Motor elèctric

Diversos motors elèctrics

Un motor elèctric és una màquina que converteix l'energia elèctrica en mecànica, per mitjà de les descobertes de Franz Ernst Neumann i James Clerk Maxwell, publicades respectivament en els anys 1841 i 1873.

Història

Al 1821, arran de la descoberta del fenomen de l'electromagnetisme per el químic danès Oersted; el físic anglès Michael Faraday construí dos aparells per produir el que anomenà una rotació electromagnètica, que consisteix amb el moviment circular continuu 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 el 1887 el físic serbi Nikola Tesla en el 1887.

Dibuix de la roda de Barlow

En el 1822, Peter Barlow va construir un giny que es deia la roda de Barlow, que consisteix en un disc metàl·lic tallat en estrella en que les extremitats estan submergides en un entreferro que conté mercuri que assegura el pas del corrent. El primer commutador utilitzable va ser inventat en el 1832 per William Sturgeon i no va ser fins al 1834 que el Sr. Thomas Davenport no en va fabricar un motor de corrent continu, amb aquest invent, que no va ser patentat fins al 1837. Aquests motors no varen tenir volada industrial per l'alt cost de les bateries. La paternitat de les màquines asíncrones està discutida entre tres inventors, en el 1887 el físic Nikolas Tesla va presentar una patent sobre la màquina asíncrona, i després a l'any següent cinc altres patents. En el mateix període Galileo Ferraris publica els tractats sobre les màquines giratòries, amb un experiment en el 1885, després una teoria sobre el motor asíncrona en abril de 1888. En el 1889 Michail Ossipowitsch Doliwo-Dobrowolski, electricista alemany d'origen rus, inventa el primer motor asíncrona de corrent trifàsic de gàbia d'esquirol que es va construir industrialment a partir de 1891.

Tipus de Motor

Segons el tipus de corrent amb que s'alimenten, podem distingir entre motors de corrent continu i motors de corrent altern. Dins dels motors de corrent continu es pot distingir entre inducció permanent e inducció discontínua. I en els motors de corrent altern es distingeix els motors universals, síncrones i asíncrones. També existeixen altres tipus de motor més moderns com son els motors pas a pas i els motors lineals.

Funcionament

Motor de corrent continu amb inducció permanent

Petit motor de corrent continu, i rotor

Vista d'un rotor on s'aprecien les delgues del col·lector

El motor de corrent continu es el motor més senzill. Comencem per l'exterior, on trobarem la carcassa o càrter, que te un sistema de fixació en la bancada o chasis, en la que hi ha un conjunt anomenat estator o inductor, format per un suport de xapes, i uns imants o electroimants. Més endins hi trobem el rotor, que està format per un nucli de xapes damunt d'un eix que ho suporta tot envoltat per una serie de bobinats que estan connectats a les delgues del col·lector, que es per on reben el corrent elèctric, tot això, es suportat per els coixinets en els extrems del càrter. A un costat del eix hi ha la politja, corona dentada, o acoblament, que transmeten 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 una força lateral, i la suma de 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. Son els motors que trobem en aparells que son 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'us normal.

Motor de corrent altern asíncron

Antic motor trifàsic asíncrona on s'aprecia els anells del col·lector i el bobinat en anell del estator

Rotor d'un motor amb gabia d'esquirol (una tapa del càrter encara esta unida)

Esquema connexió triangle estrella, on les N representen les connexions de les fases

A l'estator hi ha tres grups de bobinats, que es corresponen amb les tres fases del corrent altern comercial, i el rotor en contes de el col·lector, porta tres anells, que estan connectats als bobinats del rotor, funciona per el mateix principi, encara que degut al desplaçament entre fases, es produeix un camp rotatori, que en certa manera arrossega el rotor.

Un cas particular o construcció molt utilitzada és la gàbia d'esquirol, ja que es un motor molt senzill, en que les delgues i bobinats del rotor, son substituïts per unes varetes amb uns anells als extrems ajuntant les varetes, d'aquí el seu nom.

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

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

Motor de corrent altern síncron

Els motors síncrons es diuen així per que la velocitat de gir, esta relacionada amb la freqüència del corrent d'alimentació, això es a causa del fet que el rotor es alimentat amb corrent continu, i es arrossegat per el camp giratori que produeix les bobines del estator. Normalment porten una dinamo acoblada en el mateix eix motor per alimentar el rotor. Degut a que varia la velocitat amb la freqüència i que permet fixar el parell motor amb un mínim consum, per mitja de ser acoblats a un oscil·lador es pot variar molt fàcilment la seva velocitat, i per tan s'utilitza en sistemes de tracció (AVE-TGV).

Motors pas a pas

Motors pas a pas

Esta alimentat amb corrent continu, i el rotor conté una serie d'imants permanents, que son arrossegats per les bobines del estator, que son governades per una electrònica de potencia, determinant l'angle de gir, els que tenen comandament proporcional, son 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

Tren Maglev.

De manera bàsica es un motor asíncrona que s'ha desenrotllat, de manera que en vés 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 rapida utilitzats en armes com el canyó magnètic i ginys espacials.

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

Vegeu també

• Delga
• Escombreta (motors)
• Camp magnètic
• Electromagnetisme
• Electroimant
• Parell de forces o parell motor
• Generador elèctric
• Màquina elèctrica
• Bobina

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Motor elèctric

• Per la redacció d'aquest article s'ha fet servir
  el article de wikipedia en francès Machine électrique