Motor eléctrico

  • Posted on: 14 September 2019
  • By: tuteorica

Como funciona un motor eléctrico

Motor eléctrico
Motor de un vehículo eléctrico

En el artículo "Así funciona el motor de un coche eléctrico de un coche" escrito por Arturo Vázquez /A.F.Vergara en abc.es se puede encontrar este pequeño vídeo que explica el funcionamiento básico de un motor eléctrico.

 

 

En un vehículo eléctrico, el motor de combustión interna es reemplazado por un motor eléctrico, el cual se encarga de transformar la energía eléctrica que absorbe por sus bornes en energía mecánica, transmitiendo esta energía a la ruedas y permitiendo, por lo tanto, el movimiento del vehículo.

La diferencia de tamaño y complejidad constructiva en cuanto a numero de piezas entre un motor eléctrico y un motor térmico es notable, como se puede ver en las figuras inferiores.

 

Despiece de motor eléctrico y termico
Despiece de motor eléctrico y térmico

Los motores eléctricos presentan curvas características que se aproximan bastante a la curva ideal requerida en tracción, es decir, una entrega de potencia constante en todo el rango de velocidades lo que proporciona pares elevados a bajas velocidades de giro y pares reducidos a altas velocidades de giro. Es por este motivo por lo que un vehículo eléctrico no necesita caja de cambios. La Figura inferior muestra la curva característica de par y potencia, comparando un motor eléctrico con un motor térmico. A bajas velocidades, el motor eléctrico proporciona un par máximo y constante (zona de par constante) hasta su velocidad nominal. Una vez que el motor eléctrico alcanza dicha velocidad, el par se reduce proporcionalmente con la velocidad manteniendo la potencia constante (zona de potencia constante).

Comparativas graficas motor eléctrico

 

Ventajas del motor eléctrico en automóviles:

  • Un motor eléctrico no quema combustibles durante su uso, por lo que no emite gases a la atmósfera.
  • Un motor eléctrico producido en serie es más compacto, más barato y mucho más simple que un motor de combustión interna. No necesita circuito de refrigeración, ni aceite, ni demasiado mantenimiento.
  • Prácticamente no hace ruido al funcionar y sus vibraciones son imperceptibles.
  • Funciona a pleno rendimiento sin necesidad de variar su temperatura. Al no tener elementos oscilantes, no necesita volantes de inercia ni sujeciones espaciales que lo aíslen del resto del coche. Al generar poco calor y no sufrir vibraciones su duración puede ser muy elevada.
  • Un motor eléctrico no necesita cambio de marchas, exceptuando un mecanismo para distinguir avance o retroceso, que bien puede ser simplificado con la inversión de polaridad del propio motor.
  • Teóricamente un motor eléctrico puede desarrollar un par máximo desde 0 r.p.m., por lo que hace posible arrancar desde cero con una velocidad máxima.
  • Una vez que se elimina la caja de cambios y la refrigeración, se abre la posibilidad de descentralizar la generación de movimiento, situando un pequeño motor en cada rueda en lugar de uno "central" acoplado a una transmisión. Lo que puede suponer una nueva distribución del espacio del coche.
  • En cuanto a la eficiencia del motor eléctrico, ésta se sitúa alrededor del 90%. Por limitaciones termodinámicas un motor diesel se situaría en eficiencias de hasta un 40%, siendo éste superior a su vez a la eficiencia de un motor de gasolina.
  • Resulta sencillo recuperar la energía de las frenadas y bajadas de pendientes (o parte de ella) para recargar las baterías, porque un motor eléctrico puede ser también un generador eléctrico.

Los motores eléctricos más comúnmente utilizados para entregar potencia a un vehículo eléctrico son:

  • el motor de corriente continua,
  • el motor síncrono de imanes permanentes,
  • el motor asíncrono o de inducción,
  • motor de flujo axial.
  • el motor de reluctancia variable.

De estos tipos de motores los mas usados actualmente son los motores sincronos de imanes permanentes y los motores asíncronos o de inducción. Los vehículos híbridos utilizan en su mayoría el motor sincrono de imanes permanentes. Los vehículos eléctricos utilizan tanto motores sincronos de imanes permanentes (ejemplo Nissan Leaf, Renault Zoe, Mitsubishi I-MiEV y sus equivalentes: Citröen C-Zero, Peugeot iOn) como motores asíncronos o de inducción (ejemplo Tesla Model S).

Elementos de un motor eléctrico

 

  • Baterías: Las baterías actuales son de iones de litio, las cuales almacenan la energía proveniente del cargador en forma de corriente continua. Estas baterías son las encargadas de alimentar mediante su energía almacenada a todo el coche eléctrico. En los coches eléctricos que cuentan con un motor de corriente alterna, la batería va conectada a un inversor.
  • Cargador: Este es el encargado de absorber la electricidad de forma alterna directamente desde la red externa y la transforma en corriente continua, la cual almacena en la batería.
  • Transformadores: Son los encargados de convertir la corriente interna, que es suministrada por la red eléctrica, en corriente continua, la cual permite ser almacenada por las baterías.
  • Inversores: Los inversores son los encargados de transformar la corriente continua en corriente alterna, cuando se trata motores de corriente alterna.
  • Controladores: Son los encargados de comprobar el correcto funcionamiento por eficiencia y seguridad y regulan la energia que recibe o recarga el motor.
  • Regulador eléctrico o bloque electrónico de potencia: se trata de un sistema compuesto por varios subsistemas eléctricos y electrónicos llamados inversor, rectificador y transformador y gracias a ellos es capaz de gestionar los flujos de corriente entre las baterías y el motor en ambos sentidos: cuando el motor empuja al coche y cuando el motor recarga las baterías, actuando de generador durante la retención o frenada suave.

 

Como funciona el motor eléctrico de un vehículo

 

Según el artículo "¿Cómo funciona un motor eléctrico?" publicado por Aarón Pérez en autobild.es:

" Dentro del motor eléctrico del vehículo encontramos un elemento denominado estátor, que es el componente estático del motor, y diferentes arrollamientos por los cuales el paso de la corriente eléctrica crea un campo magnético que gira en el interior del estator. En el centro encontramos un rotor, el cual es la parte móvil que contiene un campo magnético fijo. Dicho campo magnético que gira en el estátor arrastra el campo magnético fijo del rotor y lo hace girar. Éste, a su vez, mediante una serie de engranajes, permite que las ruedas del coche eléctrico giren y, por consiguiente, se genere movimiento.

Partes de un motor eléctrico

Gestión de energía en diferentes fases

También es interesante conocer cómo gestiona la energía un coche eléctrico en las diferentes fases de su utilización. Encontramos dos diferentes, fase de aceleración y fase de desaceleración, las cuales están directamente controladas por el conductor. En ambos casos, y a diferencia de lo que un motor térmico es capaz de hacer, un motor eléctrico puede invertir energía para crear movimiento o convertir la energía cinética (movimiento) en energía eléctrica para recargar la batería.

Fase de aceleración: en la fase de aceleración, la energía eléctrica en forma de corriente continua pasa de la batería al convertidor, el cual se encarga de modificar esta energía eléctrica de corriente continua a alterna. Esta llega al motor que, mediante el sistema antes explicado, mueve el rotor que acaba convirtiéndose en movimiento de las ruedas.

Fase de desaceleración: en esta fase, el movimiento es al contrario. La fase se inicia en las ruedas, las cuales se encuentran en movimiento tras concluir la fase de aceleración, es decir, cuando levantamos el pie del acelerador. El motor eléctrico genera resistencia y convierte la energía cinética en corriente alterna, la cual de nuevo pasa por el convertidor que la convierte en corriente continua y, a su vez, se almacena en la batería. Este proceso también ocurre cuando actúa la frenada regenerativa del coche eléctrico."

En este vídeo final publicado por Learn Engineering, se explica el funcionamiento del motor eléctrico del Tesla y lo compara con un motor térmico

 

video: 
TIPO DE CONTENIDO: