Motor de inducción monofásico y su funcionamiento.

Dado que los requisitos de energía de los sistemas de una sola carga son generalmente bajos, todos nuestros hogares y oficinas se alimentan solo con energía de CA monofásica. Para obtener buenas condiciones de trabajo utilizando este suministro monofásico, se deben utilizar motores compatibles. Además de ser compatibles, los motores deben ser económicos, fiables y fáciles de reparar. Todas estas características se pueden encontrar fácilmente en un motor de inducción monofásico. Similares a los motores trifásicos pero con algunas modificaciones, los motores de inducción monofásicos son una excelente opción para los electrodomésticos. Su diseño simple y bajo costo han atraído muchas aplicaciones.

Definición de motor de inducción monofásico

Los motores de inducción monofásicos son los motores simples que funcionan con corriente alterna monofásica y en los que se produce par debido a la inducción de electricidad provocada por campos magnéticos alternos. Los motores de inducción monofásicos son de diferentes tipos dependiendo de sus condiciones de arranque y varios factores. Ellas son-

1). Motores de fase dividida.

• Motores de arranque por resistencia.
• Motores de arranque capacitivo.
• Motor de condensador permanente.
• Motor de condensador de dos valores.

2). Motores de inducción de polo sombreado.

3). Motor de inducción de arranque por reluctancia.

4). Repulsión - arranque del motor de inducción.

Construcción de motores de inducción monofásicos

Las partes principales de un motor de inducción monofásico son el estator, el rotor y los devanados. El estator es la parte fija del motor alimentada con corriente alterna. El estator contiene dos tipos de devanados. Uno es el devanado principal y el otro es el devanado auxiliar. Estos devanados se colocan perpendiculares entre sí. Un condensador está conectado al devanado auxiliar en paralelo.

Dado que la alimentación de CA se utiliza para el funcionamiento del motor de inducción monofásico, es necesario controlar algunas pérdidas, como la pérdida por corrientes de Foucault y la pérdida por histéresis. Para eliminar la pérdida por corrientes de Foucault, el estator está provisto de un estampado laminado. Para reducir las pérdidas por histéresis, estos estampados suelen construirse con acero al silicio.

El rotor es la parte giratoria del motor. Aquí el rotor es similar al rotor de jaula de ardilla. Además de ser cilíndrico, el rotor tiene ranuras en toda su superficie. Para lograr un funcionamiento suave y silencioso del motor, evitando el bloqueo magnético del estator y el rotor, las ranuras están inclinadas en lugar de paralelas.

Los conductores del rotor son las barras de aluminio o cobre, colocadas en las ranuras del rotor. Los anillos finales hechos de aluminio o cobre cortocircuitan eléctricamente los conductores del rotor. En este motor de inducción monofásico no se utilizan anillos rozantes ni conmutadores, por lo que su construcción se vuelve muy simple y fácil.

Circuito equivalente de motor de inducción monofásico

Con base en la teoría del doble campo giratorio, se puede dibujar el circuito equivalente del motor de inducción monofásico. El circuito se dibuja en dos posiciones: condición de rotor estacionario, condición de rotor bloqueado.

El motor con rotor bloqueado actúa como un transformador con su devanado secundario en cortocircuito.

En un estado de rotor estacionario, dos campos magnéticos giratorios tienen direcciones opuestas con amplitudes igualmente divididas y parecen estar conectados en serie entre sí.

Principio de funcionamiento del motor de inducción monofásico

El devanado principal de los motores de inducción monofásicos es alimentado por corriente alterna monofásica. Esto produce un flujo magnético fluctuante alrededor del rotor. Esto significa que cuando cambia la dirección de la corriente alterna, cambia la dirección del campo magnético generado. Esta condición no es suficiente para causar la rotación del rotor. Aquí, se aplica el principio de la teoría del campo de doble rotación.

Según la teoría del doble campo giratorio, un solo campo alterno se debe a la combinación de dos campos de igual amplitud pero que giran en dirección opuesta. La amplitud de estos dos campos es igual a la mitad de la amplitud del campo alterno. Esto significa que cuando se aplica corriente alterna, se producen dos campos de amplitud media con amplitudes iguales pero que giran en direcciones opuestas.

Entonces, ahora hay una corriente que fluye en el estator y un campo magnético giratorio en el rotor, por lo tanto, la ley de inducción electromagnética de Faraday actúa sobre el rotor. Según esta ley, los campos magnéticos giratorios producen electricidad en el rotor que genera una fuerza 'F' que puede hacer girar el rotor.

¿Por qué el motor de inducción monofásico no arranca automáticamente?

Cuando se aplica la ley de inducción electromagnética de Faraday al rotor, se induce electricidad y se genera una fuerza en las barras del rotor. Pero según la teoría del doble campo giratorio, hay dos campos magnéticos con la misma amplitud pero girando en dirección opuesta. Por lo tanto, se producen dos vectores de fuerza con igual magnitud pero dirección opuesta.

Por lo tanto, estos vectores de fuerza, al ser de la misma magnitud pero de dirección opuesta, no hacen girar el rotor. Por lo tanto, los motores de inducción monofásicos no arrancan automáticamente. El motor simplemente zumba en este estado. Para evitar esta situación y hacer girar el rotor, se debe aplicar la fuerza de arranque para un motor monofásico. Cuando la fuerza en una dirección se vuelve mayor que la fuerza en la otra dirección, el rotor comienza a girar. En los motores de inducción monofásicos, los devanados auxiliares se utilizan para este fin.

Métodos de arranque de motores de inducción monofásicos

El motor de inducción monofásico no tiene par de arranque, por lo que se necesitan circuitos externos para proporcionar este par de arranque. El estator de estos motores contiene un devanado auxiliar para este fin. El devanado auxiliar está conectado en paralelo a un condensador. Cuando se enciende el condensador, como en el devanado principal, en el devanado auxiliar se observan dos campos magnéticos giratorios de la misma amplitud pero en direcciones opuestas.

De estos dos campos magnéticos del devanado auxiliar, uno anula uno de los campos magnéticos del devanado principal mientras que el otro se suma a otro campo magnético del devanado principal. Por lo tanto, resulta en un solo campo magnético giratorio con una gran amplitud. Esto produce una fuerza en una dirección, girando así el rotor. Una vez que el rotor comienza a girar, gira aunque el capacitor esté apagado.

Existen diferentes métodos para declarar motores de inducción monofásicos. Por lo general, estos motores se eligen en función de sus métodos de arranque. Estos métodos se pueden clasificar como

• Inicio de fase dividida.
• Arranque con poste sombreado.
• Arranque del motor de repulsión
• Reticencia a emprender.

En los arranques de fase dividida, el estator tiene dos tipos de devanados: el devanado principal y el devanado auxiliar, conectados en paralelo. Los motores con este tipo de métodos de arranque son

• Motores de separación de fases por resistencia.
• Motores bifásicos de condensador.
• Los condensadores arrancan y hacen funcionar los motores.
• Motor condensador.

Motor de arranque de capacitor de inducción monofásico

Esto también se llama motor de condensador de fase dividida. Aquí, el número de vueltas del devanado auxiliar es igual al del devanado principal. El condensador está conectado en serie con el devanado auxiliar. El devanado auxiliar se desconecta mediante un interruptor centrífugo cuando el rotor alcanza el 75 % de la velocidad síncrona. El motor sigue acelerando hasta que alcance la velocidad normal.

Los valores nominales del motor de arranque del condensador varían de 120 W a 750 W. Estos motores generalmente optan por aplicaciones como refrigeradores, acondicionadores de aire, etc. debido a su alto par de arranque.

Aplicaciones del motor de inducción monofásico

Estos motores encuentran uso en ventiladores, frigoríficos, acondicionadores de aire, aspiradoras, lavadoras, bombas centrífugas, herramientas, pequeños aparatos agrícolas, sopladores, etc. Se utilizan principalmente para dispositivos de baja potencia pero de velocidad constante, como herramientas y maquinaria agrícola, donde no se dispone de energía trifásica. Los motores de 1/400 kW a 1/25 kW se utilizan en juguetes, secadores de pelo, etc.

Así que básicamente estamos usando monofásico motores de inducción frecuentemente en nuestra vida diaria. Estos motores son fáciles de reparar. Sin embargo, estos motores tienen ciertos inconvenientes. ¿Con cuál de los inconvenientes de estos motores te has encontrado? ¿Puedes nombrar algunos?

Fuente de imagen: Circuitos de motores de inducción monofásicos