Tipos de motores de inducción monofásicos | Diagrama de cableado del motor de inducción monofásico

Un motor de CA (corriente alterna) es un dispositivo electromecánico que convierte la energía eléctrica en movimiento mecánico mediante el uso del electromagnetismo y el cambio de la frecuencia y los voltajes producidos por la compañía eléctrica o el controlador del motor.

Los motores de corriente alterna están en el centro del consumo eléctrico en el mundo porque hacen mucho y con muy poca intervención humana. El motor de corriente alterna es, con mucho, el motor más fácil y barato que se utiliza en la industria.

Fig.1: Estator y Rotor del Motor

Son muy pocas las piezas que componen un motor de CA, siempre que se mantengan dentro de sus características de funcionamiento pueden llegar a funcionar hasta 100 años con muy poco mantenimiento aquí y allá. Las partes principales del motor de CA son el rotor y el estator, como se ve en la figura 1.

El rotor es una parte giratoria del motor de CA que se apoya en un conjunto de rodamientos para permitir una rotación impecable alojados en el interior de las campanas finales. Los cojinetes se introducen a presión en el conjunto de campanas de extremo que se llenan con un lubricante para permitir un movimiento fluido.

El estator es la parte fija o estacionaria del motor en la que se fijan las campanas de extremo y los devanados se envuelven alrededor de las láminas de hierro laminado que crea un campo giratorio electromagnético cuando la bobina se energiza.

Los motores son componentes electromecánicos muy versátiles porque pueden ser dimensionados, configurados y construidos para adaptarse a cualquier situación o realizar cualquier tarea. Un gran porcentaje de los motores que utiliza la industria son monofásicos y trifásicos, como se ve en la figura 2.

Fig.2: Motor de inducción trifásico (Imagen cortesía de Wikipedia)

Motores de inducción monofásicos

Un motor de inducción monofásico es un motor eléctrico que funciona con una sola forma de onda de corriente alterna. Los motores de inducción monofásicos se utilizan en aplicaciones residenciales para electrodomésticos de CA en viviendas individuales o múltiples. Hay tres tipos de motores de inducción monofásicos que son el de polos sombreados, el de fases divididas y el de condensadores.

Motor de polos sombreados

Los motores de polos sombreados, como se ve en la figura 3, son motores de inducción monofásicos que se encuentran operando pequeños ventiladores de refrigeración dentro de los refrigeradores en los ordenadores. Pertenecen a la familia de los motores de inducción de jaula de ardilla que se utilizan en aplicaciones limitadas que requieren menos de 3/4 de caballos de potencia, normalmente entre 1/20 y 1/6 de caballos.

Fig.3: Motor de polos sombreados

Fig.4: Diagrama de cableado del motor de polos sombreados

Los polos del estator están equipados con un devanado adicional en cada esquina llamado devanado de sombra como se muestra en la fig.4. Estos devanados no tienen conexión eléctrica para el arranque, pero utiliza la corriente inducida para hacer un campo magnético giratorio.

La estructura de los polos del motor de polos sombreados permite el desarrollo de un campo magnético giratorio retrasando la acumulación de flujo magnético. Un conductor de cobre aísla la porción sombreada del polo formando un giro completo alrededor del mismo. En la porción sombreada, el flujo magnético aumenta pero se retrasa por la corriente inducida en el blindaje de cobre. Magnetic flux in the unshaded portion increases with the winding current forming a rotating field.

Split Phase Motor

A split phase induction motor is a single phase induction motor that has two windings called the run winding and a secondary start winding and a centrifugal switch as shown in figure 6. Split phase motors usually operates at 1/20 HP TO 1/3 HP.

These squirrel cage motors are a step above the shaded pole motors, because they can to a little more work with a heavier load attached to the shaft of the rotor.

Fig.5: Split Phase Motor

Fig.6: Diagrama de cableado del motor de fase dividida

El motor de fase dividida se puede encontrar en aplicaciones que requieren de 1/20 HP hasta 1/3 HP, lo que significa que puede girar cualquier cosa, desde las aspas de un ventilador de techo, las bañeras de las lavadoras, los motores de los sopladores de los hornos de aceite y las bombas pequeñas.

El interruptor centrífugo es un dispositivo de control normalmente cerrado que se conecta al bobinado de arranque. El propósito de esta configuración es que el devanado de arranque del motor sea sacado del circuito una vez que el motor alcance entre el 75 y el 80% de su velocidad nominal. Aunque se considera un motor fiable, este interruptor centrífugo es una pieza móvil que a veces no vuelve a engancharse cuando el motor deja de girar.

Cómo funcionan los motores de fase dividida

• Para arrancar un motor de fase dividida, el devanado de arranque y el de marcha tienen que estar conectados en paralelo
• Al 75% de la velocidad máxima, el interruptor centrífugo se abre, desconectando el devanado de arranque.
• Dado que el devanado de arranque está desconectado del circuito, el motor funciona a través del devanado de marcha.
• Para eliminar la energía de un motor de fase dividida al 40% de la velocidad de carga completa, el interruptor centrífugo se cierra. Apagando el motor.

Motores de condensadores

Los motores de condensadores monofásicos son el siguiente paso en la familia de los motores de inducción monofásicos. Los motores de condensadores contienen el mismo devanado de arranque y funcionamiento que un motor de fase dividida, con la excepción del condensador, que da al motor más par en el arranque o cuando está en funcionamiento. El propósito del condensador es devolver el voltaje al sistema cuando no se produce voltaje y la onda sinusoidal DAC de un sistema monofásico.

En el sistema monofásico de CA sólo hay una forma de onda de voltaje y durante un ciclo de los 60 cps enfermos que se necesita para producir voltaje no se produce voltaje en dos puntos. Es el trabajo del condensador para llenar este vacío por lo que el motor siempre está viendo un voltaje que significa una gran cantidad de par se produce cuando el motor está funcionando.

Los tres tipos de motores de condensadores son de arranque de condensadores, de funcionamiento de condensadores, y de arranque y funcionamiento de condensadores.

Motor de inducción de arranque con condensador

Los motores de inducción de arranque con condensador, como se ve en la figura 7, es un motor de inducción monofásico con el condensador está conectado en serie con el devanado de arranque y el interruptor centrífugo del motor. Esta configuración proporciona al motor una potencia de arranque pasada, pero la aplicación no requiere mucha potencia durante el tiempo de funcionamiento. Durante el tiempo de funcionamiento la inercia de la carga juega un papel importante en el funcionamiento del motor, cuando hay un problema con el motor suele ser debido a un condensador malo. El motor generalmente no girará a menos que una fuerza externa haga girar el eje; una vez que se pone en marcha continuará funcionando bien hasta que se retire la energía del motor.

Los motores de arranque con condensador se encuentran generalmente en unidades de CA, motores de sopladores grandes y ventiladores de condensadores. El condensador de estos motores a veces está integrado en el motor o se encuentra alejado del motor, lo que facilita su sustitución.

Fig.7: Capacitor Start Motor

Capacitor Motor Operation

• Has a start winding, run winding, and centrifugal switch that opens at 60 to 80% full load speed, as seen in figure 8.
• The start winding and the capacitor are no longer in use once the centrifugal switch opens, as seen in figure 9.
• The capacitor is only used for high torque starting.

Fig.8: Start Capacitor

Fig.9: Centrifugal Switch

Capacitor Run Induction Motor

Capacitor run induction motors, as seen in figures 10 and 11, are much like the capacitor start induction run with the exception of the start winding and run winding stay in the circuit at all times. This type of motor requires low starting torque but needs to keep a constant torque while running. This type of motor can sometimes be found in the air-conditioning compressor. The start winding is permanently connected to the capacitor in series.

Fig.10: Capacitor Run Motor

Fig.11: Capacitor Run Motor

Capacitor Run Operation

• Uses a lower rated capacitor because the capacitor is in the circuit at full load speed at all times.
• Used for higher running torque.

Capacitor Start-Capacitor Run Induction Motor

Capacitor start capacitor run induction motors are single phase induction motors that have a capacitor in the start winding and in the run winding as shown in figure 12 and 13 (wiring diagram). This type of motor is designed to provide strong starting torque and strong running for applications such as large water pumps.

Fig.12: Capacitor Start and Capacitor Run Motor

Fig.13: Capacitor Start-Capacitor Run Motor Wiring Diagram

Capacitor Start-Capacitor Run Motor Operation

• Consist of two capacitors
• One capacitor is connected in series with the start winding; the other capacitor is connected in series with the run winding.
• Both capacitors have different values.
• Capacitor start and run motor has the same starting torque and higher running torque because there is more capacitance.
• Larger value capacitor to start, and lesser value capacitor to run.