INSTITUTO NACIONAL TECNOLÓGICODIRECCIÓN GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL

DEPARTAMENTO DE CURRÍCULO

MANUAL PARA EL PARTICIPANTEDEVANADO DE MOTORES MONOFÁSICO

ESPECIALIDAD: ElectricidadINSTRUCTOR: Roberto José Oviedo DíazMODO DE FORMACION: Aprendizaje

Marzo, 2009

INSTITUTO NACIONAL TECNOLÓGICO (INATEC)DEPARTAMENTO DE CURRÍCULUM

Unidad de Competencia:

ü Devanado de Maquinas Eléctricas

Elementos de Competencias:

ü Devanado de Motores Monofásicos

Marzo, 2009

ÍNDICE

Introducción .............................................................................................................................. 1Objetivo General ....................................................................................................................... 1Objetivos Específicos ............................................................................................................... 1Recomendaciones Generales .................................................................................................. 2UNIDAD I: INTRODUCCION AL DEVANADO DE MOTORES MONOFASICOS ....................... 31 Introducción. .......................................................................................................................... 31.1- Motores, asíncronos monofásicos ................................................................................... 32.- Concepto .............................................................................................................................. 33.- Estructura ............................................................................................................................. 34.- Funcionamiento del motor Monofasico ............................................................................. 45.- Clasificación de motores monofasicos de inducción ....................................................... 65.1.- Motores de inducción monofásicos ................................................................................ 65.1.1.-Motor monofásico sin devanado auxiliar ...................................................................... 65.1.2.-Motor monofásico de fase partida ................................................................................. 65. 1 .3.- Motor monofásico de fase partida con condensador de arranque .......................... 65.1 4.-Motor monofásico de fase partida con condensador permanente.............................. 95.1.5.-Motores monofásicos de fase partida con doble capacitor ....................................... 135.1.6.-Motor monofásico de fase partida con Resistencia adicional ................................... 145.2.- Motor monofásico de los polos sombreado (de polos hendidos) ............................... 145.3. - Motor Universal .............................................................................................................. 155.4.- MOTORES MONOFASICOS DE REPULSION ................................................................ 165.4.1.-Motor de repulsión propiamente dicho ....................................................................... 175.4.2.- Motor de repulsión en arranque e inducción en régimen ......................................... 185.4.3.- Motor de inducción, repulsión .................................................................................... 19EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIÓN ................................................................................... 20UNIDAD II DEVANADO DE MOTORES MONOFASICOS ....................................................... 211.- Cálculo y distribución de motores de fase partida.......................................................... 211.1- Ventajas ............................................................................................................................ 211a Ventaja: ............................................................................................................................... 212ª ventaja ................................................................................................................................. 213a _Ventaja: ............................................................................................................................. 211.2- Tipos bobinados de motores monofásicos ................................................................... 212.- Proceso de cálculo de un bobinado separado ................................................................ 222.1-Tecnología del proceso de cálculo .................................................................................. 222.2- Ejercicios de cálculo y distribución de bobinados monofásicos tiposeparados. ............................................................................................................................... 233.- Proceso de cálculo de un bobinado superpuesto ........................................................... 263.1- Tecnología para proceso de cálculo de un bobinado superpuesto ............................. 264.- Calculo de bobinados de motores monofasicos de corriente alterna a partirdel hierro ................................................................................................................................. 304.1- Tecnología para el procedimiento de cálculo para motores monofásicos decorriente alterna ...................................................................................................................... 304.2.-Tecnología de Proceso para el cálculo del devanado del estator de un motormonofásico de inducción. ...................................................................................................... 325-.- Calculo de condensador de arranque para motores monofasicos ............................... 405.1-.- Verificación de condensadores .................................................................................... 405.2-Tecnología para el - Cálculo de la capacidad a través de la corriente dearranque .................................................................................................................................. 435.3.- Tecnología para el cálculo de la capacidad con cambio de voltaje ............................ 466.- Tecnología del cálculo de condensadores permanentes para motoresmonofasicos............................................................................................................................ 47

6.1- Tecnología del cálculo de condensadores permanentes para motoresmonofasicos............................................................................................................................ 477-.- Averías en los motores monofasicos de inducción ....................................................... 497.1 Fusibles quemados........................................................................................................... 497.2- Cojinetes desgastados .................................................................................................... 507.3- Tapas mal montadas ...................................................................................................... 517.4- Eje torcido ........................................................................................................................ 517.5- Sobrecargas .................................................................................................................... 527.6- Interrupción en el bobinado de régimen ........................................................................ 537.7- Interrupción en el bobinado de arranque ...................................................................... 537.8- Contactos a masa de los bobinados ............................................................................. 557.9- Bobinados quemados o en cortocircuito ...................................................................... 567.10- Barras de rotor flojas .................................................................................................... 587.11- Inversión de polaridad en los bobinados ..................................................................... 598-.- Funcionamiento defectuoso de los motores monofásicos de ...................................... 60fase partida.............................................................................................................................. 608.1 Al cerrar el interruptor, el motor no arranca ............................................................. 608.2-Al cerrar el interruptor, el motor marcha con velocidad inferior a la normal ............... 618.3- Al cerrar el interruptor, el motor marcha, pero se calienta excesivamente ................ 628.4- Al cerrar el interruptor. el motor marcha con mucho ruido .......................................... 639-.- Funcionamiento defectuoso de los motores monofásicos de condensador ............... 649.1- Al cerrar el interruptor, el motor no arranca ................................................................. 649.2- Al cerrar el interruptor, el motor marcha, pero se calienta excesivamente ................. 659.3- Al cerrar el interruptor, el motor marcha con velocidad inferior a la normal ............. 669.4- Al cerrar el interruptor, el motor marcha con mucho ruido ......................................... 67EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIÓN ................................................................................... 69GLOSARIO............................................................................................................................... 70BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................ 71

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Introducción

El manual del participante “Devanado de Motores Monofásicos”, pretende quelos(as) participantes adquieran las destrezas y habilidades necesarias paradevanar máquinas rotativas o motores monofásicos en la practica ,aplicandoprocedimientos técnicos.

El manual contempla dos unidades modulares, presentadas en orden lógico loque significa que inicia con los elementos más sencillos hasta llegar a los máscomplejos.

El manual del participante está basado en sus módulos y normas técnicasrespectivas y corresponde a la unidad de competencia “Devanador deMaquinas Eléctricas” de la especialidad de técnico en electricidad y seabordará en un total de 320 horas.

Se recomienda realizar las actividades y los ejercicios de auto evaluación paraalcanzar el dominio de la competencia: Devanador de motores monofàsicos.

Para lograr los objetivos planteados, es necesario que los(as) y lasparticipantes tengan en cuenta los tipos de devanado que se efectúan en unmotor monofásico y las diferentes operaciones de trabajo que se realizan paralograr la objetividad de acuerdo a las normas técnicas y de seguridadestablecidas.

Objetivo General

Realizar devanado de motores monofásicos de uso industrial de acuerdo a susaplicaciones técnicas

Objetivos Específicos

Explicar correctamente principio de funcionamiento del motor monofásico apartir de aplicación de los fenómenos electromagnético.

Enumerar correctamente partes en que está compuesto un motor monofásicode acuerdo a su estructura y funcionamiento.

Calcular correctamente devanado de un motor monofásico, aplicando métodosnormalizados.

Devanar correctamente bobinados de motores Monofásicos, aplicando normasy procesos estandarizados.

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Recomendaciones Generales

Para iniciar el estudio del manual, debe estar claro que siempre tu dedicación yesfuerzo te permitirá adquirir la unidad de competencia a la cual responde elMódulo Formativo de devanado de motores monofásicos.

ü Al iniciar el estudio de los temas que contiene el manual, debe estar claroque tu dedicación y esfuerzo te permitirá adquirir la competencia a la cualresponde el módulo formativo.

ü Al comenzar un tema, debes leer detenidamente los objetivos yrecomendaciones generales.

ü Trate de comprender las ideas y analícelas detenidamente, para larealización objetiva de los ejercicios de auto evaluación.

ü Consulte siempre al instructor, cuando necesite alguna aclaración.

ü Amplíe sus conocimientos con la bibliografía indicada u otros textos queestén a su alcance.

ü A medida que avance en el estudio de los temas, vaya recopilando susinquietudes o dudas sobre éstos, para solicitar aclaración durante lassesiones de clase.

ü Resuelva responsablemente los ejercicios de auto evaluación.

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UNIDAD I: INTRODUCCION AL DEVANADO DE MOTORESMONOFASICOS

1 Introducción.

1.1- Motores, asíncronos monofásicosLas máquinas eléctricas se dividen en: máquinas estáticas, transformadoresmonofásicos y trifásicos, máquinas giratorias, motores monofásicos y motorestrifásicos y máquinas convertidoras rotativas.

Las características particulares de los motores monofásicos, sobre todo su bajaeficiencia y bajo factor de potencia, limitan su aplicación a los casos en que lapotencia requerida es relativamente baja, es decir, desde milésimas de caballo(Hp) hasta 3/4 de Hp en el caso general. Por supuesto, en casos especiales enque no se cuenta con alimentación trifásico pueden utilizarse hasta motores de7.5 Hp aproximadamente.

La operación de un motor monofásico puede visualizarse más claramente si seconsidera la siguiente prueba, supóngase que durante la operación de unmotor trifásico se interrumpe la alimentación por una de las fases. Si la cargadel motor no es excesiva este continuará trabajando aunque con una velocidadligeramente más baja y tomando mayor corriente de la línea, esto equivale adecir que la máquina quedará trabajando como motor monofásico y desarrollaun par de rotación mientras esté en movimiento

Si por alguna causa se detuviera la marcha del motor y se tratara de volver aponerlo en movimiento con una fase interrumpida se vería que el motor no escapaz de arrancar. De aquí puede concluirse que:- Un motor monofásico solo desarrolla “par” cuando está en movimiento.- Un motor monofásico carece de par de arranque, y por tanto, requiere unmedio auxiliar para ponerlo en movimiento.

2.- ConceptoMotor de inducción o asíncronos monofásicoSon todos aquellos motores monofásicos que poseen un rotor del tipo jaula deardilla (o rotor con espiras en corto circuito).

3.- EstructuraGeneralmente para los motores asíncronos monofásicos se emplea el paquetede chapa del estator y el rotor en cortocircuito de los motores asíncronos,trifásicos.Sin embargo, se instala en el paquete del estator un devanado principal de 2/3del volumen del espacio del carrete (camuto) y un devanado auxiliardesplazado en el tercio restante, uniendo teóricamente los devanados U1 - U2y V1 - V2 Fig. 1a del motor asíncrono trifásico se obtiene el devanado principaldel motor asíncrono monofásico y significando el devanado VV1 – VV2 eldevanado auxiliar desplazado a 90 grados Fig. 1b.Las nuevas caracterizaciones de conexión para el motor asíncrono monofásicoson, devanado principal U1 - U2 devanado auxiliar Z1 –Z2

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El devanado auxiliar se requiere solamente para el arranque, el desfazamientonecesario entre las corriente del devanado principal y auxiliar ha de ser en loposible de 90º lo que se logra conectando en serie el devanado auxiliar conuna resistencia homica o con una capacidad (condensador).Después del arranque, se desconecta el devanado auxiliar por medio de uninterruptor manual, un interruptor regulado por el número de revoluciones o pormedio de un relé eléctrico.Los motores sin devanado auxiliar se ponen en marcha con la ayuda exterior.

Los motores de inducción monofásica son aquellos motores que estánformados por un devanado auxiliar desplazado en su eje magnético yconectado en paralelo con el devanado principal Fig. 2.

4.- Funcionamiento del motor MonofasicoLos campos alternos de dos bobinas desplazadas a 90º una de otras daránlugar a un campo magnético giratorio cuando el desfase entre las doscorrientes que circulan por ellas sea aproximadamente 90ºEl sentido de giro del campo depende de los sentidos de las corrientes quecirculan por las bobinas. Es posible obtener campos giratorios de varios poloscon una corriente alterna monofásica

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Para lograr la diferencia de fase entre los dos bobinado que están conectadosen paralelos, este se diseña de tal manera que ambos devanados tendrán suresistencia ohmica y su reactancia diferente, tanto como sea posible.La resistencia de un devanado es directamente proporcional al número deespiras y que en cambio, su resistencia varía con el cuadrado de muchosnúmeros tomando en cuenta esto se tendrá una idea más clara de lo que sepuede hacer.Si el número de espiras en el devanado auxiliar se reduce, su reactancia, sehace menor que la del devanado de trabajo y si se utiliza un conductor másdelgado se incrementa la resistencia de dicho devanado, con lo cual lacorriente en las dos ramas, se desfasa en un ángulo suficiente para obtener el“par de arranque” necesario.

De hecho el “par de arranque” es proporcional al producto de la corriente decada rama por el seno del ángulo que forma los vectores correspondientes alas dos corrientes y por la resistencia aparente del rotor, esto se expresamatemáticamente por la siguiente ecuación:

A continuación representamos las corrientes entre ambos devanados a travésdel diagrama vectorial Fig. 3.

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Dichas corrientes se pueden representar en un diagrama descompuesto. Fig.3.1

5.- Clasificación de motores monofasicos de inducción5.1.- Motores de inducción monofásicos5.1.1.-Motor monofásico sin devanado auxiliar. (propiamente dicho)5.1.2.-Motor monofásico de fase partida. (fase dividida)5 1 3.-Motor monofásico de fase partida con condensador de arranque.5 1.4.-Motor monofásico de fase partida con condensador permanente.5.1.5.-Motor monofásico con condensador de arranque y permanente (motoresde doble capacitor).5.1.6.-Motor monofásico de fase partida con resistencia adicional.5.2.- Motor monofásico de polos sombreado (motor de polos hendidos)5.3.- Motor universal5.4.- Motores monofásicos de repulsión5.4.1 Motor de repulsión5.4.2.- Motor de repulsión en el arranque y de inducción en el régimen.5.4 3.-Motor de inducción repulsión.5.1.1.-Motor monofásico sin devanado auxiliarEl motor monofásico sin devanado auxiliar posee un único devanadomonofásico. Cuando se le conecta a una tensión alterna aparece un campomagnético alterno, que puede descomponerse en los campos giratorios quegiran en sentidos opuestos, sobre el rotor. Cuando el rotor está en reposo losdos pares se compensaran mutuamente anulándose el efecto total ya que soniguales y de sentidos contrarios.Cuando externamente se impulse el rotor en un sentido cualquiera predominaráuno de los dos pares y el rotor continuara girando en el sentidocorrespondiente.

5.1.2.-Motor monofásico de fase partidaSe diferencian de los motores trifásicos con rotor en jaula de ardilla en que susdevanados estatóricos son diferentes. En los motores monofásicos condevanado auxiliar se componen de dos devanados desplazados a 90º uno delotro, el devanado principal y el auxiliar. Estos se diferencian según el métodode obtención del desfase entre las dos corrientes del devanado.

5. 1 .3.- Motor monofásico de fase partida con condensador de arranqueSea visto que en caso del motor de fase partida, el diseñador disponerealmente de un escaso margen en cuanto al ángulo de diferencia de fase, quepueden obtenerse mediante las corrientes del devanado de trabajo y el auxiliar.En cambio, si se coloca un capacitor en serie con este último devanado, es

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posible incrementar dicho ángulo hasta casi 90°. Si se recuerda que el par dearranque es proporcional al seno del ángulo comprendido entre las doscorrientes y que el seno es de 30º (que es el valor angular máximo que puedeobtenerse) es de 0.5 y el seno de 90° es igual a 1, resulta claro que solo poreste concepto el par de arranque sería por lo menos del doble en un motor conun capacitor de arranque.Si examinamos el diagrama vectorial de las corrientes de dicho motor puedeobservarse que la corriente de línea será mucho menor para el caso de lamáquina con capacitor de arranque de lo que sería en el motor de fase partida,debido precisamente a que el ángulo de fase ( ) es mucho mayor. Estosignifica que para un mismo valor de línea, las corrientes del devanado auxiliary del devanado de trabajo pueden ser mayores, con lo cual se incrementa conmayor magnitud, la magnitud del par de arranque.

Por tanto puede decirse que el motor con capacitor de arranque tiene el másalto par de todos los tipos de motores monofásicos. Naturalmente que elincremento en el par se obtiene a expensas de un costo extra, ya que por logeneral el capacitor de arranque debe tener una capacidad bastante elevada(es frecuente encontrar valores de 400 uf o más) el cual requiere unaislamiento adecuado para el voltaje que va estar sujeto, y que es mayor al dela línea de alimentación por ello su costo resulta considerable. El tipo delcapacitor normalmente empleado es el electrolítico principal y especial paracorriente alterna (reversible). En aplicaciones como el impulso de compresoresen sistemas de aire acondicionado que trabajan con alta contrapresión, elmotor con capacitor de arranque, es la solución inmediata. fig. 4El costo de un motor con condensador de arranque es un 40 a 50% más altoque el de fase partida lo cual confirma que aquel capacitor solo debe utilizarsecuando su elevado par de arranque es necesario en la práctica.Diagrama vectorial de las corrientes de un capacitor con par de arranque.

Medios utilizados para la desconexión del devanado auxiliar en motoresmonofásicos de fase partida con capacitor de arranque.Interruptor centrifugoEs uno de los tipos más utilizados para realizar la desconexión. Consiste endos partes básicas, una estacionaria y una rotatoria, la parte estacionariaincluye los contactos de conexión y desconexión, la parte rotatoria estámontada en el rotor y hace operar los contactos al desplazarse axialmentedebido a la fuerza centrifuga ejercida por contrapesos montados cerca de superiferia. Fig. 5De esta forma cuando el rotor ha alcanzado por ejemplo el 80% de suvelocidad nominal los contrapesos se desplazan radialmente venciendo la

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oposición de grandes resortes modificando la forma del disco en el que estánformado y haciendo que una pieza aislante (que ejerce presión para mantenerserrado los contactos) se deslicé axialmente. Esta última acción permite quelos contactos se habrán, este sistema es económico y confiable permite que elmotor sea una sola unidad, con dos terminales para su conexión a la red dealimentación y no depende de la posición del motor para su funcionamiento.

Relevador del tipo de corrienteExisten ciertas aplicaciones ejemplo en compresores herméticos pararefrigeración, en las que no seria factibles tener un interruptor dentro deL-motor-compresor. En este caso se extraen las tres terminales del motor y seinstala un relevador (rele), electromagnético externo para desconectar elbobinado de arranque.La Fig. 6 nos muestra el relevador accionado por corriente.

Funcionamiento del relevador del tipo de corrienteSe tiene una bobina de control B en serie con el devanado de trabajo queacciona un juego de contactos (cc) normalmente abiertos intercalados en elcircuito del devanado auxiliar cuando se aplica el voltaje de línea al devanadode trabajo, la corriente de arranque que toma es elevada y el campo magnéticoque se genera en la bobina B es lo bastante intenso para atraer el núcleo “n”hacia arriba y cerrar los contactos cc alimentando así al devanado auxiliar.

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Una vez que el motor se ha puesto en marcha, la corriente que toma &devanado de trabajo será apenas 1/5 o 1/6 de la inicial y por lo tanto la fuerzaque ejerce la bobina B sobre el núcleo ‘n” ya no es capaz de retenerlolevantado en la parte superior de modo que los contactos se abren al bajar elnúcleo.Generalmente la bobina B actúa contra la gravedad, por lo que el relevadordebe instalarse en posición vertical aunque hay algunos diseños de rele quemediante un resorte pueden operar en cualquier posición.Interruptor de arranque de estado sólidoEn años resientes se han desarrollado interruptores de tipo electrónico para elarranque de motores monofásicos. El tipo más común consiste en undispositivo tipo TRIAC con un circuito de control que permite discriminar entrelas condiciones de arranque y marcha, como se representa esquemáticamenteen la Fig. 7.

Para evitar la posibilidad de resonancia debido a la carga inductiva querepresenta el devanado auxiliar la capacidad del TRIAC se puentea con unresistor de resistencia no lineal.Este tipo de interruptor tiene la ventaja de que la adición de un segundo TRIACpermite invertir el sentido de rotación del motor sin detener su marcha.5.1 4.-Motor monofásico de fase partida con condensador permanenteFig. 8

La principal ventaja de este tipo de motor consiste en que no requiere uninterruptor extra para cortar el devanado auxiliar ya que tanto este como el

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capacitor permanente (cp) que esta en serie con el, permanecen en el circuito.Otra ventaja es que con el se obtiene mejor factor potencial y por consiguienteuna reducción en la corriente de línea fig. 8.

Sin embargo como el condensador permanece conectado al circuito en todomomento, ya no puede ser de tipo electrolítico, sino que debe emplearse uncapacitor impregnado de aceite, cuyo costo y volumen por uf (microfaradio) sucapacidad son bastante más elevados.Por otra parte una vez que el motor arranca, la capacidad requerida en elcircuito auxiliar es mucho menor.Por las razones expuestas la capacitancia en uf para un motor de este tipo esmucho menor que en uno con capacitor de arranque (5 a 20 uf) en un intervalorepresentativo, lo cual da una indicación que el par de arranque que puedeesperarse no es muy grande. El bajo par inicial inherente a este tipo de motorlimita por tanto su uso a aplicaciones como, ventiladores de aspas, o de tipoturbina, cuyos requisitos de par en el arranque son relativamente bajos.En los motores con capacitor permanente, los dos devanados pueden seriguales, con lo cual el motor puede hacerse girar en uno u otro sentido con unsencillo cambio de conexiones como se muestra en las Fig. 9.a bOtra ventaja del motor con capacitor permanente es que permite cierto controlde la velocidad mediante una variación del voltaje aplicado a sus terminales.Este tipo de control es útil en ventiladores en los que el volumen de airemanejado se puede variar de manera muy simple, esta variación de velocidadobedece al hecho de que al ajustar el voltaje aplicado al motor se modifica laintensidad del campo magnético y el par motor.Para realizar la inversión de giro de estos motores se pueden realizar lassiguientes conexiones.

Motor monofásico de fase partida con condensador permanente de 2 o másvelocidadesLa velocidad del ventilador puede variarse con un intervalo muy amplio. Unaforma muy simple de lograrla consiste en disponer derivaciones en el devanadode trabajo del motor, con lo cual podrán obtenerse diferentes curvas de parvelocidad sin modificar el voltaje de alimentación según la fig. 10.

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Identificación de velocidades por medio del código de colores:Existen dos tipos de código, los más usados y comunes es el Americano y elJaponés.Código Americano: Algunos motores ventiladores traen 5 Fig. 11 o 6 Fig12terminales.

Código con 6 terminalesPunto común — BlancoDerivación del común — café-blancoNegro — Primera velocidadAzul — Segunda velocidadRojo - Tercera velocidadCafé — Arranque

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Código Japonés Fig. 13Azul-comúnAmarillo- velocidad altaCafé- Velocidad mediaNaranja –Velocidad bajaRojo – ArranqueNormalmente traen 5 líneas

En este tipo de motor el condensador va conectado entre el azul y rojo llegandola línea de alimentación en la línea azul.

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Un inconveniente de este tipo de control de velocidad es el hecho de que lavelocidad obtenida depende de la carga, es decir si el motor opera en vacío, lavariación de velocidad obtenida por este método será prácticamente nula,mientras que con una carga considerable la variación de velocidad podríaresultar excesiva.

5.1.5.-Motores monofásicos de fase partida con doble capacitorLa corriente de arranque que toma un motor con capacitor permanente es muybaja, por lo que no afecta a las demás cargas conectadas al mismo circuito. Encontraste con lo que ocurre en el caso de los motores de fase partida concapacitor de arranque, que produce una caída de voltaje considerable estopuede ocasionar un parpadeo molesto a las lámparas conectadas en el circuitoy afectar a otras cargas alimentadas por el mismo circuito.Parámetros que se utilizan para la comparación entre motores de la mismapotencia de igual número de polos con una frecuencia de 60 Hertz son: .. ..- .- Par de arranque- Par máximo- Corriente de arranque- Velocidad a plena cargaDe lo cual podemos obtener la siguiente tabla de comparación con lascaracterísticas de los motores monofasicos

En esta tabla se confirma que el motor con capacitor de arranque tiene elmayor par de las tres máquinas mientras que el motor con capacitorpermanente desarrolla el menor par inicial con la corriente de arranque másbaja.Por su parte el motor de fase partida, tiene el valor más alto de par máximo y lamayor velocidad nominal. El motor de capacitor permanente tiene en cambio lavelocidad nominal más baja lo que indica que este motor presenta un tipo decampo magnético débil.De todo lo anterior podemos realizar una combinación de las características delmotor de capacitor permanente con la del motor de capacitor de arranque Fig.14.

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Utilizando un capacitor electrolítico de capacidad elevada para el arranque, elcual se desconecta del circuito en el momento oportuno. De este modo se dejasolo un capacitor de baja capacitancia en serie con el devanado auxiliar.

5.1.6.-Motor monofásico de fase partida con Resistencia adicionalCuando se conecta un resistor ohmico en serie con el devanado auxiliartambién aparece un desfase en las corrientes que circulan por el devanadoprincipal y por e! auxiliar este desfase es necesario para crear el campogiratorio. En lugar de emplear una resistencia adicional puede fabricarse eldevanado auxiliar total o parcialmente con hilos resistivos, Fig. 15 en este casotambién es posible devanar de modo bifilar la parte resistiva del devanado. Eldevanado auxiliar se desconecta después de la puesta en

5.2.- Motor monofásico de los polos sombreado (de polos hendidos)Se conoce también como motor monofásico con rotor en cortocircuito condevanado auxiliar en corto circuito acoplado inductivamente se emplea enaccionamientos pequeños con potencias de hasta aproximadamente 200w conun rendimiento de 10 al 50% debido a la alta seguridad de servicio y bajoscostos de fabricación, el motor de polos hendidos se emplea comoaccionamiento, para ventiladores tangenciales, soplador refrigerador,tocadiscos conmutadores de programas y relojes. Fig. 16Estructura:El motor de polos hendidos consta al igual que los otros motores asíncronos yatratados de un rotor en cortocircuito.El estator tiene comúnmente polos pronunciados. En los motores pequeños, elrotor en cortocircuito y el devanado principal están alojados asimétricamente enel paquete de chapas del estator.El polo pronunciado está dividido por la ranura de polo hendido principal y polohendido.

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En la ranura del polo hendido va alojada una bobina formada por una solaespera en cortocircuito, cada polo hendido está conectado con el polo principalopuesto por medio de un nervio de dispersión de alta saturación magnética.Funcionamiento:Actuando la tensión de la red y careciendo de corrientes las varillas del rotor, eldevanado principal produce un flujo en el polo principal y con grandes pérdidaspor dispersión otro flujo en el polo hendido.En el devanado de polo hendido circula, según el principio de lostransformadores y debido a la dispersión magnética, una corriente desfasadaque también produce un flujo en el polo hendido. Los flujos forman, en el polohendido un flujo desfasado respecto al polo principal. El campo rotatorio elípticooriginado produce una rotación del rotor por el polo principal 1 - polo hendidos1 - polo principal 2 - polo hendido 2.Número de revoluciones:El número de revoluciones es asíncrono respecto a la frecuencia de la redcuando las varillas del rotor en cortocircuito son de aluminio o de cobre yasíncrono, cuando las varillas sean de materiales magnéticamente duras.Inversión de la dirección de rotación:La inversión solamente es posible cambiando la estructura mecánica del motorpor ejemplo cambiando la placa de cojinete y volteando el rotor en180grados

5.3. - Motor UniversalPuede funcionar tanto con corriente alterna como con corriente continua. Suestator se compone de un paquete de chapas con dos polos salientes y de undevanado excitador inductor, éste está conectado en serie y se compone deunas pocas espiras de hilo grueso. El inducido es análogo a las demásmáquinas de corriente continua.Los devanados están conectados en serie; el devanado excitador está divididoen dos, uno conectado antes del inducido y otro después. De este modo seconsigue que las dos partes del devanado excitador actúen como bobinasreactivas frente a las funciones de alta frecuencia que aparecen al conmutar.Con ello se reduce fuertemente la propagación de las tensiones perturbadorasa la red de alimentación, evitándose así las radios interferencia que seproducirían. Las máquinas universales no poseen devanado de polo deconmutación ni devanado de compensación. Para conseguir que el

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comportamiento de régimen del motor universal sea el mismo para trabajar enC.C. o C.A. se utiliza otra conexión, en la cual el número de espiras deldevanado principal para la conexión en corriente continua es mayor que eldevanado para conexión en corriente alterna.Este tipo de motores se emplea por ejemplo, para accionar herramientaseléctricas y aparatos electrodomésticos.Representación del motor universal de forma coherente. Fig. 17 a b

Partes del rotor bobinado:Ranura del rotor, bobinado alojado en los terminales de tensión inducida alrotor del rotor, el colector formado de delgas es donde va el rotor, 2 carbones yporta escobillas para alimentar una tensión inducida al motor.

5.4.- MOTORES MONOFASICOS DE REPULSIONEn este tipo de motor se divide por su sistema de arranque en tres variantes.

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5.4.1.-Motor de repulsión propiamente dichoEste motor consta de un estator cuyo bobinado es semejante al bobinado derégimen de un motor de fase partida y de un rotor cuyo bobinado es semejanteal de un inducido de motor de corriente continua, en este tipo de motor lasescobillas están en permanente contacto con el colector (Fig. 18).Características de funcionamientoEl par de arranque es muy elevado la velocidad varia considerablemente con lacarga (a mas carga menos velocidad), existe peligro de embalamiento concargas muy pequeñas por lo que estos motores deben emplearse con cargaspermanentemente acopladas al motor ejemplo trituradoras de café, trituradorasdomésticas.La inversión de giro se realiza desplazando las escobillas a uno u otro lado dela línea neutra con lo que el rotor girara en el mismo sentido que el movimientode las escobillas.En los motores ya construidos existen dispositivos para invertir el sentido degiro sin necesidad de desmontar las tapas, casi todo los motores se construyenpara funcionar a 2 tensiones, siendo la construcción más corriente la de 110v.(Fig. 19 a y b).Estos motores se construyen generalmente para 4 polos (algunos para 6 u 8polos), y potencia comprendido entre 1/8 y 1/2 HP.

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La velocidad podemos variarla de un 30 0 40% máximo, variando la escobillasen la línea neutra hasta alcanzar un ángulo de 90º máximo en donde se pararíael motor. Todo esto por medio del tornillo de regulación

5.4.2.- Motor de repulsión en arranque e inducción en régimenSe le llama también motor de arranque por repulsión, tiene los mismoselementos del motor de repulsión propiamente dicho excepto por unmecanismo centrifugo que levanta las escobillas (Fig. 20).El motor arranca por repulsión y cuando ha llegado a un 75% de su velocidadde régimen, actúa el mecanismo centrífugo, cuya misión es poner las delgasdel colector en cortocircuito, quedando así el motor conectado en jaula deardilla, funcionando el motor como que se tratara de un motor de fase partida.Características:- Tiene elevado par de arranque- A plena marcha actúa como un motor de inducción- La velocidad es casi constante para todas las cargas, o sea parecida a unmotor shunt de corriente continua.

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Estos motores se construyen normalmente para 4 polos y en potenciascomprendidas entre 1/8 y 3/4 H.P. se emplean en aplicaciones domésticas,compresoras de aire, bombas de gasolina, quemadores de petróleo y aceite.

5.4.3.- Motor de inducción, repulsiónEl rotor lleva 2 bobinas; uno de ello como un motor de repulsión provisto decolector y escobillas y otro de jaula de ardilla situado bajo las ranuras donde sesitúa el anterior (Fig. 21).Características:- Tiene un elevado par de arranque, debido a la acción conjunta de losbobinados del rotor.- Su velocidad es absolutamente constante para todas las cargas y ademásregulable por desplazamiento de las escobillas, aunque el margen deregulación no es tan amplio como en los motores de repulsión.- Su funcionamiento es comparable al motor compound de corriente continua.- Arranca como un motor de repulsión y durante el régimen normal deFuncionamiento, actúan los dos bobinados del rotor por lo que no necesitamecanismo centrífugo para cortocircuitar el bobinado rotorico.

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EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIÓN

I. Responda cada una de las siguientes preguntas.

1. Que son motores asíncronos monofasicos.

2. Explique el funcionamiento del motor monofasico

3. Como se clasifican los motores monofasicos de inducción

4- Explique el funcionamiento de los siguientes motoresMonofasico de fase partida con condensador de arranqueMonofasico de fase partida con condensador permanenteMonofasico de fase partida con doble capacitorMonofasico de fase partida con resistencia adicional

5-. Cual es el funcionamiento del motor universal.

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UNIDAD II DEVANADO DE MOTORES MONOFASICOS1.- Cálculo y distribución de motores de fase partidaEn principio, los bobinados de motores monofásicos podrían ser ejecutados encualquiera de los tipos estudiados para las máquinas de corriente alterna. Sinembargo, en la práctica se construyen siempre del tipo concéntrico” por polos”ya que así resultan las ventajas siguientes:1.1- Ventajas1a Ventaja:Son de construcción sencilla y fácilmente adaptable a las exigencias delcálculo. En este tipo de bobinado es necesario repartir el circuito eléctricoestatórico de tal manera que el bobinado principal contenga la mayor parte delmismo, mientras que el bobinado auxiliar quede con una pequeña parte. Estoes lógico si se ha de tener en cuenta la función y tiempo de acción de cadabobinado.

2ª ventajaSe hace factible que los bobinados principal y auxiliar estén constituidos pordistintos números de espiras, y que sean diferentes las secciones de susconductores consiguiéndose así los valores convenientes para la resistencia yreactancias de esos bobinados.3a _Ventaja:Si consigue un reparto uniforme y regular de las cabezas de las bobinasalrededor de las cabezas frontales de la armadura, detalle importante en losmotores monofásicos, en los que siempre resulta escaso el espacio disponible.De acuerdo con el principio del funcionamiento de los motores monofásicos, esnecesario que los bobinados principal y auxiliar se encuentren desfasados 90º,siendo necesario determinar sus principios, aplicando la regla siguiente: Sepreparará un cuadro con solo dos columnas (una para cada fase o bobinado) ytantas líneas como pares de polos tenga. Sobre dicho cuadro se anotaránprimeramente todas las ranuras de la columna de la izquierda que puedan serprincipios de la 1a fase o bobinado, para lo cual partiendo del 1 que serácolocado en el cuadrito superior izquierdo se va sumando sucesivamente yhacia abajo el valor del paso de ciclo (Y360) expresado por la fórmulaSiguientes:Y360 =K/P

1.2- Tipos bobinados de motores monofásicosEstos son de dos tiposa) Bobinado separadob) Bobinado superpuesto:a) Bobinado Separado:En este tipo el bobinado auxiliar ocupa ranuras distintas a las ocupadas en elbobinado principal, es decir que en ninguna ranura se encuentran conductoresque pertenezcan a los dos bobinados.b) Bobinado Superpuesto:En este tipo de bobinado algunas bobinas auxiliares van colocadas en ranurasocupadas parcialmente, por bobinas principales, con lo que se consigue

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además de un mejor reparto de la masa del bobinado, mejores característicasde funcionamiento del motor.Por estas razones es la clase de bobinado mas usado en la actualidad por lasempresas diseñadores de motores monofásicos.

2.- Proceso de cálculo de un bobinado separado2.1-Tecnología del proceso de cálculoNormalmente, en esta clase de bobinados de motores monofásicos el bobinadoprincipal ocupa dos tercios de las ranuras, dejando el tercio .restante para quesea ocupado por el bobinado auxiliar.Pasos para el cálculo:Primero se calcula el número de bobinas por grupo (u)

Segundo se calcula la amplitud de grupo que es igual al número de ranurasque quedan vacías frente a cada polo (m)

Observaremos que “u’ y “m” son iguales, valor que deberá ser entero para quesea posible la ejecución de este tipo de bobinado.U = m = k/6p

Tercero para calcular el bobinado auxiliar se ha de tener en cuenta que esteocupa un tercio de las ranuras, por lo que el número de bobinas por grupoauxiliar será:

Valor que será la mitad de bobinas de los que tiene un grupo del bobinadoprincipal.Cuarto se calcula la amplitud del grupo auxiliar que es igual al número deranuras ocupadas por el bobinado principal dividido por el número de polos (m a).

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2.2- Ejercicios de cálculo y distribución de bobinados monofásicos tiposeparados.Ejemplo. 1:Calcular el bobinado concéntrico monofásico de un motor de cuatro polos con24 ranuras bobinado separado.

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3.- Proceso de cálculo de un bobinado superpuesto3.1- Tecnología para proceso de cálculo de un bobinado superpuesto La disposición constructiva adoptada para los bobinados monofásicossuperpuestos varía mucho según los fabricantes.En efecto tanto el número de bobinas por grupo (principal o auxiliar) como elreparto de las espiras entre las distintas bobinas suelen ser muy diferentes deuno a otro constructor dependiendo en definitiva del proyecto adoptado.a) Para calcular un bobinado superpuesto se empieza adoptando el número debobinas por grupo principal U cuyo valor puede ser entero o entero + medio.b) Luego con este valor podremos determinar el número de ranuras ocupadaspor el bobinado principal que será igual a:

Pasamos a calcular el auxiliar empezando por adoptar el número de bobinaspor grupo, correspondiente a este bobinado. A este fin se ha de tener encuenta que este valor depende del obtenido para la amplitud del grupoprincipal. En efecto, si este es par el U aux ha de ser un número entero,mientras que si esa amplitud m resulta impar el número de bobinas por grupoauxiliar U aux ha de ser entero + medio es decir que las dos medias bobinasexteriores de dos grupos consecutivos ocuparán la misma ranura.e) Adoptando el número de bobinas por grupo auxiliar”Ua” un razonamientoanálogo al expuesto para calcular la amplitud de grupo principal nos permitedeterminar la amplitud de grupo auxiliar, qué valdrá:

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f) Luego se determinará la tabla de principios de bobinados calculando Y 360 yY90 respectivamente.g) Realizar distribución.

Ejemplo 3:Calcular el devanado de un motor monofásico tetra polar bobinado tiposuperpuesto de 24 ranuras.a) Adoptamos el número de bobinas por grupo principal U el cual será U = 2.5bobinas.b) Determinamos el número de ranuras ocupadas por el bobinado principal.K, trab = 2p x 2U / K trab = 4 x 2 x 2.5 = 20 ranuras20 ranuras ocupadas por el devanado de trabajo.

c) Luego la amplitud “m”

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Ejemplo 4:Calcular el devanado de un motor monofásico tetrapolar. Bobinado tiposuperpuesto de 32 ranuras adoptando tanto para el devanado de trabajo y parael auxiliar U = 3

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4.- Calculo de bobinados de motores monofasicos de corriente alterna apartir del hierro4.1- Tecnología para el procedimiento de cálculo para motoresmonofásicos de corriente alternaEs esencialmente el mismo que se emplea para las máquinas eléctricasrotatorias y en particular los motores trifásicos de inducción.

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En los motores monofásicos con devanado de trabajo y auxiliar solo 2/3 de lasranuras son ocupadas por el devanado de trabajo y el resto, por el devanadode arranque. En este caso la potencia de salida de un motor monofásico essolo el 50% de la potencia de un trifásico para un mismo volumen o D2xl esdecir del mismo tamaño.Cuando la potencia viene expresada en H.P se puede obtener la potencia desalida de la forma siguiente:

Para fines de cálculo tendremos presente las siguientes tablas y datos:

Tabla # 6. Valores típicos de eficiencia y factor de potenciapara motores monofásicos de inducción.

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4.2.-Tecnología de Proceso para el cálculo del devanado del estator de unmotor monofásico de inducción.1) Primeramente se puede decidir que tipo de bobinado monofásico se quiererealizar; ya sea del tipo:* Bobinado separado* Bobinado superpuesto2) Decidido ya el tipo de bobinado se calcula y se realiza la distribución.3) Para determinar la potencia entregada por el núcleo se calcula como sigue:De la ecuación

4) Se calcula el número de espiras del devanado de trabajo (No)

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Para un devanado principal calculado y un rotor de características dadas esimportante diseñar un buen devanado de arranque, de tal forma que seproduzca el par requerido.En los motores de fase partida es común que se use un conductor de secciónpequeña, es decir el conductor usado debe tener una sección deaproximadamente el 25 al 50% de la sección usada en el devanado principal.8) Distribución de las espiras de los bobinados.

Ejemplo 5:Se tiene un estator de un motor monofásico de inducción datos K = 36; D 10.5cm; L = 5.6 cm el cual se desea que trabaje a 127 y 220 v / 60Hz para 4 polos.

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Determine la potencia que puede desarrollar el núcleo y devanados principal yauxiliar1- Determinamos el tipo de bobinadoAsumimos un bobinado tipo superpuesto el cual tiene los siguientes: quetrabaje a 127 y 220v / las características de sus placa.2-. Calculamos y realizamos la distribución para un bobinado tipo superpuesto.

3) Determinamos la potencia entregada por el núcleo definiendo los siguientesfactores:

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4) Número de espiras del bobinado de trabajo.

5) Intensidad de corriente del motor

6) Sección del conductor del bobinado de trabajo- Tomando una densidad de 4 A/mm2 calculamos la sección del conductor2.35ª

Según tabla de conductores magnéticos esta sección de O.5875mm2corresponde a un calibre AWG

7) Número de espiras del bobinado de un arranque.

Para esto tomamos

7.1) Sección del conductor del bobinado de arranque

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8) Distribución de las espiras

Bobinado de arranque

Ejemplo: 6Se tiene un motor monofásico el cual posee su núcleo las siguientesdimensiones y datosHP =1.5 RPM= 1725 Di 10.l6cm K:36

a) Calcular la distribución del bobinado.b) Número de espiras del conductor.c) Calibre del conductor1) Tipo de bobinado seleccionado:Asumimos un bobinado concéntrico superpuesto2) Cálculo y distribución.

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3) Como conocemos la potencia por placaHP 1.5

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5) Comprobando la intensidad de la placa tenemos:

Los 926 Amp. es aproximadamente igual a los 10 Amp. de la placa del motorpara 220v.6) Calcularnos sección del conductor del bobinado de trabajo tomando unadensidad de 6.5 A/mm2.

7) Número de espiras del bobinado de arranque:

8) Distribución e las espiras

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5-.- Calculo de condensador de arranque para motores monofasicos5.1-.- Verificación de condensadoresLos condensadores utilizados en los motores monofásicos para el arranque yen los motores de aparatos electrodomésticos para eliminar el chisporroteo enel colector, están expuestos a las siguientes averías:a) Cortocircuitob) Falta de capacidadc) Contacto a masad) Circuito abierto o interrupciones.a) Cortocircuito:Para detectar el cortocircuito en un condensador para el arranque de motormonofásico, procédase de la siguiente manera:• Es posible descubrir el cortocircuito por medio de la lámpara de prueba,

conectada al condensador en serie a una fuente de corriente continua O. C.de 110 V, si la lámpara enciende el condensador tendrá cortocircuito segúnla Fig. 28.

• Otra forma de comprobar si el condensador está en cortocircuito es lasiguiente:

Se desconecta el condensador del circuito del motor y se conecta a una red decorriente alterna de 127 V, intercalando un fusible de 10 A Fig. 29. Si el fusiblese funde es que el condensador está cortocircuitado y debe sustituirse por otronuevo. Si el fusible no se funde, el condensador quedará cargado en algunossegundos y se desconectará de la red. Finalizado el proceso de carga, nodeben tocarse los terminales del condensador, pues puede resultar peligrosodescargándolo según Fig. 30.

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b) Falta de capacidadNo siempre que un condensador produce chispas al descargarlo, está enbuenas condiciones para ser usado en los motores. Puede ser que lacapacidad sea baja.Para medir la capacidad de un condensador se requiere de un amperímetro yun voltímetro.Conectamos al amperímetro y el voltímetro en el condensador a una red de110 V de C A., teniendo el cuidado de no olvidar intercalar un fusible.El condensador debe permanecer conectado a una red, el tiempo mínimonecesario pero suficiente para efectuar las lecturas. Si la corriente tiene unafrecuencia de 60 Hz la capacidad dcí condensador se obtiene de la siguientefórmula.

La capacidad así determinada en la Fig. 30 debe ser aproximadamente igual ala marcada en el condensador. Si el valor obtenido es inferior a un 20% delvalor marcado, el condensador tiene insuficiente capacidad y ha de cambiarsepor otro nuevo.c) Contacto a masaSe utiliza la lámpara de prueba conectando uno de sus extremos a un Terminaldel condensador y el otro a la cubierta de aluminio.

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Si la lámpara enciende existe contacto a masa y por lo tanto se debereemplazar el condensador por uno nuevo.

d) Circuito abierto o interrupciones:Para verificar un condensador utilizamos un ohmímetro o un megohmetro,desconectando del motor y procediendo a efectuar las mediciones siguientes:* Condensador bueno* Cortocircuito* Circuito abiertoCondensador bueno Fig. 33La- aguja se desplaza desde el cero hacia el infinito. Cuando más lento es sumovimiento mayor es la capacidad del condensador. El aislamiento es tantomejor en cuanto más cerca del infinito se estabilize la aguja.

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Cortocircuito:Cuando la aguja se desplaza desde el infinito hasta el cero, Fig. 34 quedandofija en esa posición se considera que el condensador está en cortocircuito ocomúnmente denominado condensador ligado.

Circuito abierto:La aguja marca inmediatamente el infinito, parando el movimiento aguja quedaen una posición indiferente, Fig. 35 de la manivela.

5.2-Tecnología para el - Cálculo de la capacidad a través de la corriente dearranquePara determinar la capacidad de un condensador de arranque en un motormonofásico, esta se puede determinar a través de la siguiente fórmula:

Tomando en cuenta que esta fórmula es aplicable tanto a una frecuencia de lared de 50 o 60 Herz (Hz). Tenemos:

- Simplificando la fórmula para 60 Hz tendríamos lo siguiente:

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- Ahora para 50 Hz tendríamos:

Es importante que para aplicar esta fórmula lo que se debe tomar en cuentaes el valor de la intensidad de corriente instantánea que toma el devanadode arranque al iniciar la marcha del motor.La cual normalmente es 1/3 de la corriente de arranque normal, dichacorriente se puede medir realizando un arranque directo del motor,conectando un amperímetro en las líneas correspondientes al devanado dearranque.Donde:MFD = Capacidad del capacitor en microfaradioE = Tensión de la red de volts.¡= Intensidad de corriente instantánea que toma el devanado de arranque.10 6 = Un millón, para representar las unidades en micro.2 pi =2x3.1416=6.28En el caso de no tener un amperímetro utilizamos la siguiente tabla.

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También podemos seleccionar la capacidad del condensador con lasiguiente tabla.

Ejemplo 7:Se tiene un motor monofásico sin placa de característica, al cual se ledesea calcular su condensador de arranque. Realizándole un arranquedirecto a dicho motor, se le toma la medida de la corriente de arranque delbobinado auxiliar de 6 amperes en 115 y. por lo tanto:

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Ejemplo 8:Se tiene un motor monofásico de 11 5V/230V el cual en su placacaracterística, tiene una potencia de 1 HP con una corriente de 11/5.5A.Calcular su condensador de arranque, según mediciones la intensidad dearranque para el bobinado auxiliar en 115V en 16 Amp.Calculándose su capacidad tendríamos:

5.3.- Tecnología para el cálculo de la capacidad con cambio de voltajeCuando por razones de funcionamiento de un motor monofásico, se ledesea conectar, de una tensión menor a una tensión mayor o viceversa,donde dicho motor ya tiene su condensador de arranque original, lacapacidad del nuevo condensador para el cambio de tensión se puededeterminar a través de la siguiente ecuación:

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Ejemplo 9:Se tiene un motor monofásico de 5 caballos de fuerza el cual es utilizadopara un compresor, la tensión de alimentación del motor es de 230vutilizando un condensador original de 174 MF. A dicho motor se lereconectó su bobinado para una tensión de 115V.Calcular la capacidad del condensador para la nueva tensión del motor.Datos

6.- Tecnología del cálculo de condensadores permanentes para motoresmonofasicos

En el capítulo de motores monofásicos de fase partida con condensadorpermanente hablamos que la capacidad requerida en el bobinado auxiliar esmucho menor oscilando entre un rango de 5 a 20 MF normalmente.Dadas las características de funcionamiento de dicho motor.

6.1- Tecnología del cálculo de condensadores permanentes para motoresmonofasicos

A continuación exponemos el proceso para calcular el condensadorpermanente necesario para un motor monofásico.1°) Calculemos la potencia activa del motor o potencia consumida (P1)

2°) Calculamos la potencia reactiva del motor

3°) Calculamos la capacidad a través de la siguiente fórmula

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Ejemplo 10:Se tiene un motor monofásico de condensador permanente con lossiguientes datos de placa característica, al cual se le desea calcular lacapacidad del condensador permanente.

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Ejemplo 11:Se tiene un motor monofásico de condensador permanente con la placacaracterística, al cual se le desea calcular la capacidad permanente.Con los siguientes datos del condensador

7-.- Averías en los motores monofasicos de inducciónLas averías más frecuentes que pueden presentarse en los motoresmonofásicos de inducción tenemos las siguientes:

7.1 Fusibles quemados- Con el fusible fuera de circuito- Con el fusible en el circuito.Para localizar un posible fusible quemado fuera de circuito, se utiliza lalámpara de prueba en serie Fig. 36. Si el hilo fusible no está roto, se cerraráel circuito a través de este hilo y de la lámpara y ésta se encenderá; si por elcontrario, está roto, el circuito queda abierto y la lámpara no se enciende.Para comprobar el estado de los fusibles sin sacarlos de la instalación,puede emplearse una lámpara de prueba en derivación (figura 37). Con elinterruptor general cerrado y aplicando los terminales de prueba a laentrada y salida del fusible, si éste se ha quemado, la lámpara se enciende;si el fusible está en buenas condiciones, la lámpara permanece apagada.También puede comprobarse el estado de un fusible por medio delvoltímetro de prueba. Fig. 38. Si el voltímetro marca la tensión entre fases,el fusible está quemado; si el voltímetro no marca tensión, el fusible está enbuenas condiciones.

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7.2- Cojinetes desgastadosLos cojinetes desgastados producen un descentramiento de la partegiratoria del motor o rotor; como los entrehierros de todas las máquinaseléctricas son muy pequeños, este descentramiento puede provocar el rocemecánico del rotor con la parte fija o estator (figura 39). lo cual ocasiona eldeterioro de los bobinados. En los casos de roce entre rotor y estator, loscojinetes desgastados pueden reconocerse por las marcas producidas porel rotor al rozar sobre el hierro del estator.Con los cojinetes desgastados, lo más probable es que el motor no funcioney si lo hace será muy ruidosamente. Debe, por tanto, evitarse el roce entrerotor y estator, y para ello, vigilar el juego del eje, sobre el cojinete; tal comose expresa en la Fig 40, se intenta mover verticalmente el extremo libre deleje, es decir, el del lado del accionamiento; si existe juego vertical, es decir,si el eje se mueve verticalmente, es señal de que el cojinete o el mismo ejeestán desgastados y hay que sustituir uno u otro.En los cojinetes lisos debe comprobarse que el cojinete es estanco,vigilando las tapas y los fieltros y cuero de cierre. Si el cierre no es eficaz, ydebido al fuerte efecto de aspiración de las correas, poleas y acoplamiento,el aceite puede salir al exterior de la máquina, por lo que el cojinete sequedará sin aceite y se agarrotará, provocando su desgaste.Para extraer cojinetes de rodadura o de bolas, no debe emplearse nunca unmartillo sino dispositivos de extracción adecuados Fig. 41. Para suextracción, debe aplicarse la presión en el sitio adecuado, señalado conflechas en la Fig. 42, es decir, en el anillo interior fijado al eje y no en elanillo exterior fijado a la tapa, ya que en este último caso, el cojinete puedeaveriarse por sufrir esfuerzos inadmisibles.Para comprobar el desgaste de los cojinetes de rodadura, se examinan losaros exteriores del cojinete Fig. 43. El aro exterior (1) no debe girar en latapa y el aro interior (2) no debe girar en el eje de la máquina. Si el motortiene juego en los rodamientos, es necesario corregirlos con casquillosadecuados o mejor todavía, montando un cojinete nuevo.

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7.3- Tapas mal montadasCuando una tapa no se adapta bien la carcasa del motor, los cojinetes noquedan alineados y no es posible hacer girar a mano el rotor, o por lomenos, requiere gran esfuerzo el hacerlo. Se comprueba el buen ajuste deuna tapa por el sonido limpio que emite al golpearla ligeramente con unmazo de madera. Cuando una tapa no se ajusta bien a la carcasa se aflojanlos tornillos de sujeción, se centra bien y se aprietan suavemente lostornillos a la carcasa, ero poco a poco y simultáneamente. Al montar unmotor no debe apretarse nunca el primer tornillo, después el siguiente y asísucesivamente; si se procediera de esta forma, el lado de la tapa opuesto alos primeros tornillos que se han apretad. no quedaría bien ajustado a lacarcasa.

7.4- Eje torcidoSi después de comprobar eL buen montaje de las tapas resulta dificultosohacer el motor a mano, es casi seguro que el eje está torcido. Paracomprobar esta avería, se ha de desmontar el rotor y colocarlo entre lospuntos de un torno; se pone el torno en marcha y se observa fácilmente si eleje gira centrado o descentrado.

Para reparar un eje descentrado, se monta entre los puntos de un torno ycon una palanca o un trozo de tubo, dispuesto bajo la parte curvada, seendereza el eje poco a poco y con mucho cuidado. Este procedimiento

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solamente debe emplearse para motores pequeños, ya que de otra forma,podrían estropearse los puntos del torno.- Cojinetes excesivamente apretadosSi los cojinetes están demasiado ajustados con el eje de la máquina,resultará difícil hacer girar el motor a mano, por lo que este defecto sepuede localizar fácilmente. Lo mejor es rectificar los cojinetes para que eleje ajuste debidamente; también puede recurrirse a pulir el eje con tela deesmeril.Debe tenerse en cuenta que no siempre son los cojinetes la causa delagarrotamiento del eje; muchas veces, este defecto es debido a un montajedefectuoso del motor, sobre todo de las tapas.

7.5- SobrecargasSe dice que un motor eléctrico está sobrecargado cuando absorbe unacorriente mayor que la nominal. La sobrecarga puede estar originada pordiferentes causas: por ejemplo, en un motor monofásico, la sobrecargapuede resultar de que el aparato o máquina accionada necesite máspotencia mecánica que la que puede proporcionar el motor.Un motor monofásico sobrecargado emitirá un zumbido prolongado yfinalmente, se parará para determinar si el motor trabaja sobrecargado, seconecta en el circuito un amperímetro Fig. 44 y se observa si marca unaintensidad superior a la indicada en la placa de características del motor. Sisucede así, es que el motor trabaja sobrecargado.Algunos motores Fig. 45 llevan incorporado un relé térmico de proteccióncontra sobrecargas que consiste en un elemento bimetalico que alcalentarse por el paso de la corriente, hace que se separen las dos láminasmetálicas, desconectando automáticamente el motor de la red. Estas dosláminas metálicas deben unirse por sí solas cuando el motor se ha enfriadoy cuando ha desaparecido la causa que motivó la sobrecarga. Loscontactos del relé térmico deberán examinarse minuciosamente, limpiarse ysustituirse por otros nuevos en caso de desgaste excesivo.Muchas veces sucede que la sobrecarga se debe a alguna parte del motorque está sucia o rota. En tal caso, es fácil localizar la sobrecarga, soltandola correa del motor y haciendo girar este último a mano. Si el giro no essuave es porque algún elemento del motor (eje, bobinado, etc.) está sucio oestropeado.

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7.6- Interrupción en el bobinado de régimenLas causas principales de las interrupciones en el bobinado principal o derégimen son las siguientes:- Conexión sucia o floja- Hilo rotoPara comprobar si el bobinado de régimen está interrumpido, se utilizará lalámpara de prueba en serie, poniendo sus terminales de prueba en contactocon los extremos del bobinado Fig. 46. Si la lámpara se enciende, el circuitoestá en buen estado y no existen interrupciones; si la lámpara no seenciende, el circuito está interrumpido por algún sitio Fig. 47. Ahora hay queaveriguar en cuál de los polos está la bobina interrumpida.Para ello Fig. 48, se pone un Terminal de prueba de la lámpara en contactocon un extremo del bobinado y el otro Terminal con la salida de cada uno delos polos (numerados 1, 2, 3 y 4 en la figura).S la lámpara no se enciende, al estar el segundo Terminal en contacto conel polo 1, la primera bobina será la averiada; si e enciende la lámparaestando su Terminal en el polo 1, pero no se enciende al estar en contactocon el polo 2, la segunda bobina será la defectuosa y a-sí sucesivamente.

7.7- Interrupción en el bobinado de arranqueLas principales causas de interrupciones en el bobinado de arranque sonlas siguientes:- Conexión sucia o floja.- Hilo roto- Interruptor centrifugo averiado.En el bobinado de arranque resulta bastante difícil localizar una interrupciónque en el bobinado de régimen, debido a que el circuito de dicho bobinadocomprende, además, el interruptor centrífugo que es, precisamente, una delas causas más frecuentes de la avería que estamos estudiando debido aque, con el continuo uso, las piezas que componen dicho interruptor sedesgastan y ensucian o también a que la presión de la parte giratoria delinterruptor sobre la parte fija es insuficiente para que se cierran loscontactos.

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La posible interrupción en el bobinado de arranque puede investigarse deacuerdo con uno de los procedimientos que se explican a continuación:• El primer procedimiento consiste en conectar el motor a la red y comprobar siemite un zumbido continuo; si sucede de esta manera, es que hay unainterrupción en el bobinado de arranque.• Otro procedimiento consiste en hacer girar el rotor a mano, lo que puederealizarse arrollando un cordel en el extremo libre del eje y tirando del extremode aquél con fuerza Fig. 49. Una vez iniciado el giro del motor, se conecta éstea la red y si continúa funcionando será señal de que la avería está en el circuitodel bobinado de arranque.• También se pueden investigar las interrupciones en el bobinado de arranquepor medio de la lámpara de prueba en serie. Fig. 50. Para localizar unainterrupción si el bobinado de arranque está conectado al interruptor centrífugoy el motor está desmontado, se puede proceder de la siguiente forma: seconectan los terminales de prueba a la lámpara en los dos extremos delbobinado de arranque; mientras no se unan los dos contactos del interruptorcentrífugo, la lámpara ha de permanecer apagada.Pero si al cerrarse estos contactos tampoco se enciende la lámpara de prueba,es que existe una interrupción en el interruptor centrífugo o en el bobinado dearranque. Para localizar esta interrupción, se ensaya separadamente elbobinado de arranque, utilizando la lámpara de prueba y si el bobinado está enbuenas condiciones, la interrupción debe buscarse en e! interruptor centrífugo,que se habrá de desmontar y limpiar, graduando además la presión de la partefija sobre la parte giratoria.Si se ha de localizar la interrupción con el motor montado, se conectarán losterminales de la lámpara de prueba al circuito del bobinado de arranque. Si elmotor está en perfectas condiciones en lo que a este bobinado se refiere, lalámpara deberá encenderse; si continúa apagada, (lo más probable es que loscontactos del interruptor centrífugo no estén bien cerrados. En tal caso, seempuja el eje del motor en sentido longitudinal, con lo que se conseguirá quese cierren los contactos del interruptor: este defecto puede corregirsecolocando arandelas de fibra, para que el eje se mantenga en la posiciónconveniente. Si con esta prueba, se demuestra que el interruptor centrífugo noes la causa de la interrupción, y que la avería está en el bobinado de arranque,entonces debe ensayar tal como se ha explicado para el bobinado de régimen.

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7.8- Contactos a masa de los bobinadosYa sabemos que hay contacto a masa cuando existe contacto eléctrico entrealgún punto del bobinado y la masa metálica del motor. Esta avería puedepresentarse por diversas causas; en los motores monofásicos de inducción, lascausas más frecuentes son las siguientes:- Posibilidad de que los pernos de sujeción de las tapas lleguen a tocar elbobinado.- Contacto de los conductores del bobinado con las aristas de las cabezas delas ranuras.- Contacto del interruptor centrífugo con la carcasa.Estos contactos no se perciben fácilmente en condiciones aparentementenormales del motor; sin embargo, los contactos con masa equivalen ya a uncortocircuito que pueda llegar a quemar los fusibles o hacer que se recaliente elbobinado, según la importancia de la avería.Para averiguar si en un bobinado hay un contacto a masa, se empleageneralmente la lámpara de prueba en serie; un terminal de prueba se pone encontacto con el extremo del bobinado y el otro terminal de prueba con el núcleodel estator Fig. 51. Si la lámpara se enciende, es que existe algún contacto conla masa.Cuando estemos bien seguros de que existe este contacto, se intentarádescubrir a simple vista, o sea examinando detenidamente el bobinado, paraver si algún conductor desnudo toca al núcleo.

Si para la localización del contacto a masa no fuera suficiente el procedimientoanterior, habría que deshacer los empalmes entre los polos Fig. 52 y ensayarlos bobinados de cada uno de éstos. Una vez localizado el polo con contacto amasa, se deshacen los terminales de las bobinas de cada polo Fig. 53, hastaencontrar la bobina averiada que deberá sustituirse por una bobina nueva orenovar su aislamiento, según la importancia que tenga el contacto a masa.

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7.9- Bobinados quemados o en cortocircuitoLos cortocircuitos pueden presentarse debido a diferentes causas. Por ejemplo,en el bobinado de un motor nuevo puede presentar un cortocircuito si al alojarlas bobinas del bobinado en sus correspondientes ranuras, se empujan losconductores entre sí con demasiada presión. También se presenta cortocircuitosi, debido a una sobrecarga, los bobinados se calientan demasiado, con lo quese queman los aislamientos que recubren los hilos de los bobinados y estoshilos quedan al descubierto. Generalmente, cabe sospechar que existecortocircuito cuando el bobinado se recalienta estando el motor en marcha ocuando el motor funcionando en vacío, absorbe una corriente cuya intensidadtiene un valor exagerado.Casi siempre, esta avería causa la rotura de los fusibles al conectar el motor ala red. Si los fusibles no se queman se recalentarán los bobinados del motor,tal como se ha dicho anteriormente.

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En los motores monofásicos de inducción existen varios procedimientos paralocalizar bobinas en cortocircuito, de los que reseñaremos los siguientes:• Localización al tacto. Se pone en marcha el motor, se le deja funcionandodurante algún tiempo y se comprueba al tacto la bobina más caliente; en estabobina estará localizado casi siempre el cortocircuito. -• Prueba de la caída de tensión. Se conecta el bobinado a una fuente decorriente continua de baja tensión, se monta un voltímetro entre los extremosde uno de los polos, y se efectúa la lectura de tensión. La misma operación serealiza con los demás polos. El polo al que corresponde menor caída detensión o sea menor lectura en el voltímetro, será el que contiene la bobina encortocircuito (fig. 54).• Prueba del zumbador. Con las tapas desmontadas se dispone el zumbador enel interior del estator y se va pasando de una a otra ranura. Una bobina encortocircuito se reconocerá en seguida por las rápidas vibraciones de una hojade sierra dispuesta en el otro extremo de la bobina Fig. 55.• Prueba de la corriente absorbida. Este procedimiento se adopta solamentecuando el motor puede funcionar en vacío, o sea sin carga. Le intercala unamperímetro en serie con uno de los hilos de la línea y si la corriente quemarca es superior a la que indica la placa de características del motor, es queel bobinado tiene alguna bobina en cortocircuito Fig. 56En todos los casos desmontar el motor y sustituir el bobinado quemado por otronuevo.Si, a consecuencia del cortocircuito, solamente se ha quemado el bobinado dearranque, bastará con sustituir éste, pero antes de montarlo convendrácomprobar si el bobinado de régimen está en buenas condiciones defuncionamiento.

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7.10- Barras de rotor flojasEn los motores monofásicos de inducción, las barras que constituyen elbobinado rotórico se ponen en cortocircuito, uniéndolas por sus extremosmediante dos aros de cobre o de aluminio, según sea el material constituyentede las barras. Si una o varias de estas barras se aflojan Fig. 57 y no hacenbuen contacto con los aros frontales de sujeción el motor no puede marcharcon normalidad e incluso, en algunos casos no gira.

Las señales características de esta avería son las siguientes:- Ruido del motor al girar- Escasa potencia desarrollada.- Continuo chispeo entre barras y aros frontales.La localización de esta avería se realiza mediante el zumbador y la hoja desierra Fig. 58; la hoja de sierra vibra cuando está situada sobre las barras noaveriadas. En algunos casos también puede localizarse esta avería por simpleinspección manual.La solución a esta avería es afianzar nuevamente la soldadura de las barrasflojas sobre los anillos frontales de sujeción.

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7.11- Inversión de polaridad en los bobinadosSi los polos se han conectado equivocadamente, el motor girará muylentamente o no girará, si el motor marcha, lo hará acompañado de un ruidocaracterístico.Para la determinación de la polaridad puede utilizarse el procedimiento de labrújula Fig. 59. Se dispone el estator en posición horizontal y se conecta elbobinado a una fuente de corriente continua de baja tensión (por ejemplo, unabatería de 12 y). La brújula se sitúa en el interior del estator y se muevelentamente de un polo a otro. Si el bobinado está bien conectado, se invertirá elsentido de la aguja de la brújula al pasar de un polo a otro, tal como puedeapreciarse en la figura. Si dos polos adyacentes atraen el mismo extremo de laaguja magnética, es que hay inversión de la polaridad, o sea que lasconexiones de un polo están equivocadas.Cuando solamente hay un polo mal conectado, se permutan los terminales alpolo; pero si hay varios polos con la polaridad invertida, habrá que tener encuenta las conexiones representadas en la Fig. 60.

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8-.- Funcionamiento defectuoso de los motores monofásicos defase partida8.1 Al cerrar el interruptor, el motor no arrancaFig 61Fusibles quemadosCojinetes desgastadosSobrecargaInterrupción en el bobinado de régimenInterrupción en el bobinado de arranqueBobinado con contactos a masaBobinado quemado o cortocircuitoTapas mal montadasEje torcidoCojinetes muy apretados

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8.2-Al cerrar el interruptor, el motor marcha con velocidad inferior a lanormalFig 621. Bobinado en cortocircuito2. Inversión de polaridad en los bobinados3. Cojinetes desgastados4. Barras del motor flojas5. Sobrecarga

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8.3- Al cerrar el interruptor, el motor marcha, pero se calientaexcesivamenteFig 631. Bobinado en cortocircuito2. Bobinado con contactos a masa3. Cojinetes desgastados4. Sobrecarga5. Barras del rotor flojas

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8.4- Al cerrar el interruptor. el motor marcha con mucho ruido1. Bobinado en cortocircuito2. Inversión de polaridad en ¡os bobinados3. Barras del rotor flojas4. Cojinetes desgastados5. Interrupción en el bobinado de arranque Fig. 64

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9-.- Funcionamiento defectuoso de los motores monofásicos decondensadorA continuación, se reseñan los casos más frecuentes de funcionamientodefectuoso que se presentan en los motores monofásicos de inducción decondensador y sus posibles causas, citando éstas por orden de mayor a menorprobabilidad. Por lo tanto, para la localización de las averías, se comprobaráprimero si la causa es la indicada en el apartado A, después en el apartado B yasí sucesivamente..9.1- Al cerrar el interruptor, el motor no arrancaFig. 651. Condensador defectuoso2. Fusible quemados3. Cojinetes desgastados4. Sobrecarga5. Interrupción en el bobinado de régimen6. Interrupción en el bobinado de arranque Bobinado con contactos a masa8. Bobinado quemado o cortocircuito

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9. Tapas mal montadas10. Eje torcido11. Cojinetes muy apretados

9.2- Al cerrar el interruptor, el motor marcha, pero se calientaexcesivamenteFig. 66

1. Condensador defectuoso2. Bobinados en cortocircuito3. Bobinado con contactos a masa4. Cojinetes desgastados5. Sobrecarga6. Barras del rotor flojas

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9.3- Al cerrar el interruptor, el motor marcha con velocidad inferior a lanormalFig. 67

1. Condensador defectuoso2. Bobinado en cortocircuito3. Inversión de polaridad en los bobinados4. Cojinetes desgastados5. Barras de rotor flojas6. Sobrecarga

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9.4- Al cerrar el interruptor, el motor marcha con mucho ruidoFig. 68

1. Condensador defectuoso2. Bobinado en cortocircuito3. Inversión de la polaridad en ¡os bobinados4. Barras del rotor flojas5. Cojinetes desgastados6. Interrupción en el bobinado de arranque

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EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIÓN

I. Responda cada una de las siguientes preguntas.

1. Explique el proceso de cálculo de un bobinado separado.

2. Explique el proceso de cálculo un bobinado superpuesto

3. Explique el proceso de cálculo de un bobinado del estator de un motormonofasico de inducción

4. Explique el proceso de cálculo de la capacidad a través de la corrientede arranque

5. Explique el proceso de cálculo de la capacidad con cambio de voltaje

6. Explique el proceso de cálculo de la capacidad permanente paramotores monofasicos

7. Cuales son las principales averías en los motores monofasicos deinducción

8. Explique el funcionamiento defectuoso de los motores monofasicos defase partida

9. Explique el funcionamiento defectuoso de los motores monofasicos decondensador

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GLOSARIO

Motor de inducción o asíncronos monofásico Motores monofásicos que poseen un rotor del tipo jaula de ardilla (o rotor conespiras en corto circuito).

Los campos alternosEs cuando una de otras darán lugar a un campo magnético giratorio cuando eldesfase entre las dos corrientes que circulan por ellas sea aproximadamente90º

Motor monofásico de fase partidaSon los motores monofásicos con devanado auxiliar se componen de dosdevanados desplazados a 90º uno del otro, el devanado principal y el auxiliar.Estos se diferencian según el método de obtención del desfase entre las doscorrientes del devanado.

Interruptor centrifugo Consiste en dos partes básicas, una estacionaria y una rotatoria, la parteestacionaria incluye los contactos de conexión y desconexión, la parte rotatoriaestá montada en el rotor y hace operar los contactos al desplazarse axialmentedebido a la fuerza centrifuga ejercida por contrapesos montados cerca de superiferia.

Motor de repulsiónEste motor consta de un estator cuyo bobinado es semejante al bobinado derégimen de un motor de fase partida y de un rotor cuyo bobinado es semejanteal de un inducido de motor de corriente continua

DevanarOperación técnica que consiste en efectuar arrollamientos de alambres endiferentes planos para la producción de energía eléctrica

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BIBLIOGRAFÍA

• Electrotecnia curso elemental libro GTZ. H.Hubscher, J. Klaue W. Pfluger, SAppelt

• Fundamentos de electricidad, Mileaf Harry.

• Rebobinado de motores y transformadores , Kart Wilkinson

• Tecnología Eléctrica 2 Ricardo Casado