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Motor Monofásico Asincrónico

Comparado con el trifásico:

Más ruidoso

Menor rendimiento

Menor cos φ

No tiene cupla de arranque

Consta de:

Una sola bobina

Rotor tipo jaula de ardilla

Funcionamiento:

Una vez conectado no gira, necesita un movimiento inicial para salir del punto de inestabilidad.

Al circular corriente aparece un campo magnético en el eje de la bobina.

Φ = Φ×cos ω·t → Fórmula de Euler para el campo magnético

Un campo oscilante se transforma en dos campos giratorios y opuestos.

Gráfico de la cupla en función de la velocidad
Gráfico de la cupla en función de la velocidad

Ecuación del campo oscilante

Campo directo → Ecuación del campo magnético directo

Campo inverso → Ecuación del campo magnético inverso

Gráfico de los campos magnéticos opuestos
Gráfico de los campos magnéticos opuestos

Este campo se divide en dos campos opuestos de 50 ciclos cada uno.

La cupla resistente es producto de una cupla directa y una inversa.

Tmotríz = Tdirecto - Tinverso

Tmotríz = K·I·Φ

Ecuación de la cupla resistente

El campo giratorio resultante es elíptico.

Siendo f1 la frecuencia de la red, para el primario:

n5 = 60·f1/p

f1 = n5·p/60

Para el secundario:

f2 directa = (n5·p/60)·(n5 - n)/n5

f2 directa = s·f1

Frecuencia muy pequeña.

f2 inversa = (n5·p/60)·(n5 + n)/n5

f2 inversa = f1·(n5 + n)/n5

f2 inversa = f1·(1 + n/n5)

Pero:

n/n5 = 1 - s

f2 inversa = f1·(1 + 1 - s)

f2 inversa = f1·(2 - s)

Frecuencia prácticamente el doble que la de red.

Tipos de Arranque

Para que arranque el motor hay que lograr un campo giratorio, se coloca un bobinado a 90°

T = K·Fm ma·Fmm2·(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

Tmáximo = K·Fm ma·Fmm2

1) Inductivo - resistivo

2) Capacitivo:

a) Capacitivo de arranque

b) Capacitivo permanente

c) 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.

Circuito básico del arranque inductivo - resistivo de un motor monofásico
Circuito básico del arranque inductivo - resistivo de un motor monofásico

Gráfico del arranque inductivo - resistivo de un motor monofásico
Gráfico del arranque inductivo - resistivo de un motor monofásico

β = φprincipal - φauxiliar

β ≈ 40/60°

T = K·Iprincipal·sen β

Gráfico de la cupla en función de la velocidad
Gráfico de la cupla en función de la velocidad

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·Iauxiliar·Fprincipal·(sen α)·(sen β)

Desventajas:

Ruidoso, dos frecuencias.

El capacitor no soporta grandes corrientes.

Circuito básico del arranque capacitivo de un motor monofásico
Circuito básico del arranque capacitivo de un motor monofásico

Gráfico de la corriente en función de la tensión en el arranque capacitivo de un motor monofásico
Gráfico de la corriente en función de la tensión en el arranque capacitivo de un motor monofásico

φarranque = φprincipal + φauxiliar

2.3. Arranque con capacitor permanente

Adaptación:

C1: ≈40/50 µF

C2: capacitor permanente ≈2,5 µF Proporciona el campo elíptico, trabajando en forma bifásica.

Comparado:

Más caro.

Circuito básico del arranque con capacitor permanente de un motor monofásico
Circuito básico del arranque con capacitor permanente de un motor monofásico

Los motores vistos hasta aquí trabajan como máximo a 1,5 hp.

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