MOTORES ELÉCTRICOS

MOTOR MONOFÁSICO DE FASE PARTIDA

Principio de aplicación:

En este tipo de motor se distinguen 4 partes principales:

1. La parte giratoria: el rotor

2. La parte fija que crea el campo magnético inductor: el estator

3. Dos placas o escudos terminales, sujetos a la carcasa del estator mediante tornillos o pernos.

4. Un interruptor centrífugo

Este tipo de motores se define como: “Motor de inducción monofásico provisto de un arrollamiento auxiliar o de arranque desplazado magnéticamente respecto al arrollamiento principal o de trabajo y conectados en paralelo entre sí”. El objeto del arrollamiento auxiliar es conseguir el arranque del motor, para ello, es preciso que los flujos magnéticos engendrados por los dos arrollamientos del motor estén desplazados en el espacio y en el tiempo. La primera condición se cumple disponiendo geométricamente cada arrollamiento en posición adecuada respecto al otro.

Figura 1: Arrollamiento auxiliar

La segunda se logra variando la resistencia y la reactancia del arrollamiento auxiliar.

De las cuatro partes principales que constituyen este tipo de motor, podemos indicar que el rotor, es un rotor de jaula de ardilla. En cuanto al estator, se compone, al igual que los trifásicos, de una carcasa dentro de la cual se dispone el núcleo magnético a base de chapas de acero al silicio para reducir las pérdidas magnéticas. En el núcleo magnético del estator se disponen los bobinados de arranque y trabajo indicados anteriormente.

El interruptor centrífugo, es un interruptor especial que se monta en el interior del motor cuya función es desconectar el bobinado de arranque cuando el motor ha alcanzado una velocidad cercana a la nominal (0,8*n).

Este interruptor está cerrado a motor parado y cuando el rotor alcanza la velocidad predeterminada se desplaza, por la acción de la fuerza centrífuga, desconectando el bobinado de arranque. Cuando el motor se para o disminuye su velocidad por debajo de la preestablecida el interruptor se vuelve a cerrar.

La inversión de un motor monofásico de fase partida se consigue conmutando las conexiones del bobinado de arranque respecto del de trabajo.

A fin de conseguir un mejor par motor y variar la reactancia en el arranque a los motores monofásicos de fase partida se les suele incorporar un condensador en serie con el devanado de arranque. Este condensador puede utilizarse únicamente para el proceso de arranque o bien permanecer conectado permanentemente en cuyo caso ya no se suele incorporar el interruptor centrífugo que actualmente está en desuso.

Figura 2: Diagrama de construcción

Gama de potencias y principales aplicaciones:

Fueron de los primeros motores monofásicos usados en la industria y aun permace su aplicación en forma popular. Estos motores se usan en: maquinas, herramientas, ventiladores, bombas, lavadoras, secadoras y una gran variedad de aplicaciones; la mayoría de ellos se fabrican en el rango de 1/30 (24.9 W) a ½ HP (373 W).

Ventajas:

-El principio de un motor eléctrico es siempre crear un movimiento de rotación a partir de las fuerzas de atracción y repulsión magnética. Los motores de corriente alterna se pueden construir de una forma más simple que en los motores de corriente continúa debido a que el cambio periódico de polaridad ocurre de todas formas, y no tiene que ser generado dentro de la máquina.

Desventajas:

-Incapacidad de funcionar a velocidades bajas.

-El motor de rotor bobinado, a diferencia de uno de imán, tiene el problema en que el embobinado necesita una corriente circulando a través de él para que se genere un campo magnético, con lo cual se provoca un desgaste tanto en el embobinado con en el aislamiento. El de imán no tiene este problema.

-Los motores con imanes tienen limitaciones en cuanto a la potencia del motor, por la debilidad del imán.

MOTOR DE POLOS SOMBREADOS:

Principio de operación:

En este tipo de motores el rotor es del tipo jaula de ardilla y el estator tiene polos salientes, cada polo está provisto de su propia bobina de excitación, en este tipo de motores el flujo magnético se desarrolla de una forma distinta que en los motores con dos devanados (Auxiliar y principal). Un polo es un polo magnético que esta físicamente dividido o seccionado y que tiene pequeños segmentos rodeando con una bobina “sombreada” en corto circuito.

La corriente alterna de la alimentación monofásica que circula a través del devanado de campo, produce un flujo alterno, parte del flujo a través de cada polo se eslabona con la bobina sombreada; esta bobina produce el flujo en la posición sombreada para pasar por detrás de la porción de polo “no sombreada” esto da un efecto, un movimiento de flujo a través de la cara del polo, y bajo la influencia de este flujo en movimiento, se desarrolla al par de arranque.

Tan pronto como el rotor inicia su rotación bajo la influencia del par de arranque, se crea un par adicional creado por la acción del motor de inducción monofásico. Por lo tanto, el motor se acelera a una velocidad ligeramente debajo de la velocidad síncrona y opera como un motor de inducción monofásico. El par de arranque de un motor de polos sombreados es muy pequeño y por lo tanto se usa solo para accionar pequeños ventiladores, relojes, eléctricos, secadores de pelo y otras aplicaciones similares, por lo general sus capacidades se encuentran debajo de 40 watts (0.05HP),

Figura 3: Apariencia general de un motor de polos sombreados

Figura 4: Diagrama de construcción de un motor de polos sombreados

Gama de potencias y principales aplicaciones:

El par de arranque de un motor de polos sombreados es muy pequeño y por lo tanto se usa solo para accionar pequeños ventiladores, relojes, eléctricos, secadores de pelo y otras aplicaciones similares, por lo general sus capacidades se encuentran debajo de 40 watts.

Ventajas:

- La principal ventaja de estos motores es su simplicidad de construcción, su confiabilidad y su robustez, además, tienen un bajo costo.

- no requieren de partes auxiliares (capacitores, escobillas, conmutadores, etc.) o partes móviles (switches centrífugos). Esto hace que su mantenimiento sea mínimo y relativamente sencillo.

Desventajas:

-Tienen un par de arranque muy bajo.

-Su factor de potencia es muy pobre.

MOTORES DE INDUCCIÓN-REPULSIÓN

Figura A: Figura C Figura B

Figura 5: Representación esquemática de un motor de arranque por repulsión.

Principio de operación:

Si el motor está parado. Si se suprimen las bobinas AA', como es el caso de la figura (A), el flujo alternante Φ producido por la bobina de excitación BB' induciría fuerzas electromotrices en los conductores del inducido.

En la figura (A), las cruces y puntos indican los sentidos de las fuerzas electromotrices inducidas durante el cuarto de ciclo en que el flujo aumenta, determinándose dicho sentido por la Ley de Lenz.

Cada una de estas fuerzas electromotrices tendrá sentido inverso durante el cuarto de ciclo siguiente, pero en todo instante yendo de una a otra escobilla a través del arrollamiento del inducido, por cualquiera de las dos trayectorias, se encontrará igual número de cruces que de puntos y, por consiguiente no hay fin resultante a través de las escobillas y no circulará corriente en el conductor x del corto circuito ni en el arrollamiento del inducido. De ello cabe deducir que cualquier corriente que circule por el inducido cuando el motor está en reposo se debe únicamente a la acción de las bobinas AA'.

La figura (C), representa las bobinas AA' actuando solas y se ha dibujado, lo mismo que en la figura anterior, para el cuarto de ciclo durante el cual el flujo está aumentando. Estas dos figuras son idénticas salvo la posición de las escobillas respecto a los polos.

La figura (B), como de una escobilla a otra a través del arrollamiento del inducido, las fuerzas electromotrices encontradas son todas del mismo sentido y, por consiguiente, circulará una corriente grande por el inducido y por el conductor x del corto circuito. Sin embargo, la reacción entre esta corriente y los polos AA' no produce un par neto, porque debajo de cada polo la mitad de los conductores transporta corriente en un sentido, mientras que la otra mitad la transporta en sentido opuesto.

Si actúan ambos conjuntos de bobinas a la vez, como en la figura (A), la corriente producida por el inducido en las bobinas AA' desarrolla un potente par motor al reaccionar con el campo magnético de los polos BB'. Cuando el motor adquiere velocidad, actúa un dispositivo centrífugo y empuja contra los extremos de las delgas del colector, cortocircuitando así todas las bobinas del inducido. El motor funciona entonces como un motor de inducción monofásico de jaula de ardilla.

En otra disposición del motor de repulsión-inducción, el rotor lleva una jaula de ardilla ordinaria además del arrollamiento del tambor y el colector. Esto hace innecesario dotarlo de un dispositivo para cortocircuitar las delgas del colector. El par de arranque del motor de repulsión-inducción es, como mínimo, 3,5 veces el correspondiente a plena carga.

En la figura (A), el estator tiene aparentemente cuatro polos salientes, pero en el instante representado, A' y B' son polos norte mientras que A y B son polos sur. El campo resultante forma, por consiguiente, un ángulo de 45º por la vertical que pasa por ambas escobillas.

El campo resultante lo produciría igualmente un solo par de polos con su eje magnético común formando el mismo ángulo de 45º, y de hecho el estator se construye realmente así. Además, en la práctica, los polos no son salientes y están producidos por un solo arrollamiento monofásico distribuido en las ranuras de un núcleo del estator que es el mismo núcleo de cualquier motor de inducción. Únicamente difiere el rotor, cuya característica esencial es que la línea que pasa por ambas escobillas a deformar, aproximadamente un ángulo de 45º por el campo producido por las bobinas del estator.

Figura 6: Diagrama de construcción de un motor de inducción-repulsión.

Gama de potencia y principales aplicaciones:

Los motores de inducción-repulsión se aplican donde se requiere arrancar cargas pesadas sin demandar demasiada corriente. Se fabrican de 1/2 HP hasta 20 HP, y se aplican con cargas típicas como: compresores de aire grandes, equipo de refrigeración, etc.

Ventajas:

-Fuerte par de arranque.

-Buena regulación de la velocidad.

-La rotación se invierte de la misma forma que para el motor de repulsión.

MOTOR UNIVERSAL

Principio de operación:

Del motor universal es parecido al del motor de continua, en el que el colector de delgas al girar producía un cambio de polaridad en el rotor con el que continuamente se producía una repulsión de los polos del rotor y el estátor. En un motor universal cuando lo alimentamos de la red, tenemos que el estátor está alimentado con una corriente alterna AC, para que se produzca la repulsión de los polos del rotor y estátor, los polos del rotor han de estar alimentados de forma adecuada en función de la alimentación de los polos del estátor y esto se consigue con el colector de delgas de forma similar al motor de corriente continua alimentando las bobinas del rotor que están ligeramente giradas respecto de las del estátor con la misma corriente que las bobinas del estator produciéndose una repulsión máxima en función del número de bobinas o pares de polos del rotor.

Figura 7: Diagrama de construcción de un motor universal

Gama de potencia y principales aplicaciones:

El motor universal, es un motor capaz de trabajar tanto en corriente continua DC como en corriente alterna AC, su aplicación principal es para herramientas portátiles debido a su bajo coste, su reducido tamaño, su poco peso y que pueden trabajar en corriente alterna (AC 50 Hz), se construyen para potencias menores a los 0.5 CV (caballos vapor)

Ventajas:

Las ventajas de este motor son grandes pares de arranque y elevadas velocidades de rotación cuando se alimentan con excitación en serie (características semejantes al motor de continua con excitación en serie),

Desventajas:

Sus desventajas es q necesitan mantenimiento (cambio de escobillas) aunque en aplicaciones domesticas no se suele llevar a cabo este mantenimiento, se dimensionan las escobillas hasta el fin de la vida del electrodoméstico.

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