Hoy es imposible imaginar la civilización humana y la sociedad de alta tecnología sin electricidad. Uno de los principales dispositivos que aseguran el funcionamiento de los aparatos eléctricos es el motor. Esta máquina ha encontrado la más amplia distribución: desde la industria (ventiladores, trituradoras, compresores) hasta el uso doméstico (lavadoras, taladros, etc.). Pero, ¿cuál es el principio de funcionamiento de un motor eléctrico?
Destino
El principio de funcionamiento del motor eléctrico y sus objetivos principales son transferir la energía mecánica necesaria para la realización de procesos tecnológicos a los órganos de trabajo. El propio motor lo genera debido a la electricidad consumida de la red. Esencialmente hablando, el principio de funcionamiento de un motor eléctrico es convertir la energía eléctrica en energía mecánica. La cantidad de energía mecánica que genera en una unidad de tiempo se llama potencia.
Vistasmotores
Según las características de la red de alimentación, se pueden distinguir dos tipos principales de motor: en corriente continua y en corriente alterna. Las máquinas de corriente continua más comunes son los motores con excitación en serie, independiente y mixta. Ejemplos de motores de CA son las máquinas síncronas y asíncronas. A pesar de la aparente diversidad, el dispositivo y principio de funcionamiento de un motor eléctrico para cualquier propósito se basan en la interacción de un conductor con corriente y un campo magnético, o un imán permanente (objeto ferromagnético) con un campo magnético.
Bucle de corriente: un prototipo del motor
El punto principal en un asunto como el principio de funcionamiento de un motor eléctrico puede llamarse la apariencia del par. Este fenómeno se puede considerar utilizando el ejemplo de un marco con una corriente, que consta de dos conductores y un imán. La corriente se suministra a los conductores a través de anillos de contacto, que se fijan en el eje del marco giratorio. De acuerdo con la famosa regla de la mano izquierda, las fuerzas actuarán sobre el marco, lo que creará un par alrededor del eje. Girará en sentido antihorario bajo la acción de esta fuerza total. Se sabe que este momento de rotación es directamente proporcional a la inducción magnética (B), la intensidad de la corriente (I), el área del marco (S) y depende del ángulo entre las líneas de campo y el eje de este último. Sin embargo, bajo la acción de un momento que cambia de dirección, el marco oscilará. ¿Qué se puede hacer para crear una permanente?¿direcciones? Aquí hay dos opciones:
- cambiar la dirección de la corriente eléctrica en el marco y la posición de los conductores en relación con los polos del imán;
- cambiar la dirección del propio campo, mientras que el marco gira en la misma dirección.
La primera opción se usa para motores DC. Y el segundo es el principio del motor AC.
Cambiar la dirección de la corriente relativa al imán
Para cambiar la dirección de movimiento de las partículas cargadas en el conductor del marco con corriente, necesita un dispositivo que establezca esta dirección dependiendo de la ubicación de los conductores. Este diseño se implementa mediante el uso de contactos deslizantes, que sirven para suministrar corriente al bucle. Cuando un anillo reemplaza a dos, cuando el marco gira media vuelta, la dirección de la corriente se invierte y el par la retiene. Es importante tener en cuenta que un anillo se ensambla a partir de dos mitades, que están aisladas entre sí.
Diseño de máquina DC
El ejemplo anterior es el principio de funcionamiento de un motor de CC. La máquina real, por supuesto, tiene un diseño más complejo, donde se utilizan docenas de marcos para formar el devanado del inducido. Los conductores de este devanado se colocan en ranuras especiales en un núcleo ferromagnético cilíndrico. Los extremos de los devanados están conectados a anillos aislados que forman un colector. El devanado, el conmutador y el núcleo son una armadura que gira sobre cojinetes en el cuerpo del motor mismo. El campo magnético de excitación es creado por los polos de los imanes permanentes, que se encuentran en la carcasa. El devanado está conectado a la red eléctrica y puede encenderse independientemente del circuito del inducido o en serie. En el primer caso, el motor eléctrico tendrá excitación independiente, en el segundo, secuencial. También existe un diseño de excitación mixta, cuando se utilizan dos tipos de conexión de devanado a la vez.
Máquina síncrona
El principio de funcionamiento de un motor síncrono es crear un campo magnético giratorio. Luego, debe colocar en este campo los conductores que están aerodinámicos con una corriente constante en la dirección. El principio de funcionamiento de un motor síncrono, que se ha generalizado mucho en la industria, se basa en el ejemplo anterior con un bucle con corriente. El campo giratorio creado por el imán se forma utilizando un sistema de bobinados que están conectados a la red eléctrica. Normalmente se utilizan devanados trifásicos, sin embargo, el principio de funcionamiento de un motor de CA monofásico no diferirá del de uno trifásico, excepto quizás en el número de fases, que no es significativo al considerar las características de diseño. Los devanados se colocan en las ranuras del estator con cierto desplazamiento alrededor de la circunferencia. Esto se hace para crear un campo magnético giratorio en el espacio de aire formado.
Sincronismo
Un punto muy importante es el funcionamiento síncrono del motor eléctricola construcción anterior. Cuando el campo magnético interactúa con la corriente en el devanado del rotor, se forma el proceso de rotación del motor en sí, que será sincrónico con respecto a la rotación del campo magnético formado en el estator. El sincronismo se mantendrá hasta que se alcance el par máximo, que es causado por la resistencia. Si la carga aumenta, la máquina puede perder la sincronización.
Motor de inducción
El principio de funcionamiento de un motor eléctrico asíncrono es la presencia de un campo magnético giratorio y marcos cerrados (contornos) en el rotor, la parte giratoria. El campo magnético se forma de la misma manera que en un motor síncrono, con la ayuda de devanados ubicados en las ranuras del estator, que están conectados a una red de voltaje alterno. Los devanados del rotor consisten en una docena de marcos de bucle cerrado y generalmente tienen dos tipos de ejecución: fase y cortocircuito. El principio de funcionamiento del motor AC en ambas versiones es el mismo, solo cambia el diseño. En el caso de un rotor de jaula de ardilla (también conocido como jaula de ardilla), el devanado se vierte con aluminio fundido en las ranuras. En la fabricación del devanado de fase, los extremos de cada fase se sacan mediante anillos de contacto deslizantes, ya que esto permitirá incluir resistencias adicionales en el circuito, que son necesarias para controlar la velocidad del motor.
Máquina de tracción
El principio de funcionamiento del motor de tracción es similar al de un motor de CC. Desde la red de suministro, la corriente se suministra a un transformador elevador. Más lejosLa corriente alterna trifásica se transmite a subestaciones especiales de tracción. Hay un rectificador. Convierte CA a CC. Según el esquema, se lleva a cabo con una de sus polaridades a los cables de contacto, la segunda, directamente a los rieles. Debe recordarse que muchos mecanismos de tracción operan a una frecuencia diferente a la establecida industrialmente (50 Hz). Por lo tanto, se utiliza un convertidor de frecuencia para un motor eléctrico, cuyo principio de funcionamiento es convertir frecuencias y controlar esta característica.
En el pantógrafo elevado, se suministra tensión a las cámaras donde se encuentran los reóstatos y contactores de arranque. Con la ayuda de controladores, los reóstatos se conectan a los motores de tracción, que se encuentran en los ejes de los bogies. Desde ellos, la corriente fluye a través de las llantas hacia los rieles y luego regresa a la subestación de tracción, completando así el circuito eléctrico.
