8/20/2019 MAQUINAS 2-5
1/25
UCCI Máquinas eléctricas
1
142
3. MOTORES MONOFÁSICOS
143
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
8/20/2019 MAQUINAS 2-5
2/25
UCCI Máquinas eléctricas
2
144
Motor de inducción monofásico
145
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.
8/20/2019 MAQUINAS 2-5
3/25
UCCI Máquinas eléctricas
3
146
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.
147
Campo pulsante
Fuente ACmonofásica
φ
t
φ
8/20/2019 MAQUINAS 2-5
4/25
UCCI Máquinas eléctricas
4
148
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.
149
Impulso externo
Cuandoexternamente se
impulse el rotor en unsentido cualquierapredominará estetorque sobre el otrosobre el rotor, quecontinuará girando enel sentido impulsado.
8/20/2019 MAQUINAS 2-5
5/25
UCCI Máquinas eléctricas
5
150
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.
151
Motor 1φ con devanado auxiliar
8/20/2019 MAQUINAS 2-5
6/25
UCCI Máquinas eléctricas
6
152
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
153
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.
8/20/2019 MAQUINAS 2-5
7/25
UCCI Máquinas eléctricas
7
154
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
155
Construcción
El rotor es del tipo jaula de ardilla.
8/20/2019 MAQUINAS 2-5
8/25
UCCI Máquinas eléctricas
8
156
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.
157
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°
8/20/2019 MAQUINAS 2-5
9/25
UCCI Máquinas eléctricas
9
158
Devanados de trabajo y de arranque
159
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.
8/20/2019 MAQUINAS 2-5
10/25
UCCI Máquinas eléctricas
10
160
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
161
Característica par-velocidad
8/20/2019 MAQUINAS 2-5
11/25
UCCI Máquinas eléctricas
11
162
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.
163
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.
8/20/2019 MAQUINAS 2-5
12/25
UCCI Máquinas eléctricas
12
164
Motor 1φ con arranque porcapacitor
165
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.
8/20/2019 MAQUINAS 2-5
13/25
UCCI Máquinas eléctricas
13
166
Circuito y diagrama fasorial
IP
IA
IT
U
RA + j XA
R P
+
j X P
Interruptorcentrígugo
CA
º40≈ β
º82≈
IA
IP
U
167
Partes
8/20/2019 MAQUINAS 2-5
14/25
UCCI Máquinas eléctricas
14
168
Característica par-velocidad
169
Otras características
Debido a su elevado par de arranqueeste motor resulta ser reversible.
La corriente de arranque se reduce.
8/20/2019 MAQUINAS 2-5
15/25
UCCI Máquinas eléctricas
15
170
Aplicaciones
Bombas.
Compresoras.
Unidades de refrigeración.
Acondicionadores de aire.
Máquinas lavadoras grandes.
En general otras aplicaciones querequieran elevado par de arranque.
171
Motor 1φ con capacitor
permanente
8/20/2019 MAQUINAS 2-5
16/25
UCCI Máquinas eléctricas
16
172
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.
173
Otras características
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
8/20/2019 MAQUINAS 2-5
17/25
8/20/2019 MAQUINAS 2-5
18/25
UCCI Máquinas eléctricas
18
176
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.
177
Circuito equivalente
8/20/2019 MAQUINAS 2-5
19/25
UCCI Máquinas eléctricas
19
178
Curvas par-velocidad
179
Motor universal
8/20/2019 MAQUINAS 2-5
20/25
UCCI Máquinas eléctricas
20
180
Motor universal
Se le llama asíporque puedefuncionar tantocon corrientealterna
monofásica comocon corrientecontinua.
AC o DC
181
Estator
El núcleo se componede un paquete de
chapas con dos polossalientes.
El devanado deexcitación montado enlos polos salientes, esde pocas espiras desección gruesa.
8/20/2019 MAQUINAS 2-5
21/25
UCCI Máquinas eléctricas
21
182
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.
183
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.
8/20/2019 MAQUINAS 2-5
22/25
UCCI Máquinas eléctricas
22
184
Conexionado
185
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.
8/20/2019 MAQUINAS 2-5
23/25
UCCI Máquinas eléctricas
23
186
Par - velocidad
187
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.
8/20/2019 MAQUINAS 2-5
24/25
UCCI Máquinas eléctricas
24
188
Ventajas
Alta velocidad
Elevada potencia.
Tamaño pequeño.
Elevado par de arranque.
189
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.
8/20/2019 MAQUINAS 2-5
25/25
UCCI Máquinas eléctricas
190
Aplicaciones
Taladros.
sierras
Aspiradoras.
Otras herramientasportátilessemejantes.
Electrodomésticos(batidoras,licuadoras, etc.)
Recommended