Como los requisitos de energía de los sistemas de carga única suelen ser pequeños, todos nuestros hogares y oficinas se suministran únicamente con una fuente de CA monofásica. Para obtener las condiciones de trabajo adecuadas con este suministro monofásico, se deben usar motores compatibles. Además de ser compatible, los motores tienen que ser económicos, fiables y fáciles de reparar. Todas estas características se pueden encontrar fácilmente en un motor de inducción monofásico. Al igual que 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 el par se produce debido a la inducción de la electricidad provocada por los campos magnéticos alternos. Motores de inducción monofásicos son de diferentes tipos según sus condiciones de partida y diversos factores. Son-
1). Motores de fase dividida.
- Motores de arranque por resistencia.
- Motores de arranque por capacitancia.
- Motor de condensador dividido permanente.
- Motor de condensador de dos valores.
2). Motores de inducción de polos sombreados.
3). Motor de inducción de arranque por reluctancia.
4). Repulsión –arranque del motor de inducción.
Construcción de motor de inducción monofásico
Las partes principales de un motor de inducción monofásico son el estator, rotor, Bobinados . El estator es la parte fija del motor al que se alimenta CA. El estator contiene dos tipos de bobinados. 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.
Como Suministro de A.C. se utiliza para el funcionamiento de motores de inducción monofásicos, se deben tener en cuenta ciertas pérdidas tales como: pérdida de corriente parásita, pérdida de histéresis. Para eliminar la pérdida de corrientes parásitas, el estator está provisto de un estampado laminado. Para reducir las pérdidas por histéresis, estos estampados se suelen construir 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 uniforme del motor, al evitar el bloqueo magnético del estator y el rotor, las ranuras están sesgadas en lugar de ser paralelas.
Los conductores del rotor son las barras de aluminio o cobre, se colocan en las ranuras del rotor. Los anillos terminales hechos de aluminio o cobre cortocircuitan eléctricamente los conductores del rotor. En este motor de inducción monofásico, anillos colectores y conmutadores no se utilizan, por lo que su construcción se vuelve muy simple y fácil.
Circuito equivalente de motor de inducción monofásico
Basado en la teoría del campo giratorio doble, se puede dibujar el circuito equivalente del motor de inducción monofásico. El circuito se dibuja en dos posiciones: condición de rotor parado, condición de rotor bloqueado.
El motor con el rotor bloqueado actúa como un transformador con su devanado secundario en cortocircuito.
circuito equivalente de motor de inducción monofásico
En la condición de rotor parado, dos campos magnéticos giratorios son de dirección opuesta con magnitudes igualmente divididas y aparecen como conectados en serie entre sí.
Circuito de motor de inducción monofásico en condición de rotor parado
Principio de funcionamiento del motor de inducción monofásico
El devanado principal de los motores de inducción monofásicos se alimenta con una corriente CA monofásica. Esto produce un flujo magnético fluctuante alrededor del rotor. Esto significa que a medida que cambia la dirección de la corriente de CA, cambia la dirección del campo magnético generado. Esta no es una condición suficiente para provocar la rotación del rotor. Aquí se aplica el principio de la teoría del campo giratorio doble.
Según la teoría del campo giratorio doble, un solo campo alterno se debe a la combinación de dos campos de igual magnitud pero que giran en la dirección opuesta. La magnitud de estos dos campos es igual a la mitad de la magnitud del campo alterno. Esto significa que cuando se aplica CA, se producen dos campos de media magnitud con magnitudes iguales pero que giran en direcciones opuestas.
Entonces, ahora hay una corriente que fluye en el estator y un campo magnético que gira en el rotor, por lo tanto Ley de Faraday de inducción electromagnética 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 fuerza en las barras del rotor. Pero según la teoría del campo giratorio doble, hay dos campos magnéticos con la misma magnitud pero que giran en la dirección opuesta. Por tanto, se producen dos vectores de fuerza de igual magnitud pero de dirección opuesta.
Por lo tanto, estos vectores de fuerza, como son de la misma magnitud pero en dirección opuesta, no hacen que el rotor gire. Por lo tanto, los motores de inducción monofásicos no son de arranque automático. El motor simplemente zumba en esta condición. Para evitar esta situación y hacer girar el rotor, la fuerza de arranque debe aplicarse para un motor monofásico. A medida que 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 propósito.
Métodos de arranque del motor de inducción monofásico
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 propósito. El devanado auxiliar está conectado en paralelo a un condensador. Cuando el condensador está encendido, similar al devanado principal, girando dos campos magnéticos de la misma magnitud pero en dirección opuesta se observan en el devanado auxiliar.
A partir de estos dos campos magnéticos del devanado auxiliar, uno cancela 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 único campo magnético giratorio de gran magnitud. Esto produce fuerza en una dirección y, por lo tanto, hace girar el rotor. Una vez que el rotor comienza a girar, gira incluso si el condensador está apagado.
Existen diferentes métodos de declaración de motores de inducción monofásicos. Por lo general, estos motores se eligen en función de sus métodos de arranque. Estos métodos se pueden clasificar como
- Arranque en fase dividida.
- Arranque con polo sombreado.
- Arranque del motor de repulsión
- Comienzo de la renuencia.
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 resistivos de fase dividida.
- Motores de condensador de fase dividida.
- Los condensadores arrancan y hacen funcionar motores.
- Motor con condensador.
Motor de arranque por condensador de inducción monofásico
Esto también se denomina motor de fase dividida con condensador. 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 continúa acelerando hasta que alcanza la velocidad normal.
Las potencias nominales de los motores de arranque por condensador oscilan entre 120 W y 750 W. Estos motores suelen optar por aplicaciones como Frigoríficos, Aires acondicionados, etc. por su elevado par de arranque.
Aplicaciones del motor de inducción monofásico
Estos motores se utilizan en ventiladores, refrigeradores, acondicionadores de aire, aspiradoras, lavadoras, bombas centrífugas, herramientas, pequeños aparatos agrícolas, sopladores, etc. Estos se utilizan principalmente para dispositivos de baja potencia pero velocidad constante, como herramientas y maquinaria agrícola donde suministro trifásico no está disponible. Los motores de 1/400 kW a 1/25 kW se utilizan en juguetes, secadores de pelo, etc.
Entonces, básicamente, usamos una fase motores de inducción en nuestra vida diaria con frecuencia. Estos motores son fáciles de reparar. Sin embargo, existen algunas desventajas en estos motores. ¿Cuál de las desventajas de estos motores ha encontrado? ¿Puedes nombrar algunos de ellos?
Fuente de imagen: Circuitos de motores de inducción monofásicos
