de corriente continua (DC) son de los más utilizados y se encuentran instalados en diversas aplicaciones, tales como:

• Bombas de gasolina
• Elevalunas eléctricos
• Sistemas de refrigeración
• Espejos retrovisores ajustables
• Techos solares
• Asientos con memoria
• Cierre centralizado
• Sistemas de calefacción
• Recirculación de ventilación
• Enfoque y limpieza de faros
• Bombas de agua
• Trampas de climatización