Qué es un motor de polos sombreados : Funcionamiento y sus aplicaciones

Se fabrica un gran número de motores con potencias pequeñas para el funcionamiento de una alimentación monofásica de CA. Los motores que se fabrican con potencias fraccionarias se denominan motores pequeños. Son muy útiles en el hogar, las oficinas, las empresas y muchos otros ámbitos. Como los requisitos de las aplicaciones son muy diferentes, las industrias de fabricación desarrollan varios tipos de motores. De manera que sus caracteres de funcionamiento satisfagan las demandas. Los motores de CA monofásicos son más baratos en coste, más fiables, de construcción sencilla y muy fáciles de reparar. Se utilizan mucho en ventiladores, limpiadores, frigoríficos, sopladores, lavadoras, etc. Los motores de CA monofásicos se dividen en tres tipos. Son el motor de inducción monofásico, el motor monofásico de tipo conmutador y el motor síncrono monofásico. Los motores de inducción monofásicos se dividen a su vez en cuatro tipos: motor de fase dividida, motor de inducción de polos sombreados, motor de inducción de arranque por reluctancia y motor de inducción de arranque por repulsión. Este artículo describe un motor de polos sombreados y su funcionamiento.

¿Qué es un motor de polos sombreados?

Definición: Un motor de inducción de polos sombreados es un motor de inducción monofásico simple, de arranque automático, con uno de los polos sombreados por el anillo de cobre. El otro nombre del anillo de cobre es anillo sombreado, donde actúa como motor de bobinado secundario. Sólo gira en un sentido en particular y es imposible invertir el momento. Este motor tiene unas pérdidas por inducción de potencia muy elevadas y también tiene un factor de potencia muy bajo. El par de arranque inducido en el motor es muy bajo. Debido a estas razones, su rendimiento es escaso. Por ello, tiene una potencia nominal baja. También es un motor de fase dividida de polos salientes.

Tiene dos polos como se muestra en la construcción básica. Este motor está formado por un estator y un rotor de tipo jaula. El estator tiene polos proyectados, también llamados polos principales. El devanado de alimentación de los polos principales forma el devanado principal. Los polos de este motor están divididos de forma desigual en dos mitades, donde la más pequeña es la parte sombreada que lleva una banda de cobre. En la parte más pequeña se coloca un anillo de cobre de una sola vuelta. Este anillo también se conoce como bobina de sombreado. La bobina de sombreado instalada en el polo principal se llama polo de sombreado.

Principio de funcionamiento del motor de polos sombreados

Cuando se suministra energía al estator, se induce un flujo en la parte principal del polo. Este flujo induce una tensión en la bobina de sombreado. Ésta actúa como un devanado secundario. Según la ley de Lenz, la dirección de la corriente debe ser tal que se oponga al flujo que entra en la bobina. Esto actúa como un devanado secundario de un transformador.

Funcionamiento del motor de polos sombreados

En el núcleo, cuando se aplica una fase única se genera un flujo alterno. Este flujo se enlaza con la bobina sombreada en cantidades fraccionadas. Entonces se induce una tensión en la bobina debido a la variación en el enlace del flujo. Por lo tanto, la parte sombreada se cortocircuita, por lo que se produce una corriente circulante en ella. De este modo, la dirección se opone al flujo principal.

Al flujo del núcleo principal se opone el flujo del anillo desarrollado por la corriente circulante. Por tanto, el flujo se induce en la parte sombreada del motor junto con la parte no sombreada con una diferencia de fase, que va por detrás del flujo del polo no sombreado. También existe un desplazamiento espacial inferior a 90 grados entre el flujo del anillo sombreado y el flujo principal

del motor. Debido a este desplazamiento de espacio, se produce un campo magnético giratorio que provoca un par en el motor de jaula. Para obtener la inversión del sentido de giro, hay que prever dos bobinas de sombreado.

La eficiencia del motor de polos sombreados

Este motor desarrolla un campo giratorio con un retardo del flujo magnético a través de la estructura del polo. Para aislar la parte sombreada del polo, se utiliza un conductor de cobre en el resto del polo que forma una sola vuelta alrededor del polo. Al aumentar la corriente, el flujo magnético en la parte no sombreada aumenta a través del bobinado. Esto provoca un aumento del flujo magnético de la porción sombreada y retrasada por la corriente inducida en el cobre.

El par de este motor es muy bajo y casi siempre inferior a 1/4CV. Para aumentar el par, se utiliza un rotor con alta resistencia. La eficiencia de este motor es muy baja y se utiliza en aplicaciones en las que funciona en periodos muy cortos.

Pasos para calcular las pérdidas y el rendimiento del motor de 4 polos sombreados

Paso 1: Cálculo de las pérdidas rotativas

En este caso, las pérdidas rotacionales de la fricción y las pérdidas por deformación son iguales a la potencia de entrada, que es menor que las pérdidas del estator y del cobre. La resistencia del estator se mide en CC. Sólo hay una diferencia del 10-30% entre el aumento de la resistencia a la CA y a la CC.
Las pérdidas rotativas a plena carga son

P_fw= P_NL - I_NL²(R_dc)

Donde Rdc = Factor de corrección de ca a cc

Paso 2: Cálculo de las pérdidas del estator y del cobre a plena carga

La pérdida del estator y del cobre a plena carga es

P_scu = I_FL²(R_dc)

Paso 3: Cálculo del deslizamiento

Considera la velocidad sincrónica del motor de 4 polos sombreados,

n= 120 f/p

Donde f= frecuencia en Hertz

P= número de polos.

Paso 4: Cálculo de las pérdidas del rotor y del cobre a plena carga

En este motor, la pérdida en el rotor y el cobre puede obtenerse multiplicando el deslizamiento por la potencia transferida a través del entrehierro

Potencia transferida a través del entrehierro A plena carga = potencia de entrada - pérdidas en el estator y en el cobre

Paso 5: Calcular las pérdidas a plena carga

Pérdidas totales = Pérdida de cobre en el estator + Pérdida de cobre en el rotor + Pérdidas por rozamiento y por efecto del viento

Paso 6: Cálculo de la eficiencia

El eficiencia del motor de polos sombreados se puede obtener mediante,

η = (entrada -pérdidas totales)(100%)/entrada

Características

Las características del motor de polos sombreados son las siguientes

• Produce un par de arranque que equivale a la mitad del par a plena carga
• La eficiencia es baja debido a la pérdida de potencia en la bobina de sombreado.
• Se utiliza en dispositivos pequeños como los ventiladores
• Según la posición de la bobina sombreada, depende el sentido de giro.

Ventajas del motor de polos sombreados

• Bajo coste,
• Capaz de autoarrancarse
• De construcción sencilla
• De naturaleza robusta
• Fiabilidad

Desventajas del motor de polos sombreados

• Par de arranque muy bajo
• Bajo factor de potencia
• Pérdidas elevadas
• Menor eficiencia
• Dificultad en la inversión de la velocidad ya que requiere anillos de cobre caros

Aplicaciones

Las aplicaciones del motor de polos sombreados son las siguientes

• Relés, ventiladores y otros dispositivos pequeños debido a su bajo coste
• Ventiladores de escape
• Secadores de pelo
• Ventiladores de mesa
• Ventiladores de refrigeración
• Frigoríficos
• Acondicionadores de aire
• Proyectores
• Tocadiscos
• Magnetófonos
• Fotocopiadoras y muchas más.

Preguntas frecuentes

1). ¿Cómo identifico un motor de polos sombreados?

Este motor se puede identificar por un devanado auxiliar que está formado por un anillo de cobre llamado bobina de sombreado.

2). ¿Un motor de polos sombreados utiliza un condensador?

No utilizan condensadores, ya que tiene una pequeña parte del cable alrededor de cada polo.

3). ¿Se puede invertir un motor de polos sombreados?

Sí, mediante la inversión del campo, se puede obtener la inversión de la rotación.

4). ¿Cuál es la diferencia entre los motores de polos sombreados y los motores PSC?

El tipo sombreado tiene un diseño y una tecnología antiguos, mientras que el motor PSC utiliza una tecnología nueva.

5). ¿Cómo se controla la velocidad de un motor de polos sombreados?

Variando la tensión mediante un regulador, se puede controlar la velocidad de este motor.

Así pues, todo esto es sobre el polo sombreado motor, funcionamiento, diagrama, principio de funcionamiento, características, eficiencia, ventajas, desventajas y aplicaciones. Aquí tienes una pregunta: "¿Cuál es el principio de funcionamiento del motor PSC?