Motores  monofásicos  de inducción
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Motores monofásicos de inducción

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Es un aporte de los estudiantes del Instituto Superior Tecnologico Carlos Cisneros . Realizado por : Carlos Morocho .

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    Motores  monofásicos  de inducción Motores monofásicos de inducción Document Transcript

    • MOTORES MONOFÁSICOS DE INDUCCIÓNIntroducción .Los motores monofásicos de inducción si bien no tienen representación a nivel industrial, sique la tienen a nivel doméstico y en el sector servicios. Casi todos los frigoríficos y expositoresde frío comerciales de los supermercados están accionados por compresores cuyos motoresson monofásicos; lo mismo que las lavadoras domésticas; portones de garajes, etc.Podemos considerarlos los hermanos pequeños del trifásico puesto que comparten con ellos lasencillez del conexionado y el principio de funcionamiento; sin embargo no se puedencomparar en rendimiento energético ni en potencia. Veremos en este tema los: Motores de fase partida. Motores de fase partida de arranque por condensador. Motores con condensador de trabajo. Motores de dos condensadores. Motores de espira de sombraMotores de fase partida .Principio de funcionamiento .En principio si partimos del concepto de motor de inducción y construimos un motormonofásico de inducción con rotor de jaula de ardilla, obtendríamos una máquina cuya curvade par sería la siguiente .
    • Resulta evidente que el motor no tiene par de arranque y por tanto no podría vencer en vacíoni sus propios rozamientos. Esto es lógico porque un devanado monofásico recorrido por unacorriente alterna, no produce el campo giratorio necesario.Entonces como producir un campo magnético giratorio a partir de una red monofásica ? La respuesta es obtener un campo bifásico a partir de 2 devanados desfasados 90º enel espacio y recorridos por corrientes también desfasadas 90º. Estos devanados se llaman:Principal o de funcionamiento (RUN): ocupa 2/3 de las ranuras y presenta alta reactancia ybaja resistencia (Z muy inductiva).Auxiliar o de arranque (START): ocupa 1/3 de las ranuras y presenta baja reactancia y altaresistencia (Z poco inductiva).
    • Estos devanados se conectan en paralelo y se alimentan a la tensión de red (230 V),obteniéndose un desfase entre las corrientes del orden de 30º y no de los 90º necesarios. Poreste motivo el campo giratorio se encuentra deformado, obteniendo un motor con muy bajopar de arranque, mal rendimiento, par inestable ante variaciones de carga y altas vibraciones.Se usan en frigoríficos domésticos de pequeña potencia.Motores de fase partida de arranque por condensador .Como acabamos de ver el motor de fase partida tiene muy poco par de arranque, lo que limitamuchísimo su utilización. La solución pasa por mejorar el campo giratorio y para ello lascorrientes de los devanados deben ser lo más parecidas posible en el arranque y estardesfasadas en el arranque un valor próximo a 90º (90º sería ideal). Para ello podemos conectarun condensador en serie con el devanado de arranque, de forma que la intensidad de estedevanado (IA) adelanta respecto a V y se desfasa mucho con respecto a IP. El par de arranqueaumentó notablemente y este motor se llama motor de fase partida con condensador dearranque.Una vez alcanzada la velocidad de régimen, el devanado auxiliar debe desconectarse mediantealguno de los procedimientos que veremos en un apartado posterior.
    • En la siguiente figura puedes ver las curvas de par y la evolución del punto de funcionamientoen un arranque.
    • Motor con condensador permanente o de trabajo .Este motor presenta dos devanados iguales (igual resistencia), pero en unos de ellos seconecta un condensador en serie, calculado para que en el punto nominal del motor, lascorrientes de los devanados sean los más parecidas posibles y su desfase sea próximo a 90º.De esta forma el campo giratorio es casi perfecto y el motor se comporta a plena carga con unpar muy estable y un buen rendimiento.Sin embargo en el arranque, la capacidad del condensador es insuficiente y el par de arranquees bajo, luego este motor solo es de aplicación ante cargas de bajo par de arranque(compresores de instalaciones frigoríficas con tubo capilar y bombas centrigugas de fluidos).En la siguiente imagen puedes ver un circulador de ACS (bomba centrífuga) de la marca ROCA ysus características técnicas.
    • En la siguiente figura puedes ver la curva de par de estos motores, observa el bajo par dearranque.En este motor ten en cuenta que el condensador de trabajo no se desconecta.
    • Motor con dos condensadores .En aplicaciones más exigentes, en las cuales el par de arranque debe ser mayor, elcondensador deberá tener más capacidad para que el par de arranque sea el suficiente. Estose puede conseguir con dos condensadores: Un condensador permanente siempre conectado en serie con uno de los devanados. Un condensador de arranque, conectando en paralelo (la capacidad equivalente es la suma de ambos) con el permanente en el momento del arranque, para aumentar la capacidad, y que luego será desconectado.La secuencia de funcionamiento:1.- Se produce el arranque (punto 0) con ambos condensadores en paralelo (se suman lascapacidades) obteniendo alto par de arranque.2.- Cerca del punto de funcionamiento del motor, se elimina el condensador de arranque(punto 1).3.- El motor evoluciona hasta el punto 2 solo con el condensador permanente.
    • De esta forma se consigue alto par de arranque, estabilidad en el par y buen rendimiento.Para eliminar el condensador se utilizan, en función del tipo de motor: Interruptores centrífugos: conforme la velocidad se aproxima a la nominal (un 80 % aprox), abren un contacto desconectando el arranque . Relés de intensidad (típicos de compresores de frío): la bobina del relé se conecta en serie con el devanado principal. Cuando la intensidad se aproxima a la nominal (un 80 % aprox), significa que el motor ya esta “lanzado” y el contacto del relé se abre desconectando arranque .
    • Ejemplos de motores monofásicos.
    • VENTAJAS DE MOTORES CON ARRANQUE POR CONDENSADORLa ventaja del arranque por capacitor es su elevada cupla inicial mientras que el otromecanismo permite, invirtiendo la forma en que se efectúan las conexiones de las fases a lared, invertir el sentido de giro del rotor, las figuras muestran, esquemáticamente, estasconexiones.Una vez que el motor está en marcha, la fase auxiliar puede desconectarse o no, el mejorfuncionamiento se logra cuando se la desconecta puesto que se deja trabajando solo al campoprincipal que es el que desarrolla la potencia en el eje. Para desconectar la fase auxiliar puedeutilizarse un método manual o bien, lo que es más habitual, un método automático, el sistemaautomático más utilizado es un interruptor que se acciona por fuerza centrifuga el cual seajusta de manera tal que sus contactos se abren cuando el rotor alcanza la velocidad adecuada(el 75% de la velocidad nominal), otro sistema automático aprovecha el hecho de que lacorriente del estator disminuye a medida que el motor aumenta su velocidad (tal como sedescribió para el motor trifásico), esta corriente actúa sobre un dispositivo electromecánico(relé o contactor) que es el encargado de desconectar la fase auxiliar.Motores de espira de sombraSon motores de muy pequeña potencia cuyo uso es muy limitado. La interacción entre elcampo magnético pulsante principal y los campos creados por la corrientes inducidas en las“espiras de sombra”, produce un débil y deformado campo giratorio, capaz de producir elarranque del motor. El inducido es un pequeño rotor de jaula de ardilla .
    • Comparación entre motores monofásicos de inducción Estabilidad del par a Par de plena carga y Rendimiento arranque vibracionesFase partidaFase partida arranquecon condensadorCondensadorpermanenteCondenadorpermanente y dearranqueProtección de los motores monofásicosProtección frente a cortocircuitosAl igual que en los motores trifásicos, debe realizarse mediante un interruptormagnetotérmico convencional, en este caso de dos polos. No suelen utilizarse guardamotores.
    • Protección frente a sobrecargasEn motores pequeños (inferiores a 1 CV), es habitual que el fabricante incluya internamente unbimetal de tal forma que por él circule la intensidad total del motor. Ante una sobrecarga elbimetal desconecta al motor de la red. En la siguiente figura puedes ver la conexión delbimetal (klixon) en un motor de fase partida de arranque por condensador. Obviamente debeinstalarse un magnetotérmico para proteger frente a cortocircuitos.Para motores de mayor potencia, los fabricantes recomiendan utilizar relés térmicosexteriores.
    • Protección mediante relé térmico exteriorNormalmente los relés térmicos se fabrican tripolares. Ante ausencia de intensidad en una fase(una lámina bimetálica no se calienta), el mecanismo disparo se activa, produciendo ladesconexión del motor. Por tanto en motores monofásicos, para que las 3 láminas bimetálicastengan intensidad, debe de conectarse el térmico como indica la figura.
    • ELEMENTOS DE UN MOTOR MONOFÁSICO DE INDUCCIÓN