Motor monofásico de inducción: arranque con condensador y técnicas de arranque

Resumen

El documento explica por qué un motor monofásico de inducción no tiene par de arranque y cómo se genera un campo giratorio a partir de devanados principal y auxiliar desfasados. Describe la mejora del arranque mediante condensadores, el uso de uno o dos condensadores y los métodos para desconectar el condensador de arranque, como interruptores centrífugos y relés de intensidad.

Puntos clave

Un devanado monofásico alimentado con corriente alterna no produce campo giratorio, por lo que el motor de jaula de ardilla no tiene par de arranque.
Se obtiene un campo bifásico con dos devanados desfasados 90º en el espacio: el principal (RUN) y el auxiliar (START).
Al conectar ambos devanados directamente a la red, el desfase entre corrientes es de unos 30º, lo que deforma el campo y da bajo par de arranque.
Un condensador en serie con el devanado auxiliar aproxima el desfase a 90º y aumenta notablemente el par de arranque.
Con dos condensadores, el de arranque se conecta en paralelo con el permanente durante el arranque y luego se desconecta.
El condensador de arranque se desconecta mediante interruptores centrífugos o relés de intensidad, hacia el 80% de la velocidad o intensidad nominal.

Ponte a prueba

Introducción al Motor Monofásico de Inducción

Si partimos del concepto de motor de inducción y construimos un motor monofásico de inducción con rotor de jaula de ardilla, resulta evidente que el motor no tiene par de arranque. Por tanto, no podría vencer en vacío ni sus propios rozamientos. Esto se debe a que un devanado monofásico recorrido por una corriente alterna no produce el campo giratorio necesario.

Generación del Campo Giratorio

Para producir un campo giratorio a partir de una red monofásica, se obtiene un campo bifásico a partir de dos devanados desfasados 90º en el espacio y recorridos por corrientes también desfasadas 90º. Estos devanados se llaman:

Devanado Principal (RUN)

Ocupa 2/3 de las ranuras y presenta alta reactancia y baja resistencia (impedancia muy inductiva).

Devanado Auxiliar (START)

Ocupa 1/3 de las ranuras y presenta baja reactancia y alta resistencia (impedancia poco inductiva).

Estos devanados se conectan en paralelo y se alimentan a la tensión de red (230 V), obteniéndose un desfase entre las corrientes del orden de 30º, en lugar de los 90º necesarios. Por este motivo, el campo giratorio se encuentra deformado, resultando en un motor con bajo par de arranque y mal rendimiento.

Mejorando el Par de Arranque: El Condensador

El motor de fase partida tiene poco par de arranque, lo que limita su utilización. La solución es mejorar el campo giratorio, consiguiendo que las corrientes de los devanados estén desfasadas un valor próximo a 90º. Esto se logra conectando un condensador en serie con el devanado de arranque, de forma que la intensidad de este devanado (IA) adelanta respecto a la tensión (V) y se desfasa con respecto a la intensidad del devanado principal (IP). El par de arranque aumenta notablemente, y este motor se llama motor de fase partida con condensador de arranque.

El Papel del Condensador

El condensador permite aproximar el desfase entre las corrientes a 90º. En aplicaciones más exigentes, se utilizan dos condensadores para optimizar el par de arranque:

Condensador permanente: Siempre conectado en serie con el devanado auxiliar.
Condensador de arranque: Conectado en paralelo con el permanente durante el arranque para aumentar la capacidad, y luego desconectado.

Etapas del Arranque con Dos Condensadores

Se produce el arranque con ambos condensadores en paralelo (capacidades se suman), obteniendo un alto par de arranque.
Cerca del punto de funcionamiento del motor, se elimina el condensador de arranque.
El motor evoluciona solo con el condensador permanente.

Desconexión del Condensador de Arranque

Para eliminar el condensador de arranque, se utilizan:

Interruptores centrífugos: Conforme la velocidad se aproxima a la nominal (aproximadamente un 80%), abren un contacto desconectando el condensador de arranque.
Relés de intensidad (típicos de compresores de frío): La bobina del relé se conecta en serie con el devanado principal. Cuando la intensidad se aproxima a la nominal (aproximadamente un 80%), el contacto del relé se abre, desconectando el condensador de arranque.

Preguntas frecuentes

¿Por qué un motor monofásico de inducción no arranca por sí solo?

Un devanado monofásico recorrido por corriente alterna no produce el campo giratorio necesario, por lo que el motor de jaula de ardilla no tiene par de arranque y no puede vencer ni sus propios rozamientos.

¿Qué función cumple el condensador en el motor de fase partida?

Se conecta en serie con el devanado de arranque para que su corriente se desfase cerca de 90º respecto a la del devanado principal, lo que mejora el campo giratorio y aumenta el par de arranque.

¿Cómo se desconecta el condensador de arranque?

Mediante interruptores centrífugos, que lo desconectan al acercarse la velocidad a la nominal (unos 80%), o mediante relés de intensidad, cuya bobina en serie con el devanado principal abre el contacto cuando la intensidad se aproxima a la nominal.