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Motores Monofasicos de Induccion - 05-12-2014

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Text of Motores Monofasicos de Induccion - 05-12-2014

  • MQUINAS ELCTRICAS MONOFSICASML 244

    Gregorio Aguilar Robles5 de diciembre de 2014

  • INTRODUCCINLa 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.

  • APLICACIONESAccionan 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 qSabemos por trigonometra que:Reemplazando en la ecuacin de B, tendremos:

  • 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 inicial en una u otra direccin.

  • CURVA TORQUE - DESLIZAMIENTO

  • En su estructura los motores monofsicos de induccin se parecen a los motores de jaula de ardilla, salvo por el arreglo de los devanados 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.

  • CLASIFICACINa) Motores de fase partidab) Motor con condensador de arranquec) Motores con condensador permanented) Motores con doble condensadore) 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 unaresistencia baja y una reactancia alta.El arrollamiento A (Auxiliar) posee una resistencia alta y una reactancia baja.

  • 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 adelantada respecto a la principal, el campo del estator alcanza su mximo primeramente segn el eje del devanado auxiliar y luego segn el eje principal.

  • 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 monofsicos usados 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 capacitor durante el arranque hace que el par de arranque de estos motores sea dos veces mayor que uno de 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 puede sobrepasar 300% de su valor nominal.

  • 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 CONDENSADORPERMANENTE 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-velocidad de un motor de induccin, si este se escoge adecuadamente tal motor tendr un campo magntico rotacional uniforme y se comporta como un 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 capacitor star-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:

  • 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.

  • 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 de acuerdo con la definicin del deslizamiento s,el deslizamiento del rotor con respecto al flujo giratorio adelantado:

    Ya que el flujo giratorio atrasado funciona opuesto al rotor, el deslizamiento sb del rotor con respecto a este flujo giratorio atrasado:

  • Tambin:

  • CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR MONOFSICO

  • FLUJO DE POTENCIA EN EL MOTOR MONOFSICO

  • POTENCIA EN EL ENTREHIERRO a) Campo magntico en adelanto

    b) Campo magntico en atraso

    Potencia total en el entrehierro

  • Par producido o par indicado:

    Prdidas en el cobre del rotor:

  • Potencia convertida:

  • Nota: debido a que no se han considerado las prdidas en el ncleo para hallar la potencia de salida se debe restar a la potencia convertida otras prdidas que son:

    Adems:

  • FLUJO DE POTENCIA EN UN MOTOR MONOFSICO

  • FIN DEL CURSO

    GRACIAS