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UCCI Máquinas eléctricas

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3. MOTORES MONOFÁSICOS

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Temario

El motor de inducción monofásico.

Con un devanado auxiliar.

Con arranque por capacitor.

Con capacitor permanente.

Con arranque por capacitor y operaciónpor capacitor.

Motor universal

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Motor de inducción monofásico

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Introducción

Como no todas las redesde alimentación eléctrica

son trifásicas es tambiénconveniente poderemplear motores deinducción monofásicosde jaula de ardilla porser robusto, barato y demantenimiento sencillo.

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El motor monofásico

A diferencia del motor de inducción trifásico ,los motores de inducción monofásicos conuna sola bobina no generan un campogiratorio, si no pulsante, donde el sentido y lamagnitud del campo magnético varía con lacorriente alterna.

De allí que no pueden arrancar por sí mismosy requieren de una acción externa para poderarrancar.

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Campo pulsante

Fuente ACmonofásica

φ

t

φ

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Descomposición del campo pulsante

El campo magnético pulsante puededescomponerse en dos campos giratorios cuyossentidos de giros son opuestos y que ejercerántorques de sentidos opuestos sobre el rotor.

Por lo tanto se obtendrán dos curvas Par- Velocidad.

Nótese que en reposo ambos torques soniguales y de sentidos contrarios por lo queanularán sus efectos.

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Impulso externo

Cuandoexternamente se

impulse el rotor en unsentido cualquierapredominará estetorque sobre el otrosobre el rotor, quecontinuará girando enel sentido impulsado.

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Se requiereComo sabemos el principio de

funcionamiento del motor de inducción sebasa en la existencia de un campo magnéticogiratorio.

Quiere decir, que se deberá crear este campoempleando solo corriente AC monofásica.

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Motor 1φ con devanado auxiliar

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Motor 1φ con devanado auxiliar

Se emplea dosdevanados que estándesplazados 90º unodel otro.

Asimismo se buscaque las corrientes pordichas bobinas esténdesfasadas. Para ellolas bobinas tendrándiferente impedancia.

IP

IAIT

U

RA

+ j XA

R P +

j X P

A APP X R X R >< y

:quecumplese

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Diagrama fasorial y campoU

IA

IP

Aφ

Pφ T φ

Con las corrientes por las bobinas llamadasprincipal (P) y auxiliar (A) generan un campomagnético giratorio, como el mostrado.

Si los flujos φ A y φP están a 90º y fuesen de lamisma magnitud el campo giratorio seríaconstante, de lo contrario sería variable.

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El estator posee ranuras uniformementedistribuidas en el se alojan los dos devanadoscuyas características físicas son diferentes.Los ejes magnéticos de los devanados estándesfasados 90°.

Incluye un interruptor centrífugo o relé

magnético, para sacar de servicio al devanadoauxiliar una vez arrancado el motor ya que secorre el riesgo de que se queme el motor.

Construcción

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Construcción

El rotor es del tipo jaula de ardilla.

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Devanado auxiliar

Este devanado auxiliar especial montadodentro del estator, se le conoce comodevanado de arranque , debido a que soloopera en el arranque.

Este devanado se caracteriza por tenersección delgada y pocas espiras. Su

resistencia es elevada, debido a ello debe deoperar solo en el arranque, por elcalentamiento producido.

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Devanado principal

También llamado devanado de trabajo; que secaracteriza por poseer sección gruesa y mayor

cantidad de espiras.Su resistencia es menor que su reactancia y

bastante menor que la resistencia deldevanado de arranque.

Las corrientes por los devanados de operacióny de arranque se encuentran desfasadas unángulo de aproximadamente 25°

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Devanados de trabajo y de arranque

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Par arranque

Tarr = k IP I A Sen α

Donde:

IP e I A son las corrientes por los devanadosprincipal y auxiliar respectivamente.

α es el ángulo entre las corrientes.

Debido a que el ángulo es muy pequeño, eltorque de arranque está entre 1 a 2 veces elTorque nominal.

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Circuito y diagrama fasorial

α Cos I A ⋅

º15≈α

β Cos I p ⋅º40≈ β

º25

IA

IP

U

IP

IA

IT

U

RA

+ j XA

R P

+

j X P

Interruptor

centrígugo

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Característica par-velocidad

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Otras características

La corriente de arranque es elevada, entre 4a 7 veces la corriente nominal.

La corriente de vacío es del orden del 60 al80% de la corriente nominal.

El Cosϕ de plena carga es aproximadamente0,6 en atraso.

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Aplicaciones

Electrodomésticos(que producen

ruido).Quemadores de

aceite.

Máquinasherramientas.

Pulidoras.

Lavadoras de ropa.

Lavadoras de vajilla.

Ventiladores.Sopladores de aire.

Compresores deaire.

Bombas de aguapequeñas.

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Motor 1φ con arranque porcapacitor

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Motor 1φ con arranque por capacitor

En el motor con arranque por capacitor eldesfasaje entre las corrientes de los devanados

se incrementa conectando un capacitorelectrolítico en serie con el devanado auxiliar,este cercano a 90º.

La capacidad del capacitor absorbe 4kVAR/kWde potencia del motor.

Ello le permite elevar el par de arranque entre3,5 a 4,75 veces el torque nominal.

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Circuito y diagrama fasorial

IP

IA

IT

U

RA + j XA

R P

+

j X P

Interruptorcentrígugo

CA

º40≈ β

º82≈

IA

IP

U

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Partes

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Característica par-velocidad

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Debido a su elevado par de arranqueeste motor resulta ser reversible.

La corriente de arranque se reduce.

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Aplicaciones

Bombas.

Compresoras.

Unidades de refrigeración.

Acondicionadores de aire.

Máquinas lavadoras grandes.

En general otras aplicaciones querequieran elevado par de arranque.

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Motor 1φ con capacitor

permanente

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Motor 1φ con capacitor permanente

El devanado auxiliar no es sacado de servicio,con ello se simplifica la construcción alprescindir del interruptor centrífugo, y semejoran el factor de potencia, el rendimientoy el ruido debido a las pulsaciones del torque.

El devanado auxiliar es idéntico al principal.

El capacitor y el devanado auxiliar puedenproyectarse de forma que el funcionamientose realice como un sistema bifásico.

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El par de arranque esreducido, se

encuentra en el rangode 0,5 a 1,0 veces eltorque nominal.

El capacitor CR consumeaproximadamente1kVAR/kW.

IP

IAIT

U

RA + j XA

R P

+ j X P

CR

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Motor 1φ con arranque por capacitor

y operación por capacitor

Con la finalidad de elevar el par de arranqueel motor anterior, se incrementa la capacidadtotal añadiendo durante el arranque uncapacitor de arranque C A .

Los valores empíricos de C A =3 CR .

Cuando el motor ya está en marcha se

desconecta este capacitor para que el motorno se caliente inecesariamente.

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Circuito equivalente

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Curvas par-velocidad

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Motor universal

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Motor universal

Se le llama asíporque puedefuncionar tantocon corrientealterna

monofásica comocon corrientecontinua.

AC o DC

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Estator

El núcleo se componede un paquete de

chapas con dos polossalientes.

El devanado deexcitación montado enlos polos salientes, esde pocas espiras desección gruesa.

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Rotor o inducido

Es análogo al de las demás máquinas DC.

Posee escobillas que permiten laconmutación.

Cuando este motor está funcionando con AC,la conmutación es más pobre que con unafuente DC. El chisporroteo en las escobillas se

debe a las tensiones inducidas a manera detransformador en las bobinas sometidas aconmutación.

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Chisporroteo

Este chisporroteo reduce significativamente lavida de las escobillas y en algunos ambientes

puede ser una fuerte interferencia para lasfrecuencias radiales.

Es por ello que para reducir interferencia esque se divide el devanado de campo en dos.

Cabe indicar que los motores universales noposeen interpolos.

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Conexionado

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Par - velocidad

La máquina desarrolla mayor velocidadoperando con alimentación DC que con

alimentación AC para una determinada carga. Asimismo cabe indicar que desarrolla mayor

potencia con alimentación DC que con AC,resultando pues que su eficiencia en DC essuperior a la eficiencia que se consigue conalimentación AC.

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Par - velocidad

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Variante

Para conseguir que elcomportamiento de

régimen del motoruniversal sea elmismo para DC quepara AC, se empleaotro conexionado,reduciendo el númerode espiras para laoperación con AC.

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Ventajas

Alta velocidad

Elevada potencia.

Tamaño pequeño.

Elevado par de arranque.

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Desventajas

Requiere de escobillas para laconmutación, de allí que su

mantenimiento es mayor.Su velocidad es dependiente de la

carga, corriendo el riesgo de embalarse.

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Aplicaciones

Taladros.

sierras

Aspiradoras.

Otras herramientasportátilessemejantes.

Electrodomésticos(batidoras,licuadoras, etc.)

Documents

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