Los motores eléctricos están en todas partes. Probablemente no sería exagerado decir que la civilización moderna, tal como la conocemos, podría no tener el mismo aspecto si no fuera por la invención del motor eléctrico. Los motores eléctricos también están omnipresentes en su vida cotidiana, desde bombas de agua eléctricas hasta motores eléctricos que accionan ventiladores de refrigeración.
Pero últimamente, la mayor exageración que rodea al motor eléctrico se debe a la inmensa proliferación de vehículos eléctricos.
Si se pregunta cómo funciona un motor EV, ha venido al lugar correcto. Siga leyendo para conocer todos los detalles sobre cómo funcionan los motores EV y cómo se compara con un motor de combustión interna.
¿Qué es un motor eléctrico de inducción?
El motor de inducción es una maravilla de la ingeniería. Lo curioso es que este tipo de motor eléctrico lo inventó Nikola Tesla, y el eléctrico La empresa automovilística que lleva su nombre también utiliza motores de inducción para algunos de sus famosos coches eléctricos. vehículos El Model S, en particular, y su primo Model X, usan motores de inducción de CA (los modelos más nuevos cuentan con un motor síncrono de imanes permanentes más un motor de inducción). En términos generales, un motor de inducción es un motor que convierte la energía eléctrica en energía mecánica mediante un campo magnético inducido.
Probablemente esté entre los tres mejores inventos de todos los tiempos, y no es una exageración. El motor de inducción es bastante simple, y la única parte móvil es su rotor, por lo que los sistemas de propulsión de los vehículos eléctricos deberían demostrar ser muy confiables a medida que pasan los años. Coincidentemente, esta es una de las claves Ventajas de los vehículos eléctricos frente a los coches de gasolina en términos de confiabilidad. El motor de inducción presenta una parte estacionaria llamada estator, junto con una parte interna que en realidad gira llamada rotor.
El rotor tiene un eje que lo atraviesa y que se puede usar para mover cosas cuando el rotor gira. Un ejemplo de esto es un ventilador giratorio conectado al eje de un motor de inducción o quizás las ruedas de un vehículo eléctrico que se mueven como resultado del movimiento mecánico del eje del rotor. El motor de inducción de CA no solo está presente en los vehículos eléctricos; es un elemento básico en todos los aspectos de la vida cotidiana. Muchas máquinas industriales modernas utilizan motores de inducción de CA, especialmente si la confiabilidad y los bajos costos operativos son esenciales.
Esa es una de las razones principales por las que algunos vehículos eléctricos de alto rendimiento usan motores de inducción. Son extremadamente confiables y también muy eficientes. Si bien los motores de inducción producen una buena cantidad de calor (razón por la cual a menudo cuentan con ventiladores y aletas integrados en el diseño), son sumamente eficientes. De acuerdo con la Departamento de Energía de EE. UU., los EV en realidad pueden usar más del 77% de la energía eléctrica que obtienen de una carga directamente a las ruedas del vehículo. Según la misma fuente, los automóviles que funcionan con gasolina solo pueden convertir entre el 12% y el 30% de la energía que han almacenado en la gasolina en energía utilizable directamente en las ruedas del automóvil.
Los vehículos eléctricos se convierten 77% de la energía eléctrica de la red al poder en las ruedas. Los vehículos de gasolina convencionales solo convierten alrededor de 12%–30% de la energía almacenada en la gasolina para accionar las ruedas.
Este es un gran problema y es una de las razones los vehículos eléctricos son mejores para el medio ambiente, especialmente cuando está conectado a una fuente de energía limpia.
¿Cómo funciona un motor de inducción de CA?
En términos simples, el motor de inducción de CA funciona electrificando bobinas de cobre conductoras colocadas alrededor del estator. La corriente alterna que fluye a través de las bobinas de cobre induce un campo magnético giratorio. Obviamente, en un EV, la electricidad que permite que ocurra este paso es suministrada por la batería del EV.
Sin embargo, las baterías producen energía de CC, por lo que antes de que la electricidad de la batería pueda convertirse en energía mecánica mediante el motor, tiene que pasar por un paso intermedio a través de un inversor que convierte la energía de CC suministrada por la batería en la CA requerida energía. El campo electromagnético giratorio que se produce en el estator tiene como consecuencia inducir una corriente en el rotor a medida que éste se desplaza, lo que, a su vez, induce un campo electromagnético en el rotor. Esta es la razón por la que los motores de inducción tienen el nombre de inducción, porque funcionan induciendo un campo magnético.
La magia sucede cuando el EMF giratorio induce una corriente eléctrica en el rotor, que a su vez produce su propio EMF que obliga al rotor a girar, siguiendo el campo magnético giratorio del estator El rotor hace girar el eje, que es la parte útil del motor eléctrico, lo que permite la creación de energía mecánica a partir de energía eléctrica. En términos de EV, la forma en que estos motores eléctricos entregan potencia significa que el torque está disponible instantáneamente, con lo que los autos ICE ni siquiera pueden comenzar a competir.
Ventajas que tienen los motores eléctricos sobre los motores de combustión interna
La primera ventaja obvia de los motores eléctricos sobre los motores de combustión interna es la drástica reducción de las partes móviles. Si observa cualquier animación básica de un motor de gasolina versus un motor eléctrico girando, notará de inmediato cuánto más complicado es el proceso para el motor de gasolina. La reducción de piezas móviles se correlaciona directamente con el mantenimiento de estas diferentes plantas de energía.
Con el motor eléctrico, no hay mucho que pueda salir mal, especialmente debido al desgaste. Mientras tanto, el motor de combustión interna tiene toneladas de piezas móviles que pueden estropearse. Esto no quiere decir que un motor eléctrico no pueda romperse, pero si carece de muchas de las piezas que se estropean en un motor de gasolina, no habrá necesidad de reemplazarlas.
Uno de los principales puntos de falla en los motores normales es la cadena (o correa) de distribución, que ni siquiera existe en un motor eléctrico. Como se mencionó anteriormente, la entrega de torque también es una gran ventaja para los EV porque pueden entregar un torque instantáneo, lo que contribuye a la sensación dramática que se obtiene al acelerar un EV.
Los motores de inducción existen desde siempre, pero siguen siendo revolucionarios
Lo divertido de los motores de inducción es que no son un invento nuevo por ningún tramo de la imaginación. También se han utilizado en todas partes durante años, pero recientemente estos motores están recibiendo el reconocimiento que siempre han merecido debido a la ola de vehículos eléctricos que invaden nuestras carreteras. El motor de inducción sigue siendo una asombrosa maravilla de la ingeniería después de todos estos años, y las nuevas investigaciones y desarrollos deberían ayudar a que sea aún más convincente.
