Un motor electric es una maquina que converteix l' energia electrica en mecanica . La majoria de motors electrics funcionen mitjancant la interaccio entre el camp magnetic del motor i el corrent electric d'un bobinat , generant energia en forma de parell aplicat a l'eix del motor. Els motors electrics poden estar alimentats amb corrent continu (CC), com bateries , o amb corrent altern (CA), com la xarxa electrica . Un generador electric es mecanicament identic a un motor electric, pero opera amb el flux de corrent invertit, convertint energia mecanica en electrica.

Els motors electrics es poden classificar segons moltes consideracions com el tipus de corrent d'alimentacio, la construccio interna, el moviment de sortida o l'aplicacio. Es habitual categoritzar-los segons si funcionen amb corrent continu o amb corrent altern, si tenen escombretes o no, el nombre de fases o si son refrigerats per liquid o aire. Els motors de proposit general, amb dimensions i caracteristiques estandard, son una convenient font de potencia per a us industrial. Els motors electrics mes grans es fan servir en sistemes de transport per canonada , centrals hidroelectriques reversibles o propulsio de vaixells, amb potencies que poden arribar als 100 megawatts. Tambe es poden trobar motors electrics en trens, cotxes, ventiladors industrials, bufadors, bombes, maquines eina o electrodomestics. Hi ha motors electrics molt petits que es fan servir en rellotges o discs durs.

En algunes aplicacions, com els frens regeneratius en vehicles, els motors electrics es poden fer servir com a generadors per recuperar energia que d'altra manera es perdria en forma de calor i friccio.

Els motors electrics produeixen forca lineal o rotativa destinat a actuar algun mecanisme extern. Generalment estan dissenyats per girar continuament o per moure's linealment una distancia significativa en comparacio a la seva mida. Els solenoides dels motors produeixen una forca mecanica considerable, pero a una distancia operativa semblant a la seva mida. En comparacio amb els motors de combustio interna els electrics son mes lleugers, menuts, eficients i son mecanicament mes senzills i facils de produir. Tot i aixo, els motors electrics no son tant comuns en aplicacions mobils perque necessiten bateries electriques grans i poc assequibles mentre que els motors de combustio interna nomes necessiten un relativament petit diposit de combustible .

Historia [ modifica ]

El monjo benedicti Andreas (Andrew) Gordon va experimentar amb l'electricitat fins a la seva mort el 1751 i va inventar una estrella metal·lica que gira horitzontalment i gira quan es produeix una descarrega electroestatica ; la font d'alimentacio era una ampolla de Leyden . Com a professor de la Universitat d'Erfurt , les seves publicacions van ser anunciades i difoses entre els erudits, de vegades sense nomenar l'inventor. ^{[1] [2]}

El 1820 el fisic i filosof danes Hans Christian Ørsted va descobrir l'efecte magnetic del corrent electric, un fenomen fonamental de l' electromagnetisme . ^[3] Un any despres, Michael Faraday va publicar el seu treball sobre "rotacio electromagnetica". Va construir un dispositiu en que un conductor electric girava al voltant d’un imant fix i, en un contraexperiment, un imant mobil girava al voltant d’un conductor fix. El 1822 Peter Barlow va desenvolupar la roda de Barlow que porta el seu nom. El cientific britanic William Sturgeon va inventar un altre precursor del motor el 1832. ^[4] Al continent europeu, Anyos Jedlik (1827) i Moritz von Jacobi van treballar en el desenvolupament del motor electric de corrent continu. Jacobi va desenvolupar el primer motor electric practic a Potsdam ja el 1834 i va equipar un vaixell amb una capacitat de dotze persones a Sant Petersburg el 1838 amb el motor de 220 watts que havia desenvolupat, ^[5] que va ser la primera aplicacio practica d’un motor electric. El ferrer estatunidenc Thomas Davenport tambe va desenvolupar un motor de commutador a Vermont . El 25 de febrer de 1837 se li va concedir una patent pel seu disseny.

Aixo significa que cap al 1837/1838 es coneixia la base per a un motor electric i es va desenvolupar en forma d'eina adequada per al seu us. Werner von Siemens va patentar la seva maquina dinamo el 1866. Per primera vegada, va permetre generar energia electrica a gran escala. Aixo va ajudar el motor electric a assolir un avanc per a un us practic i generalitzat. A mes, tambe hi va haver alguns desenvolupaments tecnics de diferents tipus de motors electrics en aquell moment, pero al final no van tenir importancia. Entre d'altres, es pot esmentar el motor electric de Martin Egger , construit de manera similar a una maquina de vapor, i la "motocicleta electrica" de Johann Kravogl .

• 
  La "roda de Barlow" (1822)
• 
  Motor Jedlik (1827)
• 
  "Maquines electriques magnetiques" I cap al 1890
• 
  "Maquines electriques magnetiques" II cap al 1890

Des de l'any 1880 es van construir xarxes electriques i centrals electriques a molts paisos. A Alemanya, per exemple, Emil Rathenau amb la seva Allgemeinen Electricitats-Gesellschaft i als Estats Units Thomas Alva Edison . Amb el subministrament d'energia electrica a gran escala, el motor electric es va estendre rapidament. Juntament amb la industria quimica , aquesta electrificacio va ser la caracteristica mes important de la segona revolucio industrial . Els tramvies publics de cavalls van ser substituits per tramvies electrics i ara es feien servir motors electrics en lloc de la maquina de vapor per fer funcionar les maquines de treball . ^[6]

Tipus [ modifica ]

Segons el tipus de corrent amb que s'alimenten, es pot distingir entre :

• Motors de corrent continu (DC en angles)
  • Induccio permanent o continua
  • Induccio discontinua
  • Particularment trobem tambe:
    • Motors Lineals
    • Motors pas-a-pas

• Motors de corrent altern (AC en angles)
  • Universals
  • Sincrons
  • Asincrons

Funcionament [ modifica ]

Motor de corrent continu amb induccio permanent [ modifica ]

El motor de corrent continu es el motor mes senzill. Comencem per l'exterior, on hi ha la carcassa o carter , que te un sistema de fixacio a la bancada o xassis, en la qual hi ha un conjunt anomenat estator o inductor, format per un suport de xapes, i uns imants o electroimants . Mes endins hi ha el rotor, que esta 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 electric; tot aixo es suportat pels coixinets en els extrems del carter . A un costat de l'eix hi ha la politja, corona dentada o acoblament, que transmeten l'energia mecanica per ser aprofitada. Quan es fa arribar corrent a traves de les escombretes al col·lector, es fa passar un corrent electric pels conductors de les bobines, que per la regla de la ma esquerra (recordar que estan submergits en el camp de l'estator), crea una forca lateral, i la suma de totes elles ens dona el parell que fa girar el conjunt rotor o motor. Per mitja del col·lector, es va donant corrent a les bobines adients perque aquest parell sigui el mes fort possible. Son els motors que hi ha en aparells que son moguts per piles o bateries. ^{[7] [8]}

Motor de corrent continu amb induccio variable [ modifica ]

Es el mateix que el motor amb induccio permanent, pero en aquest cas el que produeix el camp son unes bobines que treballen com un electroimant , i estan connectades al rotor en serie o paral·lel. Aquest motor tambe treballa amb corrent altern monofasic. L'exemple mes comu son els motors dels electrodomestics d'us normal.

Motor de corrent altern asincron [ modifica ]

A l'estator hi ha tres grups de bobinats , que es corresponen amb les tres fases del corrent altern comercial, i el rotor en comptes del col·lector, porta tres anells, que estan connectats als bobinats del rotor, funciona pel mateix principi, encara que degut al desplacament entre fases, es produeix un camp rotatori, que en certa manera arrossega el rotor. ^[9]

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

En els motors asincrons es poden connectar els bobinats de dues maneres: En estrella, quan un extrem de les bobines es comu i l'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 la inversio del sentit de gir.

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

Motor de corrent altern sincron [ modifica ]

Els motors sincrons es diuen aixi perque la velocitat de gir, esta relacionada amb la frequencia del corrent d'alimentacio, aixo es a causa del fet que el rotor es alimentat amb corrent continu, i es arrossegat pel camp giratori que produeix les bobines de l'estator. Normalment porten una dinamo acoblada en el mateix eix motor per alimentar el rotor. Com que varia la velocitat amb la frequencia i que permet fixar el parell motor amb un minim consum, per mitja de ser acoblats a un oscil·lador es pot variar molt facilment la seva velocitat, i per tant s'utilitza en sistemes de traccio ( AVE - TGV ). ^[10]

Motors pas a pas [ modifica ]

Esta alimentat amb corrent continu, i el rotor conte una serie d'imants permanents, que son arrossegats per les bobines de l'estator, que son governades per una electronica de potencia, determinant l'angle de gir, els que tenen comandament proporcional, son extremadament precisos en l'angle de gir, o posicio. Aquests motors es fan servir molt en els servos de moviment de les maquines de control numeric, o en els motors de lectura/escriptura dels discos durs d'ordinador.

Motor lineal [ modifica ]

De manera basica es un motor asincron que s'ha desenrotllat, de manera que en comptes de crear un parell giratori, crea un desplacament lineal, pel desplacament de les fases. Aquests motors es divideixen en dos grans grups:

• Els d'acceleracio lenta que s'utilitzen en transport Sky Train, Maglev, etc.
• D'acceleracio rapida utilitzats en armes com el cano magnetic i ginys espacials.

Dins la mateixa categoria hi ha les bombes electromagnetiques d'induccio que permeten circular a fluids conductors. Les primeres proves es feren amb mercuri, despres amb una barreja de sodi i potassi, en vistes de la circulacio de sodi per la refrigeracio en algunes centrals nuclears.

Usos [ modifica ]

Els motors electrics s'utilitzen en la gran majoria de les maquines modernes. La seva reduida grandaria permet introduir motors potents en maquines de petita grandaria, per exemple trepants o batedores. El seu elevat parell motor i alta eficiencia ho converteixen en el motor ideal per a la traccio de transports pesats com trenes ; aixi com la propulsio de vaixells , submarins i dumpers de mineria, a traves del sistema diesel-electric .

Canvi de sentit de gir [ modifica ]

Per efectuar el canvi de sentit de gir dels motors electrics de corrent altern se segueixen uns simples passos tals com:

• Per a motors monofasics unicament es necessari invertir les terminals del debanament d'arrencada, aixo es pot realitzar manualment o amb reles commutadors
• Per a motors trifasics unicament es necessari invertir dos de les connexions d'alimentacio corresponents a dues fases d'acord a la sequencia de trifases.

De corrent continu [ modifica ]

Per a motors de corrent continu es necessari invertir els contactes del parell d'arrencada. ^[11]

Regulacio de velocitat [ modifica ]

Sincrons trifasics existeixen dues formes de poder variar la velocitat, una es variant la frequencia mitjancant un equip electronic especial i l'altra es variant la polaritat gracies al disseny del motor. Aixo ultim es possible en els motors de debanament separat o els motors de connexio Hilandera, ^[12] pero nomes es possible tenir un canvi de polaritat limitat, per exemple, de dos i quatre pols.

Referencies [ modifica ]

Vegeu tambe [ modifica ]

• Generador electric
• Maquina electrica
• Parell de forces

En altres projectes de Wikimedia :
	Commons (Galeria)
	Commons (Categoria)