MOTORES MONOFÁSICOS

Motores monofásicos inducción de corriente alterna.

Existen muchos tipos de motores monofásicos y en esta sección vamos a describir algunos de los más usuales. Entre otros:

• Motor de inducción  de fase partida con rotor de jaula de ardilla.

• Motor de inducción de arranque por condensador.

• Motor de inducción de operación continua por condensador.

• Motor de inducción de arranque por espira de sombra.

• Motor de inducción de arranque por repulsión.

• Motor Universal

MOTOR MONOFÁSICO DE INDUCCION


Los motores monofásicos de inducción poseen un bobinado único en el estator. Este bobinado está devanado generalmente en varias bobinas que se distribuyen en la periferia del estator, y genera un campo magnético único alternado a lo largo del eje de los campos.


Estando inmóvil el rotor, las alternancias del campo del estator inducen corriente en el rotor. Estas corrientes producen a su vez, campos del mismo signo que el estator, que tienden a hacerlo girar 180° hasta enfrentarlo con los polos opuestos. Pero esta fuerza se ejerce a lo largo del eje del rotor y por lo tanto la fuerza de giro es igual en ambos sentidos y el rotor no se mueve. Si en estas condiciones, se da al rotor un impulso con la mano, éste se pondrá en marcha y girará en la dirección en que se le dio el impulso. Al ir aumentando la velocidad del rotor, llega a un punto en que aproximadamente cumple medio giro, es decir, 180° de rotación, por cada alternancia completa de la corriente que circula por el estator.


Si las velocidades del campo magnético giratorio y la del rotor son iguales, no se inducirá f.e.m., debido a que no habría movimiento relativo entre los campos del estator y rotor. Al no haber f.e.m., no existirá corriente inducida y por lo tanto no se inducirá el par motor, entonces se hace necesario que el rotor gire a una velocidad menor que el campo magnético giratorio del estator. Esta diferencia de velocidad se llama "deslizamiento o resbalamiento".


Deslizamiento del rotor


Se refiere al movimiento relativo del motor con respecto a la velocidad de deslizamiento.
n_des = n_sinc - n_m


Donde:        n_des es la velocidad de deslizamiento en la maquina
n_sinc es la velocidad de los campos magnéticos
n_m es la velocidad mecánica


Por tanto el deslizamiento del motor se define como :

S =	ns – nm	*100 =	ws - wm	*100
	ns		ws

Fig. 1 Motores de fase partida

Motor de fase partida.

El motor de fase partida es un motor de corriente alterna de potencia inferior a un caballo, que se emplea para el accionamiento de ciertos aparatos como máquinas herramientas, máquinas para lavar ropa y bombas pequeñas. Esta clase de motores consta de cuatro partes principales, a saber: una parte giratoria llamada rotor, una parte fija llamada estator, dos escudos o tapas, fijos a la carcasa mediante tornillos y tuercas y, finalmente, un interruptor centrífugo dispuesto en el interior. La apariencia exterior de un motor de fase partida se ilustra en la figura 1. Por lo general, esta clase de motores se alimentan con corriente monofásica, ya sea de una red de alumbrado o de fuerza.

Figura 2. Partes de un motor de fase partida

Rotor.

El rotor, como por ejemplo el ilustrado en la figura 3, consta de tres elementos esenciales. Uno de estos es un paquete de láminas o chapas de hierro, de calidad especial, que constituye el núcleo. El segundo elemento es el eje sobre el que va dispuesto el núcleo a presión. El tercer elemento es el devanado en cortocircuito, llamado “jaula de ardilla”, que consiste en unas barras de cobre o dispuestas en ranuras practicadas en el núcleo de chapas y dispuestas en corto circuito mediante dos aros de cobre, uno a cada extremo del núcleo. En ciertos tipos de motores, el rotor lleva un arrollamiento de una pieza, de aluminio fundido. De este tipo de rotor es el representado en la figura 3.



Fig. 3 - Rotor con jaula de ardilla

Estator.

El estator de un motor de fase partida se compone de un núcleo de chapas con ranuras semicerradas, una armadura de fundición o carcasa donde van montadas las chapas a presión y dos arrollamientos de conductor de cobre aislado, dispuestos en las ranuras, llamados arrollamiento de régimen o devanado principal o devanado de trabajo y arrollamiento de arranque o devanado auxiliar. En la figura 4 se representa un estator, y en la 5 un esquema de los dos citados arrollamientos. Al arrancar el motor, ambos arrollamientos se hallan conectados a la red de alimentación, pero una vez alcanzada cierta velocidad, el arrollamiento de arranque queda automáticamente desconectado mediante el interruptor centrífugo que, como ya se dijo, va montado en el interior del motor.

Figura 4

Escudos o tapas.

Los escudos, representados en las figuras 5 y 7, van sujetos a la carcasa mediante tornillos y tuercas y sirven principalmente para mantener el rotor en posición adecuada. Cada escudo lleva practicado un orificio para el cojinete, ya sea de bolas o de fricción, donde descansa el eje del rotor. La misión de los cojinetes, uno en cada escudo, es la de mantener el rotor bien centrado a fin de que no roce con el estator y además reducir el rozamiento al mínimo.

Interruptor centrífugo.

El interruptor centrífugo va montado en el interior del motor. Su  misión es la de desconectar el arrollamiento de arranque en cuanto el rotor haya alcanzado una velocidad prevista. El tipo más común consta de dos partes principales, una fija, que se representa en la figura 6 y otra giratoria. La parte fija se halla junto al escudo frontal del motor y lleva dos contactos, siendo su funcionamiento análogo al de un interruptor unipolar común. La parte giratoria o móvil va dispuesta sobre el rotor, como se indica en la figura 7.

El funcionamiento de un interruptor centrífugo puede explicarse del modo siguiente: cuando el motor se halla en reposo (fig. 8) se cierran dos contactos de la parte fija del interruptor centrífugo debido a la presión que la parte móvil ejerce sobre ellos. Al alcanzar, aproximadamente, los ¾ de la velocidad de régimen, la parte giratoria deja de presionar sobre los citados contactos, quedando así automáticamente desconectado e arrollamiento de arranque de la red de alimentación.

FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE FASE PARTIDA.

En este tipo de motores van por lo general tres arrollamientos independiente, todos ellos necesarios para el funcionamiento correcto del motor. Uno de estos se encuentra en el rotor y se designa con el nombre de arrollamiento en corto circuito o de jaula de ardilla. Los otros dos arrollamientos se hallan en el estator, tal como se indica en la figura 10 cada uno de los arrollamientos ilustrados comprende cuatro secciones o polos.

Jaula de ardilla o arrollamiento del rotor.

Componen este arrollamiento una serie de barras de cobre o aluminio dispuestas en las ranuras que a este efecto van practicadas en el paquete de chapas del rotor. Por ambos extremos dichas barras van soldadas a aros de cobre o aluminio que completa un circuito eléctrico; también pueden fundirse, en conjunto con los aros (figura 7)

Arrollamientos de estator.

Estos arrollamientos consisten en un devanado de alambre magneto (cobre especial para electroimanes) que por regla general va dispuesto en el fondo de las ranuras del estator, conocido como arrollamiento de régimen o principal, y otro, formado por alambre magneto, por lo general dispuesto encima del devanado de régimen, llamado arrollamiento de arranque o auxiliar. Ambos arrollamientos van conectados en paralelo. Al arrancar el motor, los dos arrollamientos están conectados a la red de alimentación, tal como claramente se indica en la figura 11a. Cuando el motor alcanza el 75% de la velocidad de régimen, el interruptor centrífugo, como se indica en la figura 11b, abre el circuito, desconectando automáticamente el arrollamiento de arranque y el motor continua funcionando únicamente con el devanado de régimen.

Funcionamiento.

Durante el arranque, al circular la corriente por ambos devanados, se forma en el interior del motor un campo magnético giratorio, que induce un voltaje y una corriente en el devanado del rotor (jaula de ardilla), la cual a su vez origina otro campo magnético. Estos campos magnéticos al combinarse producen el giro del rotor. El arrollamiento de arranque es necesario para la puesta en marcha del motor y generar el campo giratorio. Una vez el motor en marcha, ya no precisa el devanado de arranque y por ello se desconecta automáticamente de la red por medio del interruptor centrífugo.