Variación de velocidad y tipos de motores monofásicos

Resumen

El texto explica cómo se regula la velocidad de rotación de los motores asíncronos, mediante deslizamiento, recuperación de energía, variación de frecuencia y control escalar. Después describe el funcionamiento del motor monofásico, su campo magnético pulsante y sus principales tipos (fase partida, arranque por condensador y espira de sombra), con sus ventajas y limitaciones.

Puntos clave

La velocidad de rotación depende de la frecuencia, del deslizamiento y del número de pares de polos.
Variar la tensión modifica el deslizamiento, pero el margen de variación de velocidad en régimen permanente es escaso.
Variar la frecuencia de alimentación es el método más utilizado; para mantener el flujo, la relación tensión/frecuencia debe ser constante.
El motor monofásico tiene un campo de posición fija y amplitud variable, que puede descomponerse en dos campos giratorios de sentidos opuestos.
Los motores monofásicos se construyen en bajas potencias (menos de 1 cv), necesitan un método de arranque y son algo menos eficientes que los trifásicos.
En el motor de fase partida, un interruptor centrífugo desconecta el devanado auxiliar cuando la velocidad es suficientemente alta.
El motor de espira de sombra se usa solo en baja potencia (hasta 50 W) y tiene poco par de arranque.

Ponte a prueba

Variación de velocidad

Velocidad de rotación: la velocidad de rotación depende de la frecuencia, el deslizamiento y el número de pares de polos (para este último se usa el rotor de jaula de ardilla, para poder adaptar el número de polos al del estator):

Por modificación del deslizamiento- variando la tensión de alimentación (el par es proporcional al cuadrado de la tensión de alimentación, permite escaso margen de variación de velocidad en régimen permanente) inserción de resistencias en el rotor (se modifica la pendiente de la característica mecánica y como consecuencia el deslizamiento) resistencia rotótica variable electrónicamente (un ciclo de trabajo controla la corriente eficaz en la resistencia y por lo tanto la potencia disipada en ella)

Por recuperación de energía: el ángulo de disparo controla la velocidad del rotor por debajo de la cual empieza a circular corriente por el mismo, se produce un desplazamiento de la característica mecánica a la izquierda.

Por variación de la frecuencia de alimentación- es el método más utilizado para variar la velocidad en máquinas asíncronas, para mantener el flujo es necesario mantener la relación tensión/frecuencia constante; a mayor frecuencia, mayor velocidad y par máximos.

Por control escalar-a partir de la wr del rotor en cada momento y con una velocidad angular de consigna, se obtiene una señal que permite alimentar al motor con una frecuencia variable que se genera en el inversor, modulando el ancho de pulso. Se emplea además un microcontrolador que mantiene constante esta relación por lo que el par máximo no varía.

Motor monofásico

Motor monofásico: El devanado del estator crea un campo magnético de posición fija en el espacio y amplitud variable en el tiempo, dicho campo puede descomponerse en dos que rotan en sentidos opuestos. Se construyen en bajas potencias (menos de 1cv), el rotor es de jaula de ardilla, necesita alguna ayuda o método de arranque, se utilizan para electrodomésticos etc, producen vibraciones mecánicas, es algo menos eficiente que uno trifásico de la misma potencia, su principal ventaja es su alimentación monofásica.

Tipos de motores monofásicos

Tipos de motores monofásicos: para que el motor tenga un par de arranque es necesario deshacer el equilibrio entre los dos campos giratorios, para ello se introduce un devanado auxiliar en cuadratura eléctrica con el principal y recorrido por una corriente desfasada de la principal:

Motor de fase partida- los devanados principal y auxiliar presentan distintas relaciones resistencia/reactancia, de modo que la corriente está desfasada en ellos. Un interruptor centrífugo desconecta el devanado auxiliar cuando la velocidad es suficientemente alta.

Motor de arranque por condensador- cuando el sistema de fase partida no produce suficiente par de arranque, se utiliza un condensador para provocar el desfase entre las corrientes de los devanados principal y auxiliar. Si el condensador y el devanado auxiliar se dimensionan para el servicio continuo, pueden quedar conectados de forma permanente, aumentando las prestaciones del motor. También puede disponerse de un condensador de arranque y otro permanente.

Motor de espira de sombra- en este motor se introduce en los polos una espira en cortocircuito en la que se induce una corriente que modifica espacial y temporalmente la onda de fmm. Se utiliza únicamente en baja potencia(hasta 50w) y de poco par de arranque

Preguntas frecuentes

¿Cómo se varía la velocidad de un motor asíncrono?

Se puede modificar el deslizamiento variando la tensión o insertando resistencias en el rotor, recuperar energía con el ángulo de disparo o variar la frecuencia de alimentación. Este último es el método más utilizado.

¿Por qué un motor monofásico necesita un método de arranque?

Su campo magnético se descompone en dos campos giratorios de sentidos opuestos que se equilibran, por lo que no genera par de arranque. Para deshacer ese equilibrio se introduce un devanado auxiliar desfasado.

¿Cuál es la principal ventaja del motor monofásico?

Su principal ventaja es que puede alimentarse con una red monofásica, aunque es algo menos eficiente que uno trifásico de la misma potencia.