Calculadora de motores eléctricos
Los motores eléctricos son dispositivos que convierten la energía eléctrica en energía mecánica, normalmente en forma de movimiento de rotación. En términos sencillos, son dispositivos que utilizan la energía eléctrica para generar fuerza motriz.
Los motores eléctricos no sólo proporcionan un medio sencillo y eficaz de generar altos niveles de potencia motriz, sino que también son fáciles de reducir, lo que permite incorporarlos a otras máquinas y equipos. Por ello, se encuentran en una gran variedad de aplicaciones tanto en la industria como en la vida cotidiana.
¿Recuerda que en la escuela le enseñaron la regla de la mano izquierda de Fleming? Los motores eléctricos son una aplicación de esta regla, ya que la fuerza generada por la corriente eléctrica que fluye a través de una bobina en presencia de un campo magnético hace girar el eje del motor.En el diagrama siguiente, la regla de la mano izquierda de Fleming nos dice que se genera una fuerza ascendente cuando la corriente fluye perpendicularmente al campo magnético del imán*.
En el caso de un motor eléctrico de corriente continua con escobillas*1, por ejemplo, esta fuerza puede utilizarse para mantener una rotación continua invirtiendo el sentido de la corriente en cada media vuelta de la bobina (lo que se consigue mediante las escobillas y el conmutador*2)
Eficiencia del motor eléctrico
Un motor eléctrico suele definirse como un dispositivo que convierte la energía eléctrica en energía mecánica en forma de rotación (par y velocidad). Un variador de velocidad es un dispositivo electrónico que permite ajustar la velocidad de rotación de un motor eléctrico en función de las necesidades de la aplicación.
El sector es muy heterogéneo, con una considerable variedad de tecnologías, aplicaciones y tamaños, que van desde motores minúsculos, como los que accionan los ventiladores de refrigeración en los ordenadores, hasta motores enormes en las industrias pesadas.
La eficiencia energética de un motor eléctrico se calcula como la relación entre la potencia mecánica de salida y la potencia eléctrica de entrada. El nivel de eficiencia energética se expresa en clases internacionales de eficiencia energética (IE), siendo IE1 la clase más baja e IE5 la más alta. Según la normativa actual, los motores deben alcanzar el nivel de eficiencia IE2, IE3 o IE4 en función de su potencia nominal y otras características. Por ejemplo, los motores trifásicos con una potencia nominal entre 0,75kW e igual o inferior a 1000kW deben alcanzar el nivel IE3 antes de julio de 2021. Los motores de entre 75kW y 200kW deberán alcanzar el nivel IE4 a partir de julio de 2023. La UE es el primer lugar del mundo que hace obligatorio el nivel IE4 para algunas categorías de motores.
Cálculo de la potencia del motor de CC
Cuando se selecciona un motor de CC sin escobillas para una aplicación, o cuando se desarrolla un prototipo alimentado, hay varios principios básicos de la física del motor que deben tenerse en cuenta para producir un sistema de accionamiento de precisión seguro, que funcione bien y tenga suficiente potencia. En este documento, hemos proporcionado algunos métodos, fórmulas y detalles de cálculo importantes para determinar la potencia de salida de un motor sin núcleo, la curva velocidad-par del motor, los gráficos de corriente y eficiencia, y los cálculos teóricos en frío que estiman el rendimiento del motor.
Los motores de CC son transductores porque convierten la potencia eléctrica (Pin) en potencia mecánica (Pout). El cociente de ambos términos equivale al rendimiento del motor. Las pérdidas por fricción y las pérdidas en el cobre dan como resultado una pérdida de potencia total (Ploss) en julios/segundo (las pérdidas en el hierro en los motores de CC sin núcleo son insignificantes). Hay pérdidas adicionales debidas al aumento de calor, pero las discutiremos más adelante:
En física, la potencia se define como la tasa de realización de trabajo. La unidad métrica estándar de la potencia es el «vatio» W. ¿Cómo se calcula la potencia? Para un movimiento lineal, la potencia es el producto de la fuerza y la distancia por unidad de tiempo P = F – (d/t). Como la velocidad es la distancia por el tiempo, la ecuación se convierte en P = F – s. En el caso del movimiento de rotación, el cálculo análogo de la potencia es el producto del par y la distancia angular por unidad de tiempo o simplemente el producto del par y la velocidad angular.
Cálculo de la potencia del motor trifásico
Los motores eléctricos son máquinas electromecánicas que convierten la energía eléctrica en energía mecánica. A pesar de las diferencias de tamaño y tipo, todos los motores eléctricos funcionan de manera muy similar: una corriente eléctrica que fluye a través de una bobina de alambre en un campo magnético crea una fuerza que hace girar la bobina, creando así un par motor.
¿Qué es la potencia? En su forma más básica, la potencia es el trabajo realizado durante un tiempo determinado. En un motor, la potencia se suministra a la carga convirtiendo la energía eléctrica según las siguientes leyes de la ciencia.
En los sistemas eléctricos, la tensión es la fuerza necesaria para mover los electrones. La corriente es la tasa de flujo de carga por segundo a través de un material al que se aplica una tensión específica. Tomando el voltaje y multiplicándolo por la corriente asociada, se puede determinar la potencia.
Un vatio (W) es una unidad de potencia definida como un julio por segundo. Para una fuente de corriente continua, el cálculo es simplemente la tensión por la corriente: W = V x A. Sin embargo, la determinación de la potencia en vatios para una fuente de CA debe incluir el factor de potencia (FP), por lo que W = V x A x PF para los sistemas de CA.