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Básico · lectura de 10 minutos

Cómo funciona un motor eléctrico

Nivel:
Básico
Ámbito:
General
Tensiones:
230 V y 400 V
Motor de inducción trifásico cortado: se ven el estátor con sus bobinas, el rotor de jaula de ardilla, el eje y el ventilador.
Motor de inducción trifásico cortado: se ven el estátor con sus bobinas, el rotor de jaula de ardilla, el eje y el ventilador.Foto: Autor desconocido · Public domain · Wikimedia Commons

Casi la mitad de la electricidad que se consume en el mundo la usan motores eléctricos: los de los ascensores, las bombas de agua, los ventiladores, los compresores de los frigoríficos o los coches eléctricos. Todos se basan en la misma idea.

La idea básica: imanes que se empujan

Cuando una corriente circula por un cable, a su alrededor aparece un campo magnético. Si ese cable está dentro de otro campo magnético, por ejemplo el de un imán, aparece una fuerza que lo empuja. Si el cable tiene forma de espira y puede girar, esa fuerza lo hace girar. Eso es un motor.

Todo motor tiene dos partes:

  • Estátor: la parte fija, normalmente con bobinas que crean el campo magnético.
  • Rotor: la parte que gira, unida al eje que mueve la máquina.

El motor de inducción: el más usado

La mayoría de los motores industriales son motores asíncronos o de inducción, y su funcionamiento es especialmente ingenioso.

1. El campo magnético giratorio

El estátor tiene tres bobinas alimentadas por las tres fases de la red, desplazadas en el espacio. Como las tres corrientes están desfasadas en el tiempo, el campo magnético que crean juntas gira dentro del motor, sin que nada se mueva físicamente.

La velocidad de ese campo se llama velocidad de sincronismo y depende de la frecuencia de la red y del número de polos del motor:

n_s = 60 · f / p (p = pares de polos)

Con 50 Hz y 2 pares de polos (4 polos): n_s = 60 · 50 / 2 = 1500 revoluciones por minuto.

2. Corrientes inducidas en el rotor

El rotor más común es de jaula de ardilla: barras de aluminio o cobre unidas por anillos en los extremos. El campo giratorio corta esas barras y, por inducción, aparecen corrientes en ellas. Esas corrientes, dentro del campo magnético, producen la fuerza que hace girar el rotor.

3. El deslizamiento

El rotor nunca llega a girar tan rápido como el campo: si lo hiciera, el campo no cortaría las barras, no habría corrientes inducidas y no habría fuerza. La diferencia se llama deslizamiento y suele ser de un pequeño tanto por ciento.

Un motor de 4 polos que gira a 1450 r/min tiene un deslizamiento de (1500 − 1450) / 1500 ≈ 3,3 %.

Otros tipos de motor

  • Motores síncronos: giran exactamente a la velocidad del campo. Se usan en generadores de centrales y en algunos accionamientos de precisión.
  • Motores de corriente continua: fáciles de regular; hoy se ven en juguetes, automoción y algunas aplicaciones industriales.
  • Motores de imanes permanentes sin escobillas: muy eficientes; los usan muchos vehículos eléctricos, drones y electrodomésticos modernos.
  • Motores monofásicos: en electrodomésticos pequeños. Necesitan un condensador o un devanado auxiliar para arrancar, porque una sola fase no crea por sí misma un campo giratorio.

Cómo leer la placa de características

Todo motor lleva una placa con sus datos principales:

  • Potencia (kW): la potencia mecánica que entrega en el eje, no la eléctrica que consume.
  • Tensión y conexión: por ejemplo «230/400 V Δ/Y», que indica cómo conectar sus bobinas según la red.
  • Corriente nominal (A) para cada tensión.
  • Velocidad (r/min): algo menor que la de sincronismo por el deslizamiento.
  • Factor de potencia (cos φ) y rendimiento.

Con esos datos se eligen los cables, las protecciones y el sistema de arranque. Ese trabajo lo hace un técnico competente o una empresa instaladora habilitada.

Dudas habituales

Las preguntas que más se hacen sobre este tema, respondidas por el equipo. No es un foro: si tienes una duda que no está aquí, escríbenos y valoraremos añadirla.

¿Por qué un motor consume mucho más al arrancar?

Al arrancar, el rotor está parado y la diferencia de velocidad con el campo magnético es máxima, así que las corrientes inducidas también lo son. Un motor de inducción con arranque directo puede pedir entre 5 y 8 veces su corriente nominal durante unos instantes. Por eso los motores grandes se arrancan con arrancador estrella-triángulo, arrancador suave o variador de frecuencia.

¿Cómo se cambia el sentido de giro de un motor trifásico?

Intercambiando dos de las tres fases de la alimentación. Así se invierte el sentido del campo magnético giratorio y el rotor gira al revés. Es una operación de conexión que debe hacer una persona cualificada, con el motor sin tensión.

¿Qué diferencia hay entre un motor y un generador?

Es la misma máquina usada al revés. El motor recibe electricidad y entrega movimiento; el generador recibe movimiento (de una turbina, por ejemplo) y entrega electricidad. Ambos se basan en la relación entre corriente, campo magnético y movimiento.

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