Motor de tracción

Aplicaciones de transporte

Ferrocarril

Los ferrocarriles utilizaron por primera vez motores de corriente continua. Estos motores solían funcionar con unos 600 voltios. Se desarrollaron semiconductores de alta potencia para controlar la conmutación de los motores de CA. Estos han hecho que los motores de inducción de CA sean una mejor opción. Un motor de inducción no requiere contactos dentro del motor. Estos motores de CA son más sencillos y más fiables que los antiguos motores de CC. Los motores de inducción de CA se conocen como motores de tracción asíncronos.

Antes de mediados del siglo XX, se solía utilizar un único motor de gran tamaño para accionar varias ruedas mediante bielas. Esta era la misma forma en que las locomotoras de vapor hacían girar sus ruedas motrices. Ahora, la práctica habitual es utilizar un motor de tracción para accionar cada eje a través de un engranaje.

Normalmente, el motor de tracción se monta entre el bastidor de la rueda y el eje motriz. Esto se denomina "motor de tracción suspendido en el morro". El problema de este montaje es que parte del peso del motor recae sobre el eje. Esto hace que la vía y el bastidor se desgasten más rápidamente. Las locomotoras eléctricas "bipolares" construidas por General Electric para la Milwaukee Road tenían motores de tracción directa. El eje giratorio del motor era también el eje de las ruedas.

El motor de corriente continua se compone de dos partes: el inducido giratorio y los devanados de campo fijos. El bobinado de campo, también llamado estator, rodea al inducido. Los devanados de campo están formados por bobinas de alambre fuertemente enrolladas dentro de la carcasa del motor. El inducido, también llamado rotor, es otro conjunto de bobinas de alambre enrolladas alrededor del eje central. El inducido está conectado a los devanados de campo mediante escobillas. Las escobillas son contactos accionados por resortes que presionan el conmutador. El conmutador envía la electricidad de forma circular a los devanados del inducido. Un motor con bobinado en serie tiene el inducido y los bobinados de campo conectados en serie. Un motor de corriente continua bobinado en serie tiene una baja resistencia eléctrica. Cuando se aplica tensión al motor, se crea un fuerte campo magnético dentro del motor. Esto produce una gran cantidad de par, por lo que es bueno para arrancar un tren. Si se envía más corriente de la necesaria al motor, habría demasiado par y las ruedas girarían. Si se envía demasiada corriente al motor, podría dañarlo. Las resistencias se utilizan para limitar la corriente cuando el motor arranca.

Cuando el motor de corriente continua comienza a girar, los campos magnéticos del interior empiezan a unirse. Crean una tensión interna. Esta fuerza electromagnética (FEM) actúa contra la tensión enviada al motor. La FEM controla el flujo de corriente en el motor. A medida que el motor se acelera, la FEM disminuye. La corriente que circula por el motor es menor y el par motor es menor. El motor dejará de aumentar su velocidad cuando el par coincida (sea igual) con la resistencia del tren. Para acelerar el tren, hay que enviar más tensión al motor. Se quitan una o más resistencias para aumentar el voltaje. Esto aumentará la corriente. El par motor aumentará, y también la velocidad del tren. Cuando no quedan resistencias en el circuito, se aplica toda la tensión de línea directamente al motor.

En un tren eléctrico, el maquinista tenía que controlar la velocidad cambiando la resistencia manualmente. En 1914 ya se utilizaba la aceleración automática. Esto se lograba mediante un relé de aceleración en el circuito del motor. A menudo se le llamaba relé de muesca. El relé observaba la caída de la corriente y controlaba la resistencia. Lo único que tenía que hacer el conductor era seleccionar la velocidad baja, media o máxima. Estas velocidades se denominan en derivación, en serie y en paralelo por la forma en que se cableaban los motores.

Vehículos de carretera

Véase también: Vehículo eléctrico híbrido y Vehículo eléctrico

Tradicionalmente, los vehículos de carretera (coches, autobuses y camiones) han utilizado motores diesel o de gasolina con transmisión. A finales del siglo XX se empezaron a desarrollar vehículos con sistemas de transmisión eléctrica. Estos vehículos tienen una fuente de electricidad procedente de baterías o pilas de combustible. También pueden ser impulsados por un motor de combustión interna.

Una ventaja del uso de motores eléctricos es que algunos tipos pueden generar energía. Actúan como una dinamo durante el frenado. Esto ayuda a mejorar la eficiencia del vehículo.

Refrigeración

Debido a los altos niveles de potencia que utilizan los motores de tracción, crean mucho calor. Suelen necesitar refrigeración, a menudo con aire forzado.