7.5 Motores monofsicos

Introduccin Principio de funcionamiento F.E.M. inducida Par electromagntico Sistemas de excitacin Reaccin de inducido Conmutacin Funcionamiento generador Funcionamiento motor

7.5.1 Introduccin

Los motores monofsicos de induccin se utilizan, principalmente, en los electrodomsticos y mquinas herramienta. Su diseo es muy

parecido al de los trifasicos. El rtor es en jaula de ardilla. El devanado estatrico est formado por dos conjuntos de bobinas, el devanado principal y el auxiliar, despalzadas 90, y alojadas en las

ranuras del paquete magntico estatrico.

Cuando se alimenta el devanado principal con corriente alterna, produce uno o varios pares de polos Norte-Sur cuya amplitud es variable con el tiempo (debido a las variaciones de la intensidad),

pero que tienen una direccin fija en el espacio (campo pulsante). El devanado auxiliar solo funciona durante el arranque y debe producir

el mismo nmero de pares de polos que el principal. Idealmente, debera ser recorrido por una corriente con 90 de desfase con

respecto a la del principal, con lo que se podra producir un campo magntico giratorio de amplitud constante. En la prctica basta con

que estn suficientemente desfasadas para que el motor tenga suficiente par de arranque

7.5.2 Principio de funcionamiento

220 V, 50 HzAlimentacin

Coorientes rotricasCuando se aplica una tensin alterna al devanado estatrico principal, circula una corriente Is y se produce un campo magntico que da lugar a un flujo s. El campo creado tiene una amplitud variable pero no es giratorio. Es de direccin fija (campo pulsante). Este campo induce FF.E.MM. y corrientes en el rtor, pero la interaccin Irtor-Campo da lugar a fuerzas que se cancelan mutuamente. Como consecuencia, no se produce par de arranque alguno y el rtor no gira.Sin embargo, si externamente se mueve el rtoren cualquier direccin, el motor acelera rpidamente y se mantiene girando a una velocidad prxima al sincronismo.Al girar el rtor se induce una F.E.M. (de rotacin) en los conductores del rtor, que da lugar a la circulacin de Ir. La interaccin de Ircon el campo origina la fuerza (par) que lo mantiene en rotacin.

220 V, 50 HzAlimentacin

Corriente IrRotacin

7.5.2 Principio de funcionamientoPar de arranque

Rotacin

Devanadoauxiliar

Devanadoprincipal

FuenteC.A.

Para producir par en el arranque es necesario crear un campo magntico rotativo. Esto puede lograrse mediante el devanado auxiliar. Cuando ambos devanados (principal y auxiliar) se conectan a la red de C.A. se producen flujos (s ,r) ortogonales (debido a la disposicin fsica de las bobinas). Idealmente, si las corrientes Is e Ir estuviesen desfasadas 90, podra producirse un campo magntico rotativo de circular (amplitud constante). En realidad sera necesario que NsIs y NrIr fuesen iguales. Dado que las intensidades no van en cuadratura, se obtiene un campo giratorio elptico (amplitud variable entre un mximo y un mnimo). Para obtener el desfase deseado se inserta en el devanado auxiliar la impedancia Z. La eleccin del tipo de impedancia (R, L o C) da lugar a varios de motores de Fase Partida. Un interruptor centrfugo (S), desconecta el devanado auxiliar cuando la velocidad es del orden del 75% de la de sincronismo.

7.5.2 Principio de funcionamientoMotor de fase partida

El devanado principal de de los motores monofsicos suele hacerse de hilo relativamente grueso para disminuir las prdidas por efecto Joule. El nmero de espiras tambin suele ser alto. Esto hace que en el arranque presente una impedancia aparente muy inductiva, por lo que la corriente de arranque retrasar bastante respecto de la tensin aplicada. El devanado auxiliar suele tener un nmero relativamente pequeo de espiras y de menor seccin que el principal. Por tanto presenta una mayor resistencia y menor inductancia que el principal. Esto hace que Ia retrase menos respecto de la tensin aplicada que Ip. De esta forma se consigue el desfase relativo entre las dos intensidades.

Interruptor centrfugo

Devanado auxiliarHilo fino

Devanado principalHilo grueso

7.5.2 Principio de funcionamientoMotor de fase partida. Condensador de arranque

Para aumentar el desfase de la corriente del devanado auxiliar respecto del principal puede disponerse un condensador en serie con el circuito auxiliar.Esto permite acercar bastante el desfase entre las intensidades a la condicin ideal de cuadratura, lo que conlleva el mximo valor posible de par de arranque.

Interruptor centrfugo

Devanado auxiliarHilo fino

Devanado principalHilo grueso

Condensador

7.5.2 Principio de funcionamientoMotor de espira de sombra

Los motores monofsicos de espira de sombra son muy utilizados en aparatos de pequea potencia debido a su simple ejecucin. El devanado auxiliar consiste en una nica espira de cobre que rodea una porcin de cada polo. El devanado principal se alimenta de la red de C.A. y produce un flujo que puede considerarse formado por tres componentes, 1,2 y 3, todas ellas en fase. El flujo 1 atraviesa la espira cortocircuitada del polo de la izquierda, lo que induce en ella una corriente. Esta corriente da lugar a un flujo a que retrasa respecto de 1 y, por tanto, con respecto a 2 y 3. La accin combinada de a con (2 + 3), da lugar a un dbil campo giratorio que arranca el motor.

FuenteC.A.

Anillo de cobreDevanado auxiliar

Devanado principal

Rotacin