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Conocer los diversos tipos de motores eléctricos nunca deja de ser beneficioso debido al uso generalizado de motores, desde aplicaciones domésticas hasta industriales. Si posee un sistema de aire acondicionado en su casa o opera un compresor de aire en una planta industrial, está utilizando motores eléctricos. Por lo tanto, si conoce los diferentes tipos de motores eléctricos, puede comprender mejor el sistema que posee y tener un mejor control sobre su funcionamiento.

Aquí en Linquip hemos proporcionado una plataforma conveniente para que encuentre el tipo de motores eléctricos que necesita para su aplicación. Además de eso, en este post estamos tratando de desmitificar varios tipos de motores eléctricos para su referencia. Así que, estad atentos!

¿Qué Son Los Motores Eléctricos?

Antes de conocer los diferentes tipos de motores eléctricos, es mejor comenzar con la pregunta de»¿qué es un motor eléctrico?» Bueno, la respuesta más corta es que el motor eléctrico o simplemente el motor es un dispositivo electromecánico que recibe energía eléctrica y la convierte en movimiento o energía mecánica.

Que el movimiento es principalmente de forma rotativa. El flujo de corriente eléctrica induce un campo magnético, y lo que sucede en un motor eléctrico es producir un movimiento de rotación perpendicular a la dirección de la corriente y el campo magnético.

Aplicaciones de motores eléctricos

Los motores eléctricos se pueden utilizar para aplicaciones domésticas, por ejemplo, en aparatos eléctricos como acondicionadores de aire, aspiradoras, ventiladores, procesadores de alimentos, etc. que todos hacen uso de la fuerza de rotación de los motores eléctricos a su manera, o incluso en juguetes como coches de juguete remotos o controlados por aplicaciones o modelos de aviones.

Hablando de vehículos de modelo eléctrico, las versiones más grandes y complejas de motores eléctricos se pueden encontrar en automóviles y aviones eléctricos de tamaño real (bueno, estos aviones todavía se están estudiando para estar disponibles comercialmente).

Por último, pero no menos importante, algunos tipos de motores eléctricos son ampliamente utilizados para aplicaciones industriales, como compresores de gas industriales, bombas, vehículos elevadores, mezcladores, etc.

Formas de clasificación de motores eléctricos

Varios tipos de motores eléctricos se pueden clasificar de diversas maneras. Una forma de clasificación se basaría en sus recintos. Tenemos motores abiertos a prueba de goteo (ODP) adecuados para aplicaciones limpias y secas en interiores, cuya versión mejorada son los motores protegidos contra la intemperie con configuración de carcasa WP1 o WP2. También tenemos configuraciones de Carcasas Totalmente Cerradas Refrigeradas por Ventilador (TEFC), Totalmente Cerradas por Aire (TEAO), Totalmente Cerradas con Ventilación Forzada (TEFV) y Totalmente Cerradas Sin Ventilación (TENV) para diferentes tipos de motores eléctricos. También hay motores a prueba de explosiones (Ex) utilizados en áreas peligrosas con posibilidad de explosión debido a la presencia de algunos fluidos explosivos, polvo, etc. en la zona.

Sin embargo, los motores eléctricos generalmente se clasifican en función de su fuente de alimentación. Hay motores de corriente alterna o CA en los que la corriente cambia de dirección a cierta frecuencia. También hay motores de corriente continua o CC que se utilizan ampliamente en aplicaciones de pequeña escala debido a su fácil control de velocidad.

Los motores de corriente alterna se clasifican además en monofásicos y trifásicos. El motor monofásico puede alcanzar una potencia de aproximadamente 3 KW suministrada desde una fuente de alimentación monofásica, que es el caso para aplicaciones domésticas y comerciales. El motor trifásico, por otro lado, puede producir una potencia de hasta aproximadamente 300 KW. Estos motores son la elección perfecta para aplicaciones industriales.

Motores de CA

Como se mencionó anteriormente, el motor de CA es uno de los tipos de motores eléctricos que utiliza corriente con una dirección alterna. Estos motores no son tan fáciles de controlar como los de CC; sin embargo, con un poco de penalización de potencia, se pueden usar motores de CA con variadores de frecuencia para tener un mejor control de velocidad.

Hay dos tipos de motores de CA ampliamente utilizados y otro tipo menos común:

• Motores de inducción (asíncronos)

El motor de inducción o asíncrono es un mecanismo que nunca funciona a velocidad síncrona. Este motor convierte la energía eléctrica en energía mecánica mediante la utilización de fenómenos de inducción electromagnética. En estos tipos de motores eléctricos, el campo magnético gira en los estatores que inducen una corriente en el rotor que resulta en la rotación del motor. Dado que la rotación del rotor es inducida por un campo magnético exterior, estos motores están excitados externamente. Hay dos tipos de motores de inducción basados en la estructura del rotor: motores de inducción de jaula de ardilla y motores de inducción de bobina de fase.

• Motores síncronos

Lo que sucede en los tipos síncronos de motores eléctricos es una aplicación directa del campo magnético a los devanados del rotor, que tiene sus propios inconvenientes y beneficios. Estos motores excitados internamente requieren requisitos de protección y control diferentes a los motores asíncronos.

• Motores lineales

También hay tipos lineales de motores eléctricos en los que el estator y el rotor no se enrollan, y por lo tanto, producen una fuerza lineal en lugar de un par. Este tipo de motor se encuentra comúnmente en puertas correderas y actuadores.

Motor de inducción

El motor de inducción es uno de los tipos de motores elector que probablemente sea el más utilizado para aplicaciones industriales. El estator se magnetiza debido a su conexión a la red eléctrica, luego el campo magnético induce un voltaje y, por lo tanto, una corriente en los devanados del rotor, luego la corriente inducida en el rotor produce otro campo magnético, y luego la interacción entre estos dos campos magnéticos produce la fuerza de rotación o par que impulsa el eje del motor.

Estos motores tienen un diseño muy simple y una construcción robusta con bajo precio y fácil mantenimiento. También vienen en una amplia gama de clasificaciones de potencia son, como ya se ha dicho, los tipos de motores eléctricos más utilizados. Sin embargo, el control de velocidad no es fácil sin un accionamiento de frecuencia variable que hace que el motor funcione a con un factor de potencia de retraso.

El motor de inducción viene en dos tipos diferentes de motor de inducción de rotor de jaula de ardilla y motor de inducción de rotor enrollado, como se mencionó anteriormente. Cada uno de estos motores también puede ser monofásico o trifásico. Los motores de inducción monofásicos son el tipo de motores de inducción menos utilizado en la industria. Se ha informado de que el motor de inducción trifásico es uno de los tipos de motores eléctricos que se han apropiado de aproximadamente el 70% de la cuota de mercado de los motores de inducción industriales.

El motor de rotor enrollado o el motor de anillo colectando tiene más vueltas de bobinado, lo que significa que tiene un voltaje inducido más alto y baja la corriente que el motor de inducción de jaula de ardilla. También podrían producir más par de arranque. Por otro lado, son más complicados de fabricar debido a su número adicional de componentes en comparación con los motores de inducción de jaula de ardilla, lo que hace que su costo unitario y sus costos de mantenimiento sean considerablemente más altos.

• El motor de inducción de rotor de jaula de ardilla está hecho de barras conductoras dispuestas en paralelo, que están cortocircuitadas en ambos extremos por anillos de cortocircuito.
  • Los motores de inducción monofásicos de jaula de ardilla tienen un devanado del estator, y siempre hay algún otro dispositivo para arrancar el motor. Son perfectos para aplicaciones que requieren solo unos pocos caballos de fuerza, como para electrodomésticos. Hasta ahora, han sido los más utilizados para electrodomésticos.
  • Los motores de inducción trifásicos de jaula de ardilla pueden manejar demandas de alta potencia; su potencia nominal podría ir de muy poca a cientos de caballos de fuerza. También se inician por sí mismos. Casi el 90% de los motores de inducción trifásicos utilizados en la industria, como bombas, compresores y ventiladores, son de los tipos de jaula de ardilla.

• El motor de inducción del rotor enrollado tiene un bobinado distribuido de doble capa. La razón del nombre es que el rotor de estos tipos de motores eléctricos está enrollado para tantos polos como el estator. Debido a sus costos más altos, los motores de rotor bobinado se consideran para situaciones en las que se requiere un alto par de arranque.
  • Los motores de rotor de bobinado monofásico son adecuados para potencias bastante más altas que sus contrapartes de jaula de ardilla. Pueden comenzar con bastante comodidad y pueden acelerar muy bien. Algunas máquinas más grandes que los electrodomésticos podrían hacer uso de este tipo de motores eléctricos, como en la agricultura, pequeños compresores de aire, minería, etc.
  • Los motores de rotor de bobinado trifásico toman solo el 10% de los tipos trifásicos de motores de inducción vistos en la industria, pero tienen las buenas características de sus hermanos de jaula de ardilla.

vea aquí un video sobre cómo funciona el motor de inducción.

Motores síncronos

A diferencia de los motores de inducción, los motores síncronos básicamente no son de arranque automático, a pesar de algunas configuraciones autoexcitantes que se pueden encontrar para algunas aplicaciones de tamaño pequeño. La producción del campo magnético del rotor para estos tipos de motores eléctricos no depende de la corriente, y la velocidad de rotación de un motor síncrono está vinculada a la frecuencia de la línea. En otras palabras, la rotación del eje para tipos síncronos de motores eléctricos se realiza a una velocidad sincronizada con la frecuencia de la corriente de alimentación.

Lo que los hace interesantes para tamaños industriales con mayores demandas de potencia es su alta eficiencia de convertir la alimentación de CA en trabajo y su capacidad de corrección del factor de potencia. Significa que pueden operar con un factor de potencia unitario que sugiere la misma potencia real de la carga a la potencia aparente del circuito.

Los motores síncronos de CA vienen en dos tipos: no excitados y excitados por CC. Los tipos síncronos no excitados de motores eléctricos se clasifican además en tres categorías de imanes permanentes, reluctancia e histéresis.

Motores síncronos no excitados

Los tipos de motores eléctricos síncronos no excitados están diseñados de manera que su rotor siga el campo giratorio sincronizado en diferentes pasos, lo que produciría un campo constante. Cuando el rotor de los motores síncronos no excitados gira, interactúa con el estator. La interacción entre los polos de campo del estator y el rotor hace que el rotor se vuelva electromagnético con los polos norte y sur. El rotor de estos tipos de motores eléctricos tiene una alta retentiva, lo que significa que tiene una gran capacidad para retener o resistir la magnetización.

Como ya se mencionó, hay tres tipos de motores síncronos no excitados, a saber, motores síncronos de imán permanente, reluctancia e histéresis. Vamos a discutirlos más a fondo en lo siguiente.

Imán permanente

En los tipos de motores eléctricos síncronos de imán permanente, el rotor de acero está unido a un imán permanente, como un imán de neodimio, que proporciona un campo magnético continuo ininterrumpido. Esto se realiza mediante la interacción del rotor con el campo giratorio producido por el estator que tiene conectada la fuente de corriente alterna. El rotor permanente está bloqueado al campo de rotación del estator, lo que induce una velocidad de rotación síncrona para el rotor. Este diseño es similar a los motores de CC sin escobillas que se discutirán más adelante.

Para el arranque de estos tipos de motores eléctricos, debe tener una fuente de frecuencia variable porque el rotor para este diseño es un imán permanente que produce un campo magnético constante. El control de velocidad se realiza mediante control de par directo y control orientado al campo.

Reluctance

El rotor para tipos síncronos de reluctancia de motores eléctricos, que no tienen bobinados, está hecho de material ferromagnético en el que se inducen polos magnéticos no permanentes. La razón del nombre es que genera un par de torsión mediante resistencia magnética, es decir, que es una medida de la resistencia u oposición del material al flujo magnético.

El número de polos del rotor de motores síncronos de reluctancia es igual al número de polos del estator. El número de polos es siempre par y típicamente igual a cuatro o seis. El número de polos del rotor es, sin embargo, menor que el número de polos del estator para evitar la ondulación del par. La ondulación de par es un aumento y disminución periódicos del par producido por el eje del motor, que no es una cosa favorable.

A medida que se energiza un rotor de estator, se ejerce un par en el rotor en la dirección de reducir la resistencia magnética. Este par tirará del rotor más cercano para que esté alineado con el campo del estator a una posición de menor resistencia. Por lo tanto, para mantener la rotación, el polo del estator debe seguir escapando del polo del rotor girando antes de los polos del rotor.

Histéresis

Para motores síncronos de histéresis, a medida que el campo magnético del estator gira, el rotor experimenta un campo magnético inverso. La razón de este fenómeno es que el rotor cilíndrico de estos tipos de motores eléctricos está hecho de material de alta coercitividad. Esto significa que una vez que el rotor está magnetizado en alguna dirección, no puede invertir fácilmente su dirección sin aplicar un gran campo magnético inverso.

El campo magnético inverso experimentado por cada pequeño volumen del rotor debido a la rotación del campo magnético del estator continuará hasta que se alcance la velocidad síncrona. Esto nos lleva a la ventaja de los motores síncronos de histéresis que pueden producir un par constante hasta alcanzar la velocidad síncrona sin ondas de par. Otro punto sobre estos tipos de motores es que, a pesar de que normalmente hay un bobinado de jaula de ardilla para ayudar a arrancar el motor, el motor puede arrancar automáticamente debido al hecho de que el movimiento del rotor solo depende del retraso de fase entre los campos magnéticos del estator y el rotor.

Motores síncronos excitados por CC

El rotor de estos tipos de motores eléctricos se excita con la ayuda de una fuente de CC externa que produce el flujo magnético necesario para poner el rotor en movimiento. Esto se puede hacer ya sea mediante una fuente de CC separada o una que esté conectada directamente al eje del motor.

Puede ver el video aquí para ver cómo funcionan los motores síncronos.Los motores lineales

Lineales

son uno de los tipos de motores eléctricos de CA que producen fuerza lineal en lugar de par. Son similares a los ya discutidos anteriormente, excepto que sus rotores y estatores están desenrollados. Son ampliamente utilizados en aplicaciones como trenes eléctricos, actuadores como los utilizados en puertas correderas, etc.

Este video le mostrará cómo funcionan dichos motores.

Motores de CC

En los tipos de motores eléctricos de CC, la energía eléctrica de CC se convierte en energía mecánica. Los motores de CC pueden ser autoexcitados o excitados por separado. Sin embargo, los motores de CC autoexcitados probablemente sean más interesantes si puede usarlos para su aplicación.

Los motores de corriente continua también se pueden clasificar en función de si son de corriente continua cepillada (BDC) o de corriente continua sin escobillas (BLDC). Los motores de CC cepillados son baratos y fáciles de diseñar y fabricar; sin embargo, los motores BLDC son complejos y caros. En general, las aplicaciones pequeñas e insensibles, como electrodomésticos y asientos y ventanillas eléctricas para automóviles, podrían usar motores BDC, mientras que las aplicaciones como HVAC y refrigeración, motores eléctricos para automóviles y otros sistemas industriales similares funcionarían con BLDC.

DC cepillado

Los tipos de motores eléctricos de CC cepillados se conmutan internamente, lo que significa que el par se produce directamente a partir de la alimentación de CC suministrada con la ayuda de imanes permanentes estacionarios o electroimanes y electroimanes giratorios.

Son bastante baratos y altamente confiables. Puede controlar fácilmente sus velocidades utilizando un sistema simple de dos hilos, aunque hay algunos diseños de velocidad fija para los que no hay control de velocidad.

También puede encontrar algunas desventajas en los motores de CC cepillados, como la necesidad de mantenimiento periódico impuesto específicamente por los cepillos y la baja vida útil para trabajos de alta exigencia para los que el par o la velocidad son altos. Otro problema importante es su velocidad limitada debido a los cepillos y la generación de interferencia electromagnética (EMI) por arco de cepillo.

Bobinado de derivación

Las bobinas de campo o devanados de los motores de corriente continua cepillados de derivación están conectados en paralelo con la armadura; de ahí el nombre de estos tipos de motores eléctricos. En esta configuración de bobinados, la corriente suministrada se distribuirá entre la armadura de derivación y los bobinados de campo. La regulación de velocidad es muy fácil con los motores BDC de bobinado de derivación.

Cuando la carga se aplica a motores de CC cepillados con herida de derivación, la velocidad tiende a disminuir, pero el voltaje neto aumentaría en esta situación. Cuando la tensión neta aumenta, la corriente de la armadura aumenta, y eso significa que habrá un par extra generado, que compensa la disminución de velocidad debido a la aplicación de la carga, haciendo que este tipo de motores eléctricos sean dispositivos de velocidad constante.

Todo esto significa que probablemente querrá considerar un motor de este tipo si tiene un bajo requisito de par de arranque, así como una buena regulación de velocidad.

Bobinado en serie

Si en lugar de conectar los devanados de la armadura y los devanados de campo en serie en lugar de en paralelo, obtiene un motor de CC cepillado con devanado en serie. Está claro que la corriente en los devanados de campo y armadura sería igual para este diseño. Necesitarían una cantidad significativa de corriente, pero el par de torsión que producen es muy alto, especialmente en el arranque.

Este diseño, sin embargo, no es tan bueno con la regulación de velocidad. La razón es que a pesar del aumento de voltaje debido a la carga, el motor aumentará la corriente para aumentar, pero el campo magnético eventualmente se saturará, lo que significa que el flujo entre la armadura y el estator no aumentará lo suficientemente rápido, lo que significa que no se generará suficiente par para devolver la velocidad a las condiciones anteriores.

Puede decir que podría considerar los tipos de motores eléctricos cuando necesita un par de arranque alto, pero no se preocupa mucho por la regulación de velocidad.

Herida compuesta

¿Qué pasaría si necesitara un BDC que tenga un par de arranque alto y un buen control de velocidad? Bueno, también hay una solución para eso: motores de CC cepillados de herida compuesta. Los motores de herida compuesta son una» especie híbrida » de motores de corriente continua cepillados de herida de derivación y de herida en serie. En estos tipos de motores eléctricos, hay un bobinado de campo en serie con el bobinado de la armadura, y otra derivación de bobinado de campo con el bobinado de la armadura.

Hay una configuración de derivación corta y una configuración larga para motores BDC de herida compuesta. Si el campo de derivación estaba solo en paralelo con el inducido, sería una configuración de derivación corta, pero si el campo de derivación estaba en paralelo con la serie de inducido y el campo de serie, sería un BDF de herida compuesta de derivación larga.

Puede tener la polaridad del campo de derivación que coincida con la polaridad del campo de serie, lo que hace un BDC de herida compuesta acumulativa. Este es un motor con alto par de arranque y buena regulación de velocidad. También puede tener una polaridad de campo de derivación en oposición al campo de serie, lo que crea un motor de herida compuesto diferencial.

Imán permanente

En un motor de corriente continua cepillado con imán permanente, la armadura está rodeada de imanes permanentes unidos a la superficie interna del estator cilíndrico de estos tipos de motores eléctricos. Los imanes se instalan de manera que los polos opuestos de los imanes adyacentes se enfrenten a la armadura. La armadura, que es conductor portador de corriente, experimentaría, por lo tanto, una fuerza mecánica ejercida sobre ella desde el campo magnético de esta disposición de imanes permanentes y giraría en su dirección.

Servomotor

Es posible que los servomotores no sean realmente uno de los tipos de motores eléctricos, y probablemente sean una categoría propia, pero como los pequeños más simples usan motores BDC de imán permanente junto con un sistema de control de bucle cerrado, decidimos mencionarlos aquí también. Los servomotores son dispositivos mecánicos o actuadores que son bastante útiles cuando se trata de un control preciso de posición, control de velocidad o control de aceleración. Consisten en un motor de CC, un sensor de posición y un controlador.

DC sin escobillas

Probablemente haya notado con mucho que los cepillos y su interacción con el conmutador mecánico de los motores BDC son las razones de los motores eléctricos de CC sin escobillas. Bueno, los cepillos se desgastan y requieren mantenimiento y reemplazo, y los cepillos producen chispas que son peligrosas para lugares donde existe la posibilidad de explosión.

Los motores de corriente continua sin escobillas se conmutan electrónicamente, lo que les brinda una vida útil más larga, mejores características de velocidad vs par, alta eficiencia, mejor respuesta dinámica y cambios de velocidad más altos, y operación silenciosa.

Estos tipos de motores eléctricos se pueden utilizar para aplicaciones de carga variable y carga fija, así como para aplicaciones de posicionamiento, y están ganando popularidad en el mercado.

Para ver un video que compara motores de corriente continua cepillados con motores de corriente continua sin escobillas y criterios para seleccionar entre ellos, consulte aquí.

Conclusión

Por lo tanto, se trataba de tipos de motores eléctricos. Intentamos presentar una guía sencilla sobre estos tipos de motores. En la actualidad, hay diferentes y flexibles. El propósito del motor es siempre que «se requiera un control de movimiento», esta es la mejor opción. El motor debe soportar el uso y el funcionamiento general del sistema. Aquí hay una gran oportunidad, si hay más necesidad de saber sobre los tipos de motores eléctricos, no dude en registrarse en Linquip. Nuestros expertos estarán deseando recibir sus preguntas y responderlas con entusiasmo.