Para agilizar su proyecto, puede etiquetar las pilas de laminación con detalles como tolerancia, material, acabado superficial, si se requiere o no aislamiento oxidado, cantidady mucho más.
¿Alguna vez se ha preguntado cómo un tren moderno puede moverse tan silenciosamente? ¿O cómo una montaña rusa te lanza a superalta velocidad sin una ruidosa cadena? La respuesta suele ser una máquina especial y genial: el motor de inducción lineal.
Un motor de inducción lineal es un tipo de motor eléctrico. Hace que las cosas se muevan en línea recta. No gira en círculo como la mayoría de los motores. Utiliza la fuerza de los imanes y la electricidad para empujar o tirar de las cosas a lo largo de una trayectoria. Este artículo te lo contará todo sobre este ingenioso invento. Aprenderás qué es, cómo funciona y dónde puedes ver cómo se utiliza. Te lo explicaremos de forma sencilla. Prepárate para conocer el futuro del movimiento.
Un motor de inducción lineal es un tipo especial de motor asíncrono. Es una palabra elegante que significa que sus piezas no se mueven a una velocidad fija y bloqueada. Lo especial de un motor de inducción lineal es que no gira. La mejor manera de imaginárselo es pensar en un motor de inducción rotativo normal. Imagina que lo han cortado, desenrollado y colocado completamente plano.
Gracias a su diseño especial, el motor puede transformar la energía eléctrica en movimiento rectilíneo (movimiento lineal). Su función más importante es producir una fuerza lineal. Esta fuerza, que llamamos empuje, puede empujar o tirar de algo a lo largo de una pista. Lo mejor es que lo hace sin que ninguna pieza se toque. No hay engranajes ni ruedas. Por eso el motor de inducción lineal es ideal para cosas que necesitan moverse rápido, sin baches y con muy poco ruido.
Un motor normal, también llamado motor rotativo, está hecho para girar. Piense en el motor de una batidora de cocina o un ventilador eléctrico. Un motor de inducción convencional tiene una pieza que gira. Esta parte se llama rotor. La parte exterior que permanece inmóvil se llama estator. Sin embargo, un motor de inducción lineal es diferente porque es plano. Su "estator" es una pista larga y plana, y su "rotor" es también una placa plana.
La principal diferencia es el tipo de movimiento que realizan. Uno hace que las cosas den vueltas. El motor de inducción lineal (a menudo llamado LIM) hace que las cosas vayan en línea recta. Esto significa que no necesita engranajes complicados ni un rodillo. No tiene que transformar el movimiento giratorio en movimiento rectilíneo. Un motor de inducción rotativo convencional es útil para muchas cosas. Pero cuando se necesita un movimiento simple y fuerte en línea recta, el motor lineal es a menudo la mejor elección.
| Característica | Motor de inducción rotativo | Motor de inducción lineal |
|---|---|---|
| Movimiento | Hilatura (rotativa) | Línea recta (lineal) |
| Piezas clave | Estator y rotor | Primaria y secundaria |
| Forma | Redondo | Plano |
| Fuerza | Par (fuerza de torsión) | Empuje (fuerza de empuje/tracción) |
Las dos partes principales de un motor de inducción lineal se denominan primario y secundario. El primario es como la versión plana del estator. Está construido con un bobinado de alambres de bobina. Estos hilos están dentro de una pila de laminación de acero. Es la parte "activa" del motor. Es la parte que se conecta a la corriente alterna.
El secundario es como la versión plana del rotor. Suele ser una simple lámina de metal que puede transportar electricidad. Se trata de un metal conductor. Esta lámina suele llamarse placa de reacción y está hecha de aluminio o cobre. Esta placa conductora suele tener un soporte de acero para ayudar a hacerla más resistente. También ayuda a que la trayectoria magnética funcione mejor. En un motor de inducción lineal, siempre hay un pequeño espacio de aire entre las partes primaria y secundaria. El primario consiste en un cableado trifásico, o bobinado. Este cableado especial crea un campo magnético móvil. El diseño simple de la placa de reacción hace que el motor de inducción lineal sea muy fuerte y algo en lo que se puede confiar. La longitud del primario puede hacerse larga o corta, en función del trabajo del motor.
El funcionamiento de un motor de inducción lineal se basa en una fuerte regla de electricidad e imanes. Se trata del principio electromagnético. Cuando conectamos las bobinas del primario a una fuente de alimentación de CA, se crea un tipo especial de campo magnético. Este campo no se queda quieto en un sitio. Es un campo magnético que se desplaza a lo largo del primario. Este es el principal truco del motor de inducción lineal. Lo sorprendente es que este campo se mueve, pero no hay partes sólidas que se muevan para que esto suceda.
Este flujo magnético móvil procedente del primario pasa por la parte secundaria. La parte secundaria es un conductor, lo que significa que la electricidad puede moverse a través de ella. Este campo en movimiento inducirá, o hará que fluya, una corriente eléctrica dentro de la placa secundaria. Esto se denomina corriente eléctrica inducida. Estas corrientes especiales se conocen como corrientes de Foucault. Esta nueva corriente eléctrica en el secundario crea su propio campo magnético. Los dos campos magnéticos, el del primario y el del secundario, se empujan y tiran el uno del otro. Interactúan, o trabajan juntos, para crear una fuerte fuerza de empuje. Esta fuerza se denomina empuje. Es lo que hace que una de las partes se propulse, o se mueva, hacia delante. Todo esto ocurre a través del pequeño espacio llamado entrehierro.
En cualquier tipo de motor de inducción, no importa si es rotativo o plano. La pieza en movimiento nunca puede ir tan rápido como el campo magnético en movimiento. La pequeña diferencia entre la velocidad del campo magnético y la velocidad de la pieza en movimiento se denomina deslizamiento. En un motor de inducción lineal, esto significa que la parte secundaria siempre se mueve un poco más despacio que la onda de flujo móvil que hace el primario.
Este deslizamiento es muy importante. Sin él, el motor no funcionaría. Si la parte secundaria se moviera a la misma velocidad exacta que el campo magnético, el campo parecería estar parado en comparación con el conductor del secundario. Si eso ocurriera, no se produciría ninguna nueva corriente eléctrica. Entonces, no se crearía ninguna fuerza. Por lo tanto, un motor de inducción lineal debe tener cierto deslizamiento para funcionar y crear empuje. La cantidad de deslizamiento cambia la fuerza y la velocidad del motor. Un valor de deslizamiento bajo suele significar que el motor funciona muy bien y no desperdicia energía.
Sí, existen varios tipos principales de motores de inducción lineal. Los ingenieros eligen el mejor para cada trabajo. Los tipos más comunes son el motor de inducción lineal de una cara y el motor de inducción lineal de dos caras. Un motor de una cara tiene una parte primaria. Se enfrenta a una placa de reacción. Se trata de un diseño sencillo y muy común que se utiliza en muchos sistemas.
Un motor de inducción lineal de doble cara (DLIM) es un poco más complicado. Tiene dos partes primarias. Hay una a cada lado del secundario. El secundario es una lámina de aluminio o cobre que cuelga en el centro. Este diseño puede crear una fuerza más fuerte y equilibrada. Otra forma de agruparlos es según qué parte sea más larga. En un diseño de primario corto, la sección de la bobina motorizada está sobre el objeto en movimiento. La pista es el secundario largo. Una elección importante para los diseñadores es qué parte se moverá: el primario o el secundario. En este diseño, tanto la parte primaria como la secundaria pueden ser la pista larga que permanece inmóvil. El diseño primario corto se utiliza a menudo para cosas como los trenes.
Como un motor de inducción lineal es plano, tiene un principio y un final. Esto crea un problema especial que los motores redondos y rotativos no tienen. Este problema se denomina efecto final. A medida que la parte primaria entra y sale de la zona situada sobre la parte secundaria, el campo electromagnético puede debilitarse o deformarse en los extremos.
Estos efectos finales pueden reducir la potencia del motor. También hacen que utilice peor la energía. El flujo no tiene una trayectoria perfectamente lisa e infinita como en un motor rotativo redondo. También pueden reducir el factor de potencia, que es una forma de medir lo bien que el motor utiliza la electricidad. Los ingenieros han ideado formas inteligentes de diseñar el bobinado del primario para reducir estos efectos finales. Averiguar cómo vencer los efectos finales es un gran reto. Es importante para fabricar un motor de inducción lineal realmente bueno.
Seguro que ha visto alguna vez un motor de inducción lineal en funcionamiento y ni se ha enterado. Son más conocidos por su uso en el transporte moderno. Se utilizan para propulsar, o empujar, algunos de los trenes de alta velocidad más modernos del mundo. Un ejemplo son los trenes que utilizan la propulsión maglev. Muchos sistemas de tránsito de aeropuertos y metros los utilizan porque son muy suaves y silenciosos. El Tomorrowland Transit Authority People Mover de Disney World es un famoso ejemplo de motor basado en esta idea.
Pero los motores de inducción lineal no sólo se utilizan para el transporte. Una emocionante montaña rusa suele utilizar un potente motor de inducción lineal para lanzar los vagones a velocidades muy rápidas. En las fábricas, se utilizan para cintas transportadoras y para mover piezas de máquinas con mucho cuidado. También pueden funcionar a la inversa para frenar cosas. Así, los motores de inducción también se utilizan en sistemas que necesitan detener cosas pesadas. Pueden detenerlos de forma rápida y segura, sin que se desgasten las piezas.
Un motor de inducción lineal tiene algunas grandes ventajas. La mayor es que las piezas primarias y secundarias no se tocan. Como ninguna pieza se toca, no hay fricción. Esto significa que hay muy poco desgaste en las piezas. No se necesitan cojinetes mecánicos que puedan desgastarse. Todo esto conduce a un motor que es muy silencioso y necesita poco mantenimiento.
La salida de fuerza está justo donde la necesitas. Está en línea recta. Esto significa que no se necesitan engranajes complicados y pesados. El espacio de aire entre el primario y el secundario también significa que no les afecta mucho la suciedad, la lluvia o la nieve. Pueden subir cuestas empinadas mejor que los trenes con ruedas. Esto se debe a que no necesitan tracción, o agarre, entre una rueda y una vía. Puedes controlar muy bien la velocidad de un LIM. Esto se hace con una herramienta especial llamada variador de frecuencia. Los ingenieros eligen un motor lineal en función del ciclo de trabajo necesario, es decir, de la frecuencia y la duración de su funcionamiento.
El motor de inducción lineal es cada año más popular. Nuestro mundo busca formas de mover personas y cosas que sean más rápidas y silenciosas. También queremos formas que ahorren energía. El LIM es una gran elección para ello. Probablemente veremos más de ellos en proyectos de trenes de alta velocidad. Incluso podríamos verlos en ideas futuras como el hyperloop.
Su diseño es sencillo y resistente. No tiene piezas móviles que se toquen y desgasten. Esto supone una gran ventaja para los grandes proyectos. El motor lineal es un gran ejemplo de ingeniería inteligente. Tomando la idea de un motor rotativo y desenrollándola, los ingenieros crearon una nueva forma de conseguir un movimiento fuerte y rectilíneo justo donde se necesita. Desde un tren de levitación magnética superrápido hasta un robot de fábrica, el motor de inducción lineal está impulsando silenciosamente nuestro mundo. Su futuro es muy prometedor y está lleno de nuevos y emocionantes usos.
Para agilizar su proyecto, puede etiquetar las pilas de laminación con detalles como tolerancia, material, acabado superficial, si se requiere o no aislamiento oxidado, cantidady mucho más.
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