El motor de un vehículo eléctrico es completamente diferente al de un
vehículo convencional, tanto en la energía que utiliza para funcionar
(electricidad en lugar de gasolina o gasóleo) como en la manera de entregar la
potencia o retener el vehículo durante la fase de desaceleración.
En este post se comenta el funcionamiento de los motores montados con más
frecuencia en vehículos eléctricos.
Las principales piezas de un motor eléctrico son:
Estator: Bobinado normalmente trifásico y conectado en estrella que permanece inmóvil durante el funcionamiento del motor.
Rotor: Se trata de la parte móvil del motor eléctrico. En él se encuentra el eje por dónde saldrá el giro hacia las ruedas motrices del vehículo.
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| Estator - Rotor |
Los rotores más comunes son:
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| Rotor bobinado - Rotor de imanes naturales |
Los motores eléctricos funcionan gracias a la interacción de los campos
magnéticos producidos en el estator y el rotor, así pues, se trata de convertir
ambas piezas en imanes.
¿Cómo se consigue este efecto?
Cuando una corriente eléctrica circula por un cable, genera a su alrededor
un campo magnético. Si este cable se envuelve de una forma estratégica alrededor
de un “núcleo” de hierro se crean diferentes polos magnéticos cuya polaridad
(Norte o Sur) dependerá de la polaridad de la corriente.
La corriente empleada en el estator es alterna, es decir, oscila entre
voltaje positivo y negativo. A su vez, está desfasada 120º entre las tres fases.
La siguiente ilustración muestra cómo va cambiando la polaridad del campo
magnético según la corriente sea positiva o negativa.
El signo positivo
indica que la corriente entra en el núcleo del estator, mientras que el signo
negativo, indica que la corriente sale.
Los cambios de polaridad de la corriente alterna proporcionan un campo
magnético giratorio a pesar de que el estator permanezca inmóvil.
Variando la frecuencia de la corriente podremos hacer que este campo
magnético (y en consecuencia el eje del motor) gire a más o menos r.p.m. y
variando el orden de las fases, podremos hacer que el motor gire a derechas, o
bien a izquierdas.
Referente al rotor, también se precisa que adopte las propiedades de un
imán. Si se trata de un rotor de imanes naturales (normalmente de Neodimio)
este efecto existe de forma natural.
El rotor bobinado será alimentado con una corriente continua, no alterna pues no precisa que la
polaridad oscile, a través de sus anillos de fricción.
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| Rotor bobinado |
¿Es posible combinar un estator trifásico alimentado con
corriente alterna y un rotor monofásico alimentado con corriente continua?
Sí, siempre y
cuando el número de polos de ambos coincida.
Como bien se sabe, los imanes del mismo polo se repelen mientras que los imanes de polos opuestos se atraen.
El campo magnético creado en el rotor y estator provoca que los polos
opuestos de ambas piezas queden orientados.
A medida que el campo magnético del estator empieza a girar, el rotor lo
sigue proporcionando a la vez, el giro de las ruedas motrices del vehículo.
El elevado número de revoluciones a las que puede girar el motor eléctrico
(12.000 rpm) y el alto par disponible en el momento del arranque, hacen que los
vehículos eléctricos carezcan de cualquier tipo de caja de cambios.
A su vez, como el motor eléctrico puede entregar potencia desde el instante
0 (no precisa de ralentí), también permite suprimir cualquier sistema de
embrague.
Sin embargo, sí es necesario montar un sistema de reducción para
transformar el elevado número de revoluciones del motor eléctrico en par de
arrastre. La desmultiplicación aplicada en el caso del Renault Zoe es de 9:3.
¿Cómo se retiene el vehículo durante
la fase de desaceleración?
Durante la conducción de un vehículo, el eje motriz debe estar acelerando o
bien en retención. El vehículo nunca
puede encontrarse en posición neutra, la conducción en este estado es
inestable e insegura.
Cuando en un vehículo convencional se levanta el pié del acelerador, debido
a las fuerzas de fricción y de compresión de los cilindros, aparece el conocido freno motor, que es utilizado para
la retención.
El motor eléctrico carece de todos estos elementos pero no por eso no
ofrece ningún tipo de retención.
Durante esta fase, el motor eléctrico nos ofrece el frenado regenerativo.
Durante esta fase, el motor eléctrico nos ofrece el frenado regenerativo.
En la retención, el estator deja de ser alimentado pero no el rotor, así
pues nuestro motor eléctrico pasa a ser un generador de corriente.
La corriente generada evidentemente es alterna. Uno grupo de diodos la
transforma en continua mientras que un grupo de transistores (entre otras
piezas electrónicas) la conduce hacia la batería de tracción.
Debido a los efectos electromagnéticos producidos en las bobinas, cuando un
generador de corriente está trabajando, origina un freno en su eje de rotación.
Dicho freno aumenta con el aumento de la corriente solicitada (Amperios).
La batería de tracción es nuestro principal solicitante. El motor eléctrico
repondrá parte de su carga durante las fases de retención del vehículo.
Gracias al frenado regenerativo, los
vehículos eléctricos cuentan con unos kilómetros adicionales.
Muy buena y clarificadora explicación del funcionamiento de los motores eléctricos de los vehículos eléctricos (VE).
ResponderEliminarEnhorabuena Jesús!
Los VE van mejorando sus prestaciones progresivamente y son el futuro de la movilidad.
Muchas gracias!!!
EliminarA ver si en un futuro se ven más VE en las calles.