Motor elèctric

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
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[modifica | modifica el codi]

El 1821, arran de la descoberta del fenomen de l'electromagnetisme pel químic danès Hans Christian Ørsted, 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.

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.[1] 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 Nikola Tesla va presentar una patent[2] sobre la màquina asíncrona, i després a l'any següent cinc altres patents.[3] En el mateix període Galileo Ferraris publica els tractats sobre les màquines giratòries, amb un experiment en el 1885,[4] 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[modifica | modifica el codi]

Segons el tipus de corrent amb què 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 són els motors pas a pas i els motors lineals.

Funcionament[modifica | modifica el codi]

Motor de corrent continu amb inducció permanent[modifica | modifica el codi]

Petit motor de corrent continu i rotor
Vista d'un rotor on s'aprecien les delgues del col·lector

El motor de corrent continu és el motor més senzill. Comencem per l'exterior, on hi ha la carcassa o càrter, que té 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 ha el rotor, que està format per un nucli de xapes damunt d'un eix que ho suporta tot envoltat per una sèrie de bobinats que estan connectats a les delgues del col·lector, que és 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 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 perquè aquest parell sigui el més fort possible. Són els motors que hi han en aparells que són moguts per piles o bateries[5]

Motor de corrent continu amb inducció variable i corrent altern universal[modifica | modifica el codi]

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'ús normal.

Motor de corrent altern asíncron[modifica | modifica el codi]

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 està 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 compttes del col·lector, porta tres anells, que estan connectats als bobinats del rotor, funciona pel mateix principi, encara que degut al desplaçament entre fases, es produeix un camp rotatori, que en certa manera arrossega el rotor.[6]

Un cas particular o construcció molt utilitzada és la gàbia d'esquirol, ja que és un motor molt senzill, en que les delgues i bobinats del rotor, són 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 és comú i el altre va connectat a cada una de les fases. L'altre és 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.

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

Motor de corrent altern síncron[modifica | modifica el codi]

Els motors síncrons es diuen així perquè la velocitat de gir, està relacionada amb la freqüència del corrent d'alimentació, això és a causa del fet que el rotor és alimentat amb corrent continu, i és arrossegat pel camp giratori que produeix les bobines del estator. Normalment porten una dinamo acoblada en el mateix eix motor per alimentar el rotor. Com que varia la velocitat amb la freqüència i que permet fixar el parell motor amb un mínim consum, per mitjà de ser acoblats a un oscil·lador es pot variar molt fàcilment la seva velocitat, i per tant s'utilitza en sistemes de tracció (AVE-TGV).[7]

Motors pas a pas[modifica | modifica el codi]

Motors pas a pas

Està alimentat amb corrent continu, i el rotor conté una sèrie d'imants permanents, que són arrossegats per les bobines del estator, que són governades per una electrònica de potència, determinant l'angle de gir, els que tenen comandament proporcional, són 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[modifica | modifica el codi]

De manera bàsica és un motor asíncron 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 d'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.

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. Patent Usa 132 (anglès)
  2. Alfred Picard, Exposition universelle internationale de 1889 á Paris. Rapport général, vol.7 : L'outilage et les procédés des industries mecániques. L'électricité (suite) (groupe VI de l'Exposition universelle de 1889), p. page 300 (francès)
  3. Patent Usa 359748 (anglès)
  4. Museo Elettico - Galileo Ferraris (italià)
  5. Principios fisicos del funcionamiento de un motor electrico (castellà)
  6. Motor asincron (castellà)
  7. Motor sincrono (castellà)

Vegeu també[modifica | modifica el codi]