Motores Monofasicos de Induccion - 05-12-2014

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  • MQUINAS ELCTRICAS

    MONOFSICAS

    ML 244

    Gregorio Aguilar Robles

    5 de diciembre de 2014

  • INTRODUCCIN

    La mayora de los hogares y pequeos negocios

    no tienen energa trifsica disponible. Para tales

    lugares, todos los motores deben operar con fuente

    de potencia monofsica.

  • El problema de una fase, como fuente de potencia

    para motores, es que no permite por s misma

    producir un campo magntico giratorio. Varios

    artificios se han desarrollado para suprimir esta

    dificultad produciendo motores con caractersticas

    especficas, convenientes para cierto campo de

    usos.

  • APLICACIONES

    Accionan mquinas, lavadoras, bombas, ventiladores,

    relojes, compresores para acondicionamiento de aire y

    refrigeracin, mquinas de coser, herramientas

    manuales, etc.

  • ESTATOR

  • ROTOR JAULA DE ARDILLA

  • PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

  • Los motores monofsicos de induccin experimentan

    una grave desventaja, puesto que solo hay una fase

    en el devanado del estator, el campo magntico en un

    motor monofsico de induccin no rota.

  • Es decir, con un bobinado monofsico, se obtiene

    un campo magntico alterno.

    Puesto que no hay campo magntico rotacional en

    el estator, un motor monofsico de induccin no

    tiene par de arranque.

  • Sabemos que la ecuacin de un campo

    magntico alterno tiene la forma de:

    B = Bmax Cos wt Cos q

    ttt qqq cos*2

    1cos*

    2

    1cos.cos

    Sabemos por trigonometra que:

    Reemplazando en la ecuacin de B, tendremos:

    )wt(CosB2

    1)wt(CosB

    2

    1B maxmax qq

  • El objetivo es lograr que

    uno de los 2 campos

    magnticos giratorios sea

    ms fuerte que el otro en el

    motor y en consecuencia,

    dar a este un apoyo inicialen una u otra direccin.

  • CURVA TORQUE - DESLIZAMIENTO

  • En su estructura los motores monofsicos deinduccin se parecen a los motores de jaulade ardilla, salvo por el arreglo de losdevanados del estator.

  • ARRANQUE DE MOTORES DE

    INDUCCIN MONOFSICOS

  • Como ya sabemos un motor monofsico de

    induccin no tiene par de arranque intrnseco.

    Existen diversas tcnicas, que se clasifican

    de acuerdo con el mtodo utilizado para

    producir el par de arranque.

  • CLASIFICACIN

    a) Motores de fase partida

    b) Motor con condensador de

    arranque

    c) Motores con condensador

    permanente

    d) Motores con doble

    condensador

    e) Polos estatricos sombreados

  • MOTORES DE FASE PARTIDA

    Estos motores poseen dos devanados de estator

    uno principal o de funcionamiento y otro auxiliar

    o de arranque.

  • Ambos devanados del estator

    tienen sus ejes dispuestos a 90

    elctricos entre s.

  • Adems debemos destacar que:

    El arrollamiento P (Principal) posee una

    resistencia baja y una reactancia alta.

    El arrollamiento A (Auxiliar) posee unaresistencia alta y una reactancia baja.

    RAntoArrollamie

    XPntoArrollamie

  • Como consecuencia de lo anterior se produce

    un desfasaje entre las corrientes, tal como se

    indica en el diagrama fasorial.

  • Dado que la corriente auxiliar esta adelantadarespecto a la principal, el campo del estatoralcanza su mximo primeramente segn el ejedel devanado auxiliar y luego segn el ejeprincipal.

  • Una vez arrancado el motor se desconecta el

    devanado auxiliar, a travs del interruptor

    centrfugo, generalmente cerca al 75% de la

    velocidad sncrona.

  • Fueron estos los primeros motores monofsicosusados en la industria y que todava perduran.

    Se usan en mquinas, bombas, ventiladores,lavadoras y una gran cantidad de otras aplicaciones.

    Se fabrican en potencias de 1/30 (25 W) a 1/2 HP(373W).

  • El devanado auxiliar

    logra que uno de los

    campos sea mayor

    que el otro y provee un

    par de arranque neto

    para el motor.

  • Los motores de fase

    partida poseen un

    par de arranque

    moderado.

  • MOTOR CON CONDENSADOR

    EN EL ARRANQUE

    En algunas aplicaciones

    el par de arranque es

    insuficiente para arrancar

    una carga sobre el eje del

    motor.

    En esos casos, se pueden

    utilizar motores con

    arranque por capacitor.

  • El motor con condensador para la marcha es en el

    fondo un motor de fase partida, pero en el cual el

    desfasaje entre las corrientes auxiliar y principal se

    consigue mediante un condensador en serie con el

    devanado auxiliar tal como se aprecia.

  • Esta condicin produce un campo magntico

    giratorio en el estator, el cual a su vez induce una

    corriente en el devanado del rotor efectuando la

    rotacin.

  • La corriente que es liberada por el capacitordurante el arranque hace que el par de arranquede estos motores sea dos veces mayor que unode fase partida sin capacitor.

  • PEl par de arranque de un motor de fase partida con

    capacitor es producido por un campo magntico

    giratorio dentro del motor. Este campo relocaliza el

    devanado de arranque 90 grados elctricos

    desfasados con respecto al bobinado de trabajo, lo

    que hace que la corriente en el devanado de

    arranque se adelante a la del devanado de trabajo.

  • El par de arranque del motor puedesobrepasar 300% de su valornominal.

  • Los motores con arranque

    por capacitor son ms

    costosos que los de fase

    partida y se utilizan en

    aplicaciones en las cuales se

    requiere un alto par de

    arranque. Aplicaciones

    tpicas de estos motores son

    los compresores, bombas,

    equipos de aire

    acondicionado, y otros

    equipos que deban arrancar

    con carga.

  • DESPIECE DEL MOTOR CON ARRANQUE

    POR CAPACITOR

  • MOTORES CON CONDENSADOR

    PERMANENTE

    En este tipo de motores, no se desconecta el

    devanado auxiliar despus de arrancado el

    motor, con ello se simplifica la construccin al

    prescindir del interruptor centrfugo y se mejora

    el factor de potencia y el rendimiento.

  • En estos motores el devanado de trabajo y arranque

    tienen un capacitor en serie.

    Este mtodo evita el uso de interruptor de arranque

    pero el par es menor en el arranque y el trabajo.

  • El capacitor mejora la caracterstica par-velocidadde un motor de induccin, si este se escogeadecuadamente tal motor tendr un campomagntico rotacional uniforme y se comporta comoun motor trifsico de induccin.

  • Los motores de capacitor dividido

    permanentemente tienen par de

    arranque menor que los motores de

    arranque por capacitor.

  • MOTORES CON DOBLE CONDENSADOR

    Si se requiere un par de arranque lo ms alto

    posible y las mejores condiciones de

    operacin, se pueden utilizar dos capacitores

    con el devanado auxiliar. Los motores con 2

    capacitores se llaman motores de capacitor de

    arranque, capacitor de marcha o capacitorstar-capacitor run.

  • El capacitor mayor esta presente en el circuito

    durante el arranque (star) cuando asegura que

    las corrientes en los devanados principal y

    auxiliar estn casi balanceadas.

  • Cuando el motor ha alcanzado velocidad el

    interruptor centrfugo se abre y el capacitor

    permanente se deja solo en el circuito con el

    devanado auxiliar.

  • El capacitor permanente es suficientemente grande

    para balancear las corrientes para cargas normales

    del motor de modo que este opera con alto par y

    alto factor de potencia.

  • APLICACIN DE LAS

    CARACTERSTICAS DEL MOTOR

    POLIFSICO AL MOTOR

    MONOFSICO

  • Se ha visto anteriormente que el flujo principal del

    motor de induccin polifsico es un flujo giratorio y

    el flujo principal de un motor monofsico en un flujo

    alterno, fijo en el espacio.

    Sabemos que la fuerza magnetomotriz alterna esta

    dada por la ecuacin:

    q cos.cos.max1 tFF

  • Esto es la ecuacin de la fuerza magnetomotriz

    alterna si aplicamos trigonometra:

    obtendremos:

    Esto es la fem alterna puede ser reemplazada

    por 2 fuerzas magnetomotrices giratorias que

    viajan en direcciones opuestas y cada una tiene

    una amplitud igual a la mitad de la fuerza

    magnetomotriz alterna.

    ttt qqq cos*2

    1cos*

    2

    1cos.cos

    tFtFF qq cos.*2

    1cos.*

    2

    1maxmax1

  • A esta fmm giratoria corresponden 2 flujos que

    giran en direcciones opuestas cada una con

    velocidad sncrona. Al flujo giratorio que viaja en la

    misma direccin de rotacin que el rotor se le

    conoce con el nombre de flujo giratorio adelantado

    (forward) mientras que al flujo giratorio que viaja

    en direccin opuesta al rotor se le conoce como

    flujo giratorio atrasado (reverse o back), lo cual

    mostramos en el siguiente grfico:

  • DESLIZAMIENTO

  • Sea n rpm la velocidad del rotor, entonces deacuerdo con la definicin del deslizamiento s,eldeslizamiento del rotor con respecto al flujogiratorio adelantado:

    Ya que el flujo giratorio atrasado funciona opuesto

    al rotor, el deslizamiento sb del rotor con respecto

    a este flujo giratorio atrasado:

    ss

    sf

    n

    n

    n

    nns

    1

    s

    s

    s

    sb

    n

    nn

    n

    nns

  • Tambin:

    f

    s

    b