Maquinas Electricas

Motor Monofásico de Inducción

Existen muchas instalaciones, tanto industriales como residenciales a las que la compañía eléctrica solo suministra C.A Monofásico. Además, casi siempre existe la necesidad de motores pequeños que trabajen con suministro monofásico para impulsar diversos aparatos monofásicos como máquinas de coser, taladros, aspiradoras, aires acondicionados, etc.

La mayoría de los motores monofásicos son motores pequeños de caballaje fraccionario, se dice así porque son menores de 1hp; Sin embargo, existen otros que se fabrican en caballaje integral de 1.5, 2, 3, 5, 7.5 y 10hp tanto para 115V como para 230V en servicio monofásico y aun para servicio de 440V entre los límites de 7.5 a 10hp. Los tamaños especiales de caballaje integral van desde varios cientos hasta miles de hp en servicio de locomotoras, con motores de serie monofásicos de C.A.

Los motores monofásicos de inducción tienen una desventaja, puesto que solo hay una fase en el devanado del estator, el campo magnético en un motor monofásico de inducción no rota, en su lugar primero impulsa con gran intensidad, luego con menos intensidad, pero permanece siempre en la misma dirección. Puesto que no hay campo magnético rotacional en el estator, un motor monofásico de inducción no tiene par de arranque. Es por ello que se emplean diversos métodos para iniciar el giro del rotor, y por lo tanto existe una clasificación de los motores monofásicos en los métodos de arranque.

Elementos básicos del de los motores de inducción.

Si hablamos de la construcción del motor monofásico de inducción, debemos de señalar que el rotor de cualquier motor monofásico de inducción es intercambiable con algunos polifásicos de jaula de ardilla. No hay conexión física entre el rotor y el estator, y hay un entrehierro uniforme entre ellos. Solo posee dos devanados: El de marcha o principal; y el auxiliar o de arranque, cuya finalidad es producir el giro del motor.

Tanto el devanado principal como el auxiliar están distribuidos en ranuras espaciadas uniformemente alrededor del estator, sin embargo, el ultimo se encuentra alojado en ranuras con orientación desplazada de 90̊ en el espacio eléctrico con respecto a las del devanado principal.

Teoría del doble campo giratorio

Esta teoría establece que un campo magnético estacionario pulsante se puede transformar en dos campos magnéticos rotacionales de igual magnitud pero de direcciones opuestas. El motor de inducción responde a cada uno de los campos magnéticos por separado y el par neto en la maquina será la suma de pares debidos a cada uno de los dos campos magnéticos.

Un motor de inducción monofásico responde a cada uno de los dos campos magnéticos presentes en él; en consecuencia, el par inducido neto en el motor es la diferencia entre las dos curvas par-velocidad, cuando la velocidad es cero no hay par cero; por lo tanto, el motor no tiene par de arranque.

Tanto el campo magnético directo como el inverso están presentes en un motor monofásico y ambos son producidos por la misma corriente. Puesto que la corriente suministra al campo magnético estatorico inverso está limitado a un pequeño valor y que el campo magnético inverso del rotor está a un ángulo muy grande con respecto al campo magnético inverso del estator, el par debido a los campos inversos es muy pequeño cuando el motor opera cerca de la velocidad sincrónica.

Las pulsaciones en los campos magnéticos giratorios aumentan la vibración y hacen que los motores monofásicos de inducción sean más ruidosos que los trifásicos del mismo tamaño.

Arranque de los motores monofásico

Es necesario saber antes de hablar del arranque de los motores monofásicos, su clasificación, tal como se explicó un motor monofásico de inducción no tiene par de arranque intrínseco. Existen tres técnicas para lograr que uno de los dos campos magnéticos giratorios sea más fuerte que el otro en el motor y, en consecuencia, dar un apoyo inicial en una u otra dirección:

1. Devanados de fase partida.

2. Devanados con capacitor.

3. Polos estatoricos sombreados.

Motores de fase de partida y arranque por resistencia

El venado de arranque tiene menos vueltas y consiste en alambre de cobre de menor diámetro que el devanado de marcha. Por lo tanto, el devanado de arranque tiene alta resistencia y baja reactancia. A la inversa, el devanado de marcha, con más vueltas de alambre más grueso, tiene baja resistencia y alta reactancia; pero debido a su impedancia total menor, la corriente en el devanado de marcha es en general mayor que la correspondiente del devanado de arranque. Las reacciones desfase de las corrientes a rotor bloqueado en el instante de arranque. La corriente en el devanado de arranque está retrasada unos 15˚con respecto al voltaje de suministro, mientras que la corriente mayor en el devanado de marcha, está retrasada unos 40˚respecto al voltaje monofásico.

La capacidad del devanado de arranque se basa solo en trabajo intermitente. Si el interruptor centrifugo se descompone y no puede abrir, por lo general debido a que se pegan los contactos, el calor excesivo que produce el devanado de arranque, de alta resistencia, aumentara de tal manera la temperatura del estator, que finalmente se quemaran ambos devanados; Los motores de fase partida de mejor diseño tiene relevadores térmicos interconstruidos, conectados en serie con la terminal de la línea, para desconectar el motor de suministro siempre que la temperatura sea muy elevada. Pero este tipo de motor de inducción monofásica presenta poca inercia hasta cuando está conectado con la carga, las principales desventajas del motor son: El bajo par de arranque y que cuando se tiene mucha carga se produce un par elíptico o pulsante que hace que el rotor emita ruidos preocupantes. Por este motivo, el motor de fase partida se usa en aparatos electrodomésticos para impulsar cargas que producen ruido. El control de velocidad de estos motores es relativamente difícil porque la velocidad síncrona del flujo rotatorio del estator queda determinada por la frecuencia y el número de polos desarrollados en el devanado de marcha del estator (S=120f/P). Todos los cambios de velocidad se deben de llevar a cabo en límites mayores al que trabaja el interruptor centrifugo y por lo tanto menores que la velocidad sincrónica; obteniendo un rango muy limitado para el control velocidad.

Motor de arranque por capacitor.

Con medo de mejorar el par relativamente bajo del motor de fase de partida se agrega un capacitor al devanado auxiliar para producir una relación casi real de 90˚ entre las corrientes de los devanados de arranque y de marcha, en lugar de aproximadamente 25˚, elevando el par de arranque

...