Partes clave de un motor eléctrico
Los motores eléctricos son la principal fuente de consumo de energía eléctrica en el mundo, representando aproximadamente el 45% del consumo global. Impulsan desde electrodomésticos como licuadoras y ventiladores, hasta maquinaria industrial y vehículos eléctricos. Aunque pueden parecer complejos, su funcionamiento se basa en unos cuantos componentes clave que trabajan en conjunto para convertir la energía eléctrica en movimiento mecánico.
Las partes esenciales que hacen posible este proceso son el estator, el rotor y, en muchos casos, el conmutador.
Este blog explicará qué hace cada uno de estos componentes y cómo interactúan para que un motor eléctrico funcione.
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¿Qué es un estator?
El estator es la parte estacionaria de un motor eléctrico. Puede considerarse como la carcasa exterior o el marco que aloja los principales componentes eléctricos. Generalmente está fabricado con acero laminado para ayudar a concentrar el campo magnético y está recubierto con bobinas de alambre aislado llamadas bobinados.
Son precisamente los bobinados el lugar donde se suministra la energía eléctrica al motor.
Cuando una corriente alterna (CA) circula a través de los bobinados, se genera un poderoso campo magnético.
El diseño de los bobinados del estator y la forma en que la corriente fluye a través de ellos provoca que el campo magnético gire, lo que constituye el principio fundamental del funcionamiento de un motor eléctrico.
El campo magnético giratorio del estator interactúa con el rotor, que es la parte giratoria del motor alojada dentro del estator — excepto en el caso de los motores “outrunner”, donde el rotor se encuentra en el exterior del estator.
La interacción entre estos dos componentes es lo que genera el torque que hace que el motor gire.
¿Qué es un rotor?
El rotor es el componente giratorio dentro de un motor eléctrico. Generalmente está fabricado con un núcleo de acero laminado para mejorar sus propiedades magnéticas y se monta sobre un eje que se extiende hacia el exterior de la carcasa del motor.
Este eje es el que se conecta a una carga, permitiendo transmitir la potencia del motor.
La función del rotor se basa en el principio fundamental del magnetismo: los polos opuestos (positivo/negativo) se atraen, mientras que los polos iguales (positivo/positivo o negativo/negativo) se repelen.
El campo magnético del rotor interactúa con el campo magnético giratorio del estator, lo que permite y mantiene el movimiento del motor.
A medida que el campo magnético del estator gira, ejerce una fuerza sobre el rotor, lo que hace que este intente “alcanzar” al campo magnético en rotación.
Esta fuerza constante de atracción y repulsión sobre el rotor es lo que genera el movimiento rotacional continuo que impulsa la máquina a la que el rotor está conectado.
¿Qué es un conmutador?
El conmutador es un componente esencial en la mayoría de los motores de corriente directa (CD). Se trata de un interruptor eléctrico formado por segmentos de cobre dispuestos en un anillo. Dos escobillas —contactos eléctricos estacionarios, comúnmente fabricados de carbono— se apoyan contra el conmutador para suministrar energía a las bobinas del motor.
La función del conmutador es alternar periódicamente la dirección de la corriente eléctrica que fluye hacia el rotor. Si la corriente circulara siempre en la misma dirección, el rotor realizaría solo medio giro y luego se detendría. El conmutador invierte la dirección de la corriente en el momento preciso para mantener el rotor en movimiento en una sola dirección de manera continua.
Los motores de corriente directa sin escobillas (BLDC, por sus siglas en inglés) no utilizan conmutadores; en su lugar dependen de un controlador electrónico que emplea interruptores semiconductores (transistores) para invertir la dirección de la corriente eléctrica según sea necesario.
Como las escobillas requieren contacto deslizante para funcionar, los motores BLDC eliminan esa necesidad, lo que reduce la fricción y aumenta la vida útil en comparación con los motores de corriente directa con escobillas.
Esta reducción de fricción se traduce en aproximadamente un 10% más de eficiencia en el rendimiento total.
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Conclusión
Comprender la función del estator, el rotor y el conmutador es fundamental para entender cómo los motores eléctricos convierten la electricidad en movimiento.
El campo magnético estacionario del estator interactúa con el campo magnético propio del rotor para generar el torque que hace girar al motor.
Esta interacción esencial de los campos magnéticos es lo que impulsa el movimiento rotacional continuo de un motor.
En el caso de los motores sin escobillas, los conmutadores resultan indispensables para cambiar la dirección de la corriente y mantener el rotor en movimiento en una sola dirección de forma constante.
Frequently Asked Questions
Los componentes principales de un motor eléctrico que trabajan juntos para convertir la energía eléctrica en movimiento mecánico son el estator, el rotor y, a menudo, un conmutador.
El estator es la parte estacionaria de un motor eléctrico, típicamente fabricado de acero laminado y revestido con devanados de alambre aislado. Cuando se suministra corriente alterna (CA) a estos devanados, crea un campo magnético rotativo potente que es esencial para el funcionamiento del motor.
El rotor es la parte giratoria del motor. Está montado en un eje que se conecta a una carga para entregar energía. El campo magnético del rotor interactúa con el campo magnético rotativo del estator, causando una fuerza continua de empuje y tracción que hace girar el rotor. Esto se basa en el principio de que los polos magnéticos opuestos se atraen y los polos iguales se repelen.
Un conmutador es un interruptor eléctrico que se encuentra en la mayoría de los motores de corriente continua (CC). Su propósito principal es cambiar periódicamente la dirección de la corriente eléctrica que fluye hacia el rotor. Esto es crucial porque sin él, el rotor solo haría media vuelta y luego se detendría. El conmutador asegura que el rotor continúe moviéndose en una dirección consistente.
Los motores de CC con escobillas usan un conmutador y escobillas para suministrar energía a las bobinas del motor e invertir la dirección de la corriente. Los motores de CC sin escobillas (BLDC), por otro lado, no usan conmutador ni escobillas. En su lugar, dependen de un controlador electrónico con interruptores semiconductores para invertir la corriente según sea necesario. Eliminar las escobillas reduce la fricción, lo que puede mejorar la vida útil del motor y aumentar su eficiencia en aproximadamente un 10%.
Los campos magnéticos son fundamentales para el funcionamiento de un motor eléctrico. El estator crea un campo magnético rotativo que interactúa con el campo magnético del rotor. Esta interacción de campos magnéticos genera el torque que hace que el motor gire continuamente. El rotor constantemente «persigue» el campo magnético giratorio del estator, lo que produce el movimiento rotacional continuo que impulsa la maquinaria conectada.
El campo magnético rotativo del estator es el principio fundamental del funcionamiento del motor. Este campo interactúa con el campo magnético del rotor, ejerciendo una fuerza que hace que el rotor trate de «alcanzar» el campo giratorio. Esta fuerza constante es lo que crea el movimiento rotacional continuo necesario para impulsar la máquina o dispositivo al que está conectado el motor.
Los motores eléctricos son una fuente principal de uso de energía eléctrica, representando aproximadamente el 45% del consumo global. Alimentan una vasta gama de dispositivos, desde electrodomésticos comunes como licuadoras y ventiladores hasta maquinaria industrial y vehículos eléctricos.
