tipos de arranque del motor monofasico

Motor Monofásico
Este tipo de motor es similar al trifásico con rotor en cortocircuito con la diferencia que su estator está
constituido por una sola bobina por lo que el campo magnético que se produce no es giratorio. El campo
de aplicación de estos motores está limitado a pequeñas potencias (excepto en los casos particulares en
que se necesitan potencias relativamente grandes en instalaciones monofásicas, en los cuales se deberá
recurrir a motores monofásicos de gran potencia). Comparativamente, a igual potencia que un motor
trifásico, el monofásico es más costoso y más grande y tiene menor rendimiento.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Hemos visto que al colocar una espira en cortocircuito dentro de un campo magnético giratorio, aquella se
pone en movimiento y comienza a girar siguiendo al campo, sin embargo, en el motor monofásico solo
existe una bobina por lo que el único campo magnético que existirá es un campo alterno, entonces, para
comprender cómo funciona un motor de este tipo necesitamos efectuar un paso adicional.
La secuencia de figuras de la derecha muestra a dos vectores giratorios de idéntica magnitud que se
mueven con igual velocidad angular pero en sentidos opuestos, si observamos la resultante de estos
campos comprobamos que es un vector alterno cuya dirección no cambia (de hecho la demostración
matemática de esta situación es muy sencilla). El razonamiento inverso surge de inmediato: un vector
alterno puede considerarse como compuesto por dos vectores giratorios que se mueven en sentidos
opuestos.
Del análisis anterior surge que un campo alterno B puede ser considerado en realidad como dos campos
giratorios B1 y B2 que se mueven en sentidos contrarios, de manera tal que si colocamos un rotor dentro
del campo alterno este tendrá la posibilidad de comenzar a girar siguiendo a alguno de ellos. Todo lo que
se necesita es un impulso inicial que lo ponga en marcha en uno u otro sentido, tal impulso puede
hacerse a mano (lo cual, obviamente, es muy peligroso) o con la ayuda de fuerzas auxiliares creadas por
dispositivos que posee el motor a tal efecto. Tal fuerza de arranque es necesaria solo durante el breve
lapso de tiempo que necesita el rotor para comenzar a girar por si solo y, en general, se dispone de
mecanismos manuales o automáticos que desconectan los sistemas de arranque una vez que el motor
está en movimiento.
PARTES DEL MOTOR MONOFASICO
Eje con orificio de aspiración: La función del compresor frigorífico es aspirar el gas y comprimirlo. El
orificio de aspiración está situado en el extremo del eje del rotor, estando hueco el eje y comunicando con
la cámara de compresión a través del eje. Este tiene un solo punto de apoyo en la parte superior.
Tubo de salida del gas comprimido: El gas sale de la cámara de compresión a una mayor presión,
ocupando un menor volumen. Por eso el diámetro del tubo es mucho más pequeño.
Rotor: El rotor del motor es en jaula de ardilla.
Puntos de sujección: El motor está suspendido de tres puntos, mediante un resorte en cada punto de
anclaje por las vibraciones en el arranque.
Devanado principal: El devanado principal, también llamado de trabajo, está formado por dos partes
para formar dos polos, con varias bobinas instaladas concéntricamente.
Devanado auxiliar de arranque: El devanado de arranque solo está conectado un momento durante el
arranque, después del arranque queda desconectado.
Cables de conexión: El motor tiene dos devanados, dos de sus extremos están unidos, por eso
solamente tenemos 3 cables de alimentación.
Chapa magnética: La carcasa del motor sirve de sujección de las bobinas y cierran el circuito del flujo
magnético, se construye con chapas aisladas entre sí para disminuir las corrientes parásitas
CONEXIONES Y ARRANQUE DE MOTORES MONOFASICOS
Como hemos visto en un análisis previo, un conjunto de tres bobinas desplazadas 120º en el espacio, al
que se le aplica un conjunto de tensiones trifásicas, produce un campo magnético rotante. Sin embargo,
este análisis no se limita a conjuntos trifásicos, y es relativamente simple comprobar que, si se aplican
dos tensiones desfasadas en el tiempo a dos bobinas desplazadas en el espacio, se obtendrá como
resultado un campo giratorio (de hecho, es posible verificar esto experimentalmente poniendo en
movimiento un motor trifásico con solo dos fases).
Esto sugiere que será suficiente con agregar una segunda bobina alimentada con una tensión adecuada
(desfasada con respecto a la principal) para contar con un pequeño campo giratorio que ponga al rotor en
movimiento, siguiendo a uno de los campos rotantes.
Básicamente, todos los motores monofásicos se constituyen de ésta manera: poseen una bobina principal
o fase principal encargada de dar toda la potencia que se necesita en el eje, una bobina secundaria o fase
auxiliar, orientada de distinta manera que la primera y que, junto a ésta produce la fuerza que pone en
marcha al motor y un sistema de arranque que se encarga de producir una tensión distinta de la de la red
para la bobina secundaria.
Para comprender el funcionamiento del sistema de arranque debemos considerar que el campo
magnético generado por una bobina se encuentra en fase con la corriente y que el ángulo de fase de esta
respecto de la tensión dependerá de la impedancia de la bobina o del circuito en el que esta se encuentra.
Supongamos que la fase principal es puramente inductiva, en ese caso el campo que ésta genera estará
atrasado 90º con respecto a la tensión. Si la fase auxiliar tuviera una impedancia con una importante
componente resistiva, el atraso del campo con respecto a la tensión de alimentación sería menor que 90º
(de hacho puede ser mucho menor e inclusive próximo a 0º) con lo cual se contaría con las condiciones
para la obtención del campo rotante. Otra forma de lograr el desfasaje, muy utilizada porque no introduce
componentes resistivos en el circuito, con las pérdidas que estos implican, es el agregado de un capacitor
en serie con la fase auxiliar.
La ventaja del arranque por capacitor es su elevada cupla inicial mientras que el otro mecanismo permite,
invirtiendo la forma en que se efectúan las conexiones de las fases a la red, invertir el sentido de giro del
rotor, las figuras muestran, esquemáticamente, estas conexiones.
Una vez que el motor está en marcha, la fase auxiliar puede desconectarse o no, el mejor funcionamiento
se logra cuando se la desconecta puesto que se deja trabajando solo al campo principal que es el que
desarrolla la potencia en el eje. Para desconectar la fase auxiliar puede utilizarse un método manual o
bien, lo que es más habitual, un método automático, el sistema automático más utilizado es un interruptor
que se acciona por fuerza centrifuga el cual se ajusta 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 la corriente del estator disminuye a medida que el motor aumenta su velocidad (tal como
se describió para el motor trifásico), esta corriente actúa sobre un dispositivo electromecánico (relé o
contactor) que es el encargado de desconectar la fase auxiliar.
TIPOS DE ARRANQUE DEL MOTOR MONOFASICO
Para que arranque el motor hay que lograr un campo giratorio, se colocar un bobinado a 90°
T = K.F m ma.F mm2.sen α.sen β
sen α: ángulo geométrico entre F1 y F2.
sen β: ángulo de desfasaje entre los flujos de los bobinados.
en lo posible α = 90°
Las dos corriente deben tener distintas impedancias para lograr un desfasaje en el flujo.
Si:
α = 90° ® sen α = 1
β ≈ 90° ® sen β ≈ 1
T máximo = K.F m ma.F mm2
TIPOS:
1 - Inductivo - resistivo
2 - Capacitivo:
2.1 - Capacitivo de arranque
2.2 - Capacitivo permanente
2.3 - Arranque + permanente
1 - Inductivo - Resistivo (o motor de fase partida)
Consta de un interruptor centrífugo.
El arrollamiento de la bobina principal es muy grueso,es muy inductivo.
El arrollamiento de la bobina auxiliar es más fino que el anterior, es más resistivo.
Las bobinas tienen distinta impedancia.
β = φ principal- φ auxiliar
β @ 40/60°
T = K.I principal.sen β
Presenta la desventaja que la corriente de arranque es elevada
La n de desconexión es aproximadamente el 70/80 % de la n de sincronismo
2.1 - Arranque capacitivo
El capacitor debe ser tal que la corriente auxiliar adelante aproximadamente 90° con respecto a la
corriente principal.
Comparado con el arranque inductivo resistivo:
Mayor par de arranque
Menor corriente de arranque
Menor desfasaje de la corriente con la tensión
Mejor cos φ
T = K.I auxiliar.F principal.sen α.sen β
Desventajas:
Ruidoso, dos frecuencias.
El capacitor no soporta grandes corrientes.
φ arranque = φ principal + φ auxiliar
2.2 - Arranque con capacitor permanente
Adaptación:
- La bobina auxiliar trabaja siempre junto con un capacitor.
- Menor ruido.
C1: @40/50 μ F
C2: capacitor permanente @2,5 μ F Proporciona el campo elíptico, trabajando en forma bifásica.
Comparado:
Más caro.
Los motores vistos hasta aquí trabajan como máximo a 1,5 hp.