Tipos de motores de inducción monofásicos | Diagrama de cableado del motor de inducción monofásico

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Dado que las residencias y muchos edificios comerciales solo tienen energía monofásica, los motores de inducción de CA monofásicos tienen muchas aplicaciones. En el hogar, las lavadoras y secadoras tienen motores de inducción sustancialmente monofásicos, de aproximadamente 1/3 de potencia.

El refrigerador independiente típico tiene tres motores: uno central para la unidad del compresor, uno para que el ventilador haga circular el aire frío y otro para hacer funcionar el temporizador del ciclo de descongelación.

Los sistemas de calefacción de aire forzado están equipados con un motor de ventilador. Los electrodomésticos de cocina, como licuadoras y batidoras, las herramientas, como los motores de perforación, y otros electrodomésticos pueden tener varias docenas de motores de inducción monofásicos.

Motor de inducción de fase dividida

La Figura 1 muestra el motor de inducción dividido. El motor dividido se basa completamente en las diferencias de resistencia y reactancia de los devanados para producir un cambio de fase.

El circuito de devanado auxiliar contiene un interruptor centrífugo que se abre cuando el motor se acerca a la velocidad máxima. El motor de etapa dividida se caracteriza por un par de arranque relativamente bajo, quizás del 100% al 150% del par nominal.

FIGURA 1: Diagrama de circuito del motor de inducción de fase dividida (SPIM) (cableado) y curva de par-velocidad.

Motores de inducción de arranque por condensador

La figura 2 muestra el motor de inducción de arranque por capacitor. El motor de arranque con capacitor usa un capacitor para producir un cambio de fase.

Está dimensionado para proporcionar un alto par de arranque, hasta el 300% del par nominal. El condensador no está diseñado para un funcionamiento continuo, por lo que este motor tiene un interruptor centrífugo para quitar el devanado auxiliar después del arranque.

Diagrama de circuito del motor de inducción con capacitor (CSIM) (cableado) y curva de par-velocidad.

FIGURA 2: Diagrama de circuito del motor de inducción con capacitor (CSIM) (cableado) y curva de par-velocidad.

Los motores monofásicos son inherentemente más ruidosos y no funcionan tan bien como los motores multifásicos. Debido a que hay un componente de flujo de rotación inversa, hay un par pulsante, por lo que la curva de par-velocidad es realmente solo una indicación del par promedio.

Si dejamos un capacitor en el devanado auxiliar después de que el motor arranca, podríamos aproximarnos a la operación en dos fases y tener un motor más silencioso.

motor de condensador permanente

Dado que las reactancias del motor y del devanado del capacitor son funciones de la frecuencia, solo podemos lograr una verdadera operación de dos fases a una velocidad del motor para un capacitor dado.

El motor permanente de capacitor dividido que se muestra en la Figura 3 tiene un capacitor de tamaño mediano, lo que significa que el par de arranque es muy bajo, quizás solo el 75% del par nominal.

Diagrama de circuito (cableado) del motor de capacitor permanente (PSC) y curva de par-velocidad.

FIGURA 3: Diagrama de circuito (cableado) del motor de capacitor permanente (PSC) y curva de par-velocidad.

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El motor inversor permanente de capacitor dividido que se muestra en la Figura 4 usa dos devanados idénticos, un capacitor y un interruptor selector. El selector se utiliza para cambiar el condensador entre los dos devanados.

La posición 1 del interruptor pone el condensador en serie con el devanado b, y la posición 2 del interruptor pone el condensador en serie con el devanado a. El efecto es invertir la dirección de rotación.

Diagrama del circuito del motor (cableado) del condensador dividido inversor

FIGURA 4: Diagrama del circuito del motor (cableado) del condensador dividido inversor

Condensador de arranque-Condensador de funcionamiento del motor

Para proporcionar un buen par de arranque y rendimiento de corriente, se pueden usar dos capacitores, como se muestra en la Figura 5.

un condensador proporciona un alto par inicial y se detiene cuando el motor alcanza la velocidad nominal. El otro, siempre queda un condensador más pequeño en el circuito. se llama un motor de arranque por condensador arranque por condensador.

Diagrama de arranque del condensador del circuito del motor (cableado) y curva de velocidad de par

FIGURA 5: Diagrama del circuito de arranque del capacitor (cableado) y curva de velocidad de torsión.

La figura 6 es una fotografía de un motor de inducción de arranque por condensador. La protuberancia característica en la parte superior del motor es donde se encuentra el condensador.

Un motor de inducción dividido no le hará daño porque no tiene condensador. La figura 7 muestra una fotografía de la misma. a Curso condensador.

Las figuras 8 y 9 son fotografías de un rotor y un estator equipados con un interruptor centrífugo. En la Figura 8, los pesos en el eje oscilan cuando el motor se acerca a la velocidad síncrona, lo que hace que la arandela del extremo se mueva hacia la jaula de ardilla. Esto libera el interruptor ubicado en la tapa del extremo del motor como se muestra en la Figura 9.

Motor de inducción de arranque por condensador (CSIM).

FIGURA 6: Motor de inducción de arranque por condensador (CSIM). (Cortesía de Baldor Electric Company)

Condensador de funcionamiento para CPS o motor de doble condensador

FIGURA 7: Condensador de funcionamiento del motor PSC o dos condensadores.

Rotor de jaula de ardilla con una parte giratoria del interruptor centrífugo

FIGURA 8: Rotor de jaula de ardilla con una parte giratoria del interruptor centrífugo.

Parte fija del interruptor centrífugo en el anillo final del estator

FIGURA 9: Parte fija del interruptor centrífugo en el anillo final del estator.

Motor de polo sombreado

Otro miembro de la familia de motores de inducción es el motor de polo sombreado. Por lo general, el motor de polos sombreados (0,05 HP) es una máquina muy pequeña que se utiliza para cargas de arranque fáciles, como ventiladores.

Aunque no es muy eficiente, es una máquina simple, barata y fuerte. Ser una máquina pequeña a menudo compensa su ineficiencia. La figura 10 muestra el principio de funcionamiento de un motor de polo sombreado.

Construcción de motor de polo sombreado

Parte del hierro del estator está envuelto en varias vueltas de conductor de cobre en cortocircuito. De acuerdo con la ley de Faraday, la corriente en las espiras en cortocircuito (bobina sombreada) producirá un flujo que se opondrá a cualquier cambio en el flujo a través de ella.

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El anillo de cobre de la izquierda en la Figura 10 muestra el aumento del flujo a través del anillo. El cambio de flujo induce una corriente en el anillo acortado que se opone al cambio de flujo, como se muestra.

El anillo de la derecha muestra lo que sucede cuando disminuye el flujo a través del anillo. Ahora la corriente inducida trata de mantener el flujo en el anillo. La mitad inferior de la Figura 10 muestra un tipo de motor con polos sombreados. Las láminas son rectangulares, con un corte para la bobina y otro para el rotor, como se muestra. La bobina se enrolla a través de la ventana rectangular en la chapa de acero.

Construcción del motor del poste de sombra y operación del poste de sombra

FIGURA 10: Construcción de motores de postes de sombra y operación de postes de sombra.

Funcionamiento del motor de polo sombreado

El funcionamiento del motor de polo sombreado rectangular se ilustra en la Figura 11.

visto por primera vez (1) el motor muestra cómo la corriente aumenta en la dirección positiva, como se muestra en la onda sinusoidal en el medio de la figura. Durante este intervalo, la mayor parte del flujo pasa por el centro del rotor y no por los polos sombreados.

En segundo intervalo, la corriente y el flujo se reducen. Por lo tanto, el polo sombreado trata de contener el flujo y la mayor parte del flujo pasa a través de los polos sombreados. Tenga en cuenta que, como resultado, la dirección general del flujo ha cambiado de la esquina superior izquierda a la esquina inferior izquierda.

El proceso continúa en las escenas 3 y 4, y es el resultado del campo semigiratorio, que es suficiente para arrancar y hacer funcionar el motor. La dirección de rotación de un motor de polo sombreado no se puede cambiar desmontando físicamente el motor e invirtiendo la dirección del rotor.

Patrones de flujo en un motor de polo sombreado

FIGURA 11: Patrones de flujo en un motor de polo sombreado.

el es una gran ventaja del motor de polo sombreado es muy barato. Muchos lectores pueden haber comprado un ventilador grande en una tienda de descuento de velocidades múltiples por menos de $15.00.

Dado que el motor de polo sombreado funciona con valores de deslizamiento más altos, el control de velocidad también es muy económico. Recordamos la ecuación del voltaje inducido en una bobina:

${{E}_{rms}}=4.44fN{{phi }_{ max }}$

Control de velocidad del motor de polo sombreado

El voltaje aplicado al motor es constante, por supuesto (o al menos casi). Si se cambiara el número de vueltas en el devanado, el flujo cambiaría en la dirección opuesta. Por lo tanto, la velocidad de un motor de polo sombreado se puede controlar variando el número de voltios por revolución del devanado del estator, como se muestra en la Figura 12.

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El control de velocidad se logra utilizando un devanado con tomas y un interruptor selector como se muestra en la Fig. 12(a). Aumentar el número de vueltas dará como resultado menos voltaje por vuelta y menos flujo; menos flujo significa menos par de la máquina, lo que resulta en un mayor valor de fuerza ropa interior y un ritmo más lento.

Control de velocidad del motor de polo sombreado

FIGURA 12: Control de velocidad del motor de polo sombreado.

La figura 13 es una fotografía del rotor y el estator de un motor de polo sombreado. La Figura 14 es una fotografía de un motor de polo sombreado redondo con seis polos prominentes en el estator.

Rotor y estator de polos sombreados

FIGURA 13: Rotor y estator de polos sombreados.

Motor de polo redondo sombreado

FIGURA 14: Motor redondo de poste sombreado.

motores universales

El motor universal es básicamente un motor de CC diseñado para funcionar con alimentación de CA. Debido a que las bobinas de campo ven corriente alterna, el estator debe estar hecho de láminas al igual que la armadura. La armadura y el campo están conectados en serie, como se muestra en la vista transversal de la Figura 15.

Cuando cambia la polaridad de la corriente, el flujo creado por los dos devanados también cambia de polaridad, lo que da como resultado una rotación unidireccional.

Siguiendo el flujo de corriente en cada vista de la Figura 15 y aplicando la regla de la mano izquierda para motores, se puede ver que la dirección de rotación siempre es en sentido antihorario para esta disposición de devanado en particular.

Motor universal con fuente de CA

FIGURA 15: Motor universal con fuente AC.

El motor universal, como un motor de serie de CC, tiene una velocidad sin carga muy alta, que cae rápidamente a medida que aumenta la carga. La Figura 16 muestra las características de par-velocidad de un motor universal.

La velocidad sin carga puede ser tan alta que la fuerza centrífuga puede separar el motor. Por lo tanto, el motor siempre debe estar conectado a una determinada carga mecánica.

A diferencia del Motor de inducción variaciones, el motor universal no se limita a operar por debajo de la velocidad síncrona. Los motores universales se utilizan en taladros portátiles, sierras, enrutadores, aspiradoras y aplicaciones similares.

Característica par-velocidad de un motor universal

FIGURA 16: Característica velocidad-par de un motor universal.

La dirección de rotación de un motor universal se puede cambiar invirtiendo los polos relativos del rotor y el estator. Esto se logra cambiando las conexiones de las escobillas en el colector para permitir que la corriente invierta su dirección en el rotor y continúe fluyendo en la misma dirección en el estator. La velocidad del motor universal generalmente se controla mediante dispositivos electrónicos.

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