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Copy of MOTORES MONOFASICOS

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Mario Olivares

on 27 December 2013

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MOTORES MONOFASICOS

MOTORES MONOFASICOS
DE INDUCCION
Los motores monofasicos existen en muchas instalaciones industriales y residenciales a las que la compañia electrica solo suministra un servicio de corrienta alterna monofasico, ademas siempre hay la necesidad de pequeños motores para electrodomesticos como motores para maquinas de coser, taladros, aspiradoras, aire acondicionado entro otros.
MOTOR DE FASE PARTIDA Y ARRANQUE POR RESISTENCIA
El devanado de arranque tiene menos vueltas y consiste en alambre de cobre de menor diametro 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 mas vueltas de alambre y mas grueso, tiene baja resistencia y alta reactancia; pero debido a la impedancia total menor, la corriente en el devanado de marcha es en general mayor que la correspondiente en el devanado de arranque.
MOTOR DE ARRANQUE CON CONDESADOR
MOTOR ESTATORICO DE POLOS SOMBREADOS
CONSTRUCCION
En cuanto la construcion del motor monofasico de induccion, hay que señalar que el rotor el cualquier motor monofasico de induccion es intercambiable con algunos polifasicos de jaula de ardilla. No hay conexion fisica entre el rotor y el estator, y hay un entrehierro uniforme entre ellos.

Debido a que los motores monofasicos de induccion no generan por si solos par de arranque, se tienen dos devanados: el de marcha o principal ; y el auxiliar o de arranque, cuya finalidad es producir el giro del rotor.
TEORIA DEL DOBLE CAMPO GIRATORIO.
Esta teoria establece que un campo magnetico estacionario pulsante se puede transformar en dos campos rotacionales de igual magnitud pero de direcciones opuestas. el motor de induccion responde a cada uno de los campos magneticos por separado y el par neto en la maquina sera la suma de los pares debido a cada uno de los dos campos magneticos.
MOTOR DE MONOFASICO DE REPULSION
FUNCIONAMIENTO
La mayoria de los motores monofasicos son ¨motores pequeños¨ de ¨caballaje fraccionario¨ menores a 1 hp. Sin embargo algunos se fabrican en tamaños normales en caballaje integral: 1.5, 2,3,4...hastas 10 hp y casos especiales de caballaje integral van desde varios cientos hasta lagunos miles de hp en los servicios de locomotoras.
Los motores monofasicos experimentan una grave desventaja por que solo tiene una sola fase en el devanado del estator, el campo magnetico en un motor monofasico de induccion no rota. En su lugar, primero pulsa con gran intensidad, luego con menos intensidad, pero permanece siempre con la misma direccion. Puesto que no hay campo magnetico rotacional en el estator, un motor de induccion no tiene par de arranque.
Por lo tanto no hay voltaje en el inducido debido al movimiento relativo en el rotor, no fluye corriente debida al movimiento relativo del rotor ni hay par inducido. En realidad se induce corriente en las barras del rotor por accion del transformador (dφ/dt) y, puesto que las barras estan cortocirtuitadas, fluye corriente en el rotor. Los campos magneticos entre estator y el rotor estan alineados y no produce par neto en el rotor.
Un motor de induccion monofasico responde a cada uno de los dos campos magneticos presentes en el; en consecuencia, el par inducido neto en el motor es la diferencia entre las dos curvas par-velocidad, notese que a velocidad cero no hay par neto, por lo tanto no hay par de arranque
Tanto el campo magnetico directo como el inverso estan presentes en un motor monofasico y ambos son producidos por la misma corriente. Puesto que la corriente que se suministra en el campo magnetico estatorico inverso esta limitada a un pequeño valor y que el campo magnetico inverso del rotor esta a un angulo muy grande con respecto al campo magnetico inverso del estator, el par debido a los campos inversos es muy pequeño cuando el motor opera cerca de la velocidad sincrona.
Como se muestra en la figura una caracteristica mas exacta par-velocidad: ademas del par neto medio se producen pulsaciones de par o dos veces la frecuencia estatorica y son causadas cuando los campos magneticos directos o inversos se entrecruzan, dos veces por ciclo, Estas pulsaciones aumentan las vibraciones y estos motores de induccion monofasicos se vuelvan mas ruidos que uno trifasico del mismo tamaño
CLASIFICACION DE MOTORES MONOFASICOS
Tal como se explico, un motor de induccion no tiene par de arranque intrinseco. Existen tres tecnicas para lograr que uno de los campos magneticos giratorios sea mas fuerte que el otro en el motor y, en consecuencia, dar apoyo inicial en una y otra direccion.
polos auxiliares o de fase partida
Con condensador o capacitor
Polos estatoricos sombreados o polos partidos
En esta figura se muestran las relaciones de fase de las corrientes a rotor bloqueado en el instante de arranque. La corriente en el devanado de arranque esta retrasa unos 15° con respecto al voltaje de suministro, mientras que la corriente mayor en el devanado de marcha, esta retrasada unos 40° con respecto al voltaje monofasico.
En la figura se aprecia mejor la funcion del devanado auxiliar. Devido a que la corriente en el devanado auxiliar. Debido a que la corriente en el devanado adelanta a la corriente del devanado principal, el campo magnetico Ba alcanza su maximo valor antes que el campo magnetico principal Bm. Dado que Ba llega a su valor pico antes que Bm, en el campo magnetico hay una rotacion neta en sentido opuesto a las manesillas del reloj. En otras palabras, el devanado auxiliar logra que uno de los campos magneticos estatoricos rotacionales opuestos sea mayor que el otro y provee un par de arranque neto para el motor.
MOTOR CON CAPACITOR DE MARCHA
Este tipo de motor tiene dos devanados permanentes que, en general, se arrollan con alambre del mismo diametro y el mismo de vueltas; es decir, de devanados identicos. Ya que trabaja en forma continua como motor de arranque por capacitor no se necesita interruptor centrifugo. Los motores de este tipo arrancan y trabajan en virtud de la descomposicion de la fase de cuadratura que producen los dos devanados indenticos desplazados en tiempo y espacio. En consecuencia, no tiene el alto par de marcha normal que produce los motores ya sea de arranque por capacitor o de arranque por resistencia. El capacitor que se usa se diseña para servicio continuo y es del tipo de baño de acerite. El valor del capacitor se basa mas en su caracteristicas de marcha optima que en la de arranque. Al instante de arranque, la corriente en la rama capacitiva es muy baja. El resultado es que estos motores , a diferencia de los de arranque por capacitor, tiene el par de arranque muy dificiente, de entre 50 a 100 por ciento del par nominal, dependiendo de la resistencia del rotor.
MOTOR CON CAPACITOR DE ARRANQUE Y DE MARCHA
El motor de capacitor de marcha y tiene un punto debil importante que es su bajo par de arranque. el motor combinado de marcha y arranque, tiene las ventajas de funcionamiento casi sin ruidos y de control limitado de velocidad del capacitor de marcha con el alto par de arranque del motor de arranque por capacitor. En uno de ellos que es el utilizado en un motor de arranque el cual tiene una capacitancia muy alta de 10a 15 veces el valor que el capacitor de marcha y este se saca con un interruptor centrifugo cuando alcanza el 75% de velocidad sincrona y produce un par necesariamente alto, despues trabaja con un solo capacitor y sigue acelerando para trabajar como valor optimo y pueda el capacitor de aceite llegar o estar con la carga nominal.
La construccion general de un motoro de polos sombreados (dos polos saliente). La pieza polares especiales se forman con laminaciones y una bobina de sombreado en cortocircuito, o bien un anillo de cobre macizo de una sola vuelta, alrededor del segmento mas pequeño de la pieza polar. La bobina de sombreado esta separada del devanado principal de ca y sirve para proveer una division de fase del flujo principal del campo, demorando el cambio de flujo en el segmento menor.
El flujo en el segmento del polo sombreado siempre esta en retraso al correspondiente en el segmento principal, tanto en tiempo como en espacio fisco, aunque no existen entre ellos una verdadera relacion 90°. El resultado es que se produce un campo magnetico rotatorio, suficiente para originar un pequeño desbalanceo en los pares del rotor, tal que el par en el sentido de las manesillas del reloj es mayor que el contrario, o viceversa, y el rotor siempre gira en la direccion del campo rotatorio.
Based on Jim Harvey's speech structures
Como medio de mejorar el par relativamente bajo del motor de fase partida se agrega un capacitor al devanado auxiliar para producir una relacion 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 a los limites normales del par nominal. La figura muestra la conexion del motor de arranque por capacitor, cuya diferencia implica la adicion de un capacitor en el devanado auxiliar. Se puede advertir tambien a partir de la figura del torque el mejoramiento de partida debido a la inclusion de un capacitor.
El motor de polos sombreados es, en general, un motor pequeño de potencia fraccionaria que no es mayor de 1/10 hp, aunque se han producido motores hasta un cuarto de hp. La gran ventaja de este motor estriba en su extrema simplicidad: un devanado monofasico de rotor, rotor con jaula de ardilla vaciadad y piezas polares especiales. no tiene interruptores centrifugos, capacitores, devanados especiales de arranque ni conmutadores. Tiene tan solo un devanado monofasico pero es inherentemente de arranque propio.
MOTORES UNIVERSALES
Un motor universal consiste en tomar una maquina dc y alimentarla en ac. Es decir que al cambiar la polaridad de la tensión la corriente y el sentido de flujo cambia su dirección pero el par continua en la misma dirección.

Profesor: Mario Olivares G.
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