Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
Usamos el sistema de energía monofásico más ampliamente que el sistema trifásico para fines domésticos, comerciales y, en cierta medida, en usos industriales. Porque, el sistema monofásico es más económico que un sistema trifásico y los requisitos de energía en la mayoría de las casas, tiendas, oficinas son pequeños, que pueden ser fácilmente satisfechos por un sistema monofásico.
Los motores monofásicos son de construcción simple, económicos, fiables y fáciles de reparar y mantener. Por todas estas ventajas, el motor monofásico encuentra su aplicación en aspiradoras, ventiladores, lavadoras, bombas centrífugas, sopladores, lavadoras, etc.
Los motores de CA monofásicos se clasifican además como:
- Motores de inducción monofásicos o motores asíncronos .
- Motores síncronos monofásicos.
- Motores de conmutador.
Este artículo proporcionará los fundamentos, la descripción y el principio de funcionamiento del motor de inducción monofásico .
Indice de contenidos
Construcción de motor de inducción monofásico
Como cualquier otro motor eléctrico, el motor asíncrono también tiene dos partes principales, a saber, rotor y estator.
Estator:
como su nombre lo indica, el estator es una parte estacionaria del motor de inducción . Se proporciona una alimentación de CA monofásica al estator del motor de inducción monofásico.
Rotor:
el rotor es una parte giratoria de un motor de inducción. El rotor conecta la carga mecánica a través del eje. El rotor del motor de inducción monofásico es del tipo de rotor de jaula de ardilla .
La construcción del motor de inducción monofásico es casi similar al motor de inducción trifásico de jaula de ardilla. Pero en el caso de un motor de inducción monofásico, el estator tiene dos devanados en lugar de un devanado trifásico en el motor de inducción trifásico .
Estator del motor de inducción monofásico
El estator del motor de inducción monofásico tiene estampado laminado para reducir las pérdidas por corrientes parásitas en su periferia. Las ranuras se proporcionan en su estampado para transportar el estator o el devanado principal. Los estampados están hechos de acero al silicio para reducir las pérdidas por histéresis. Cuando aplicamos un suministro de CA monofásico al devanado del estator, se produce el campo magnético y el motor gira a una velocidad ligeramente menor que la velocidad síncrona N s . La velocidad síncrona N s viene dada por 
Donde,
f = frecuencia de la tensión de alimentación,
P = No de polos del motor.
La construcción del estator del motor de inducción monofásico es similar a la del motor de inducción trifásico, excepto que hay dos diferencias en la parte de bobinado del motor de inducción monofásico.
- En primer lugar, la mayoría de los motores de inducción monofásicos están provistos de bobinas concéntricas. Podemos ajustar fácilmente el número de vueltas por bobina con la ayuda de bobinas concéntricas. La distribución de mmf es casi sinusoidal.
- A excepción del motor de polo sombreado, el motor asíncrono tiene dos devanados de estator, a saber, el devanado principal y el devanado auxiliar. Estos dos devanados se colocan en cuadratura espacial entre sí.
Rotor de motor de inducción monofásico
La construcción del rotor del motor de inducción monofásico es similar a la del motor de inducción trifásico de jaula de ardilla. El rotor es cilíndrico y tiene ranuras en toda su periferia. Las ranuras no están paralelas entre sí, sino que están un poco sesgadas, ya que la inclinación evita el bloqueo magnético del estator y los dientes del rotor y hace que el funcionamiento del motor de inducción sea más suave y silencioso (es decir, menos ruidoso).
El rotor de jaula de ardilla consta de barras de aluminio, latón o cobre. Estas barras de aluminio o cobre se denominan conductores de rotor y se colocan en las ranuras de la periferia del rotor. Los anillos de cobre o aluminio cortocircuitan permanentemente los conductores del rotor llamados anillos terminales.
Para proporcionar resistencia mecánica, estos conductores del rotor están reforzados al anillo del extremo y, por lo tanto, forman un circuito cerrado completo que se asemeja a una jaula y, por lo tanto, recibió su nombre como motor de inducción de jaula de ardilla. Como los anillos de los extremos acortan permanentemente las barras, la resistencia eléctrica del rotor es muy pequeña y no es posible agregar resistencia externa ya que las barras quedan en cortocircuito permanente. La ausencia de anillos colectores y escobillas hace que la construcción del motor de inducción monofásico sea muy simple y robusta.
Principio de funcionamiento del motor de inducción monofásico
NOTA: Sabemos que para el funcionamiento de cualquier motor eléctrico, ya sea de CA o CC, necesitamos dos flujos, ya que la interacción de estos dos flujos produce el par requerido.
Cuando aplicamos un suministro de CA monofásico al devanado del estator del motor de inducción monofásico, la corriente alterna comienza a fluir a través del estator o del devanado principal. Esta corriente alterna produce un flujo alterno llamado flujo principal. Este flujo principal también se enlaza con los conductores del rotor y, por lo tanto, corta los conductores del rotor.
De acuerdo con la ley de inducción electromagnética de Faraday , la fem se induce en el rotor. A medida que el circuito del rotor se cierra, la corriente comienza a fluir en el rotor. Esta corriente se llama corriente de rotor. Esta corriente de rotor produce su flujo llamado flujo de rotor. Dado que este flujo se produce debido al principio de inducción, el motor que funciona según este principio recibió su nombre de motor de inducción . Ahora hay dos flujos, uno es el flujo principal y otro se llama flujo del rotor. Estos dos flujos producen el par deseado que requiere el motor para girar.
¿Por qué el motor de inducción monofásico no arranca automáticamente?
De acuerdo con la teoría giratoria de doble campo, podemos descomponer cualquier cantidad alterna en dos componentes. Cada componente tiene una magnitud igual a la mitad de la magnitud máxima de la cantidad alterna, y ambos componentes giran en la dirección opuesta entre sí. Por ejemplo, un flujo, φ se puede descomponer en dos componentes. 
Cada uno de estos componentes gira en la dirección opuesta i. e si uno φ m / 2 gira en el sentido de las agujas del reloj, el otro φ m / 2 gira en el sentido contrario a las agujas del reloj.
Cuando aplicamos una fuente de CA monofásica al devanado del estator del motor de inducción monofásico, produce su flujo de magnitud, φ m . Según la teoría giratoria de doble campo, este flujo alterno, φ m se divide en dos componentes de magnitud φ m / 2. Cada uno de estos componentes girará en la dirección opuesta, con la velocidad síncrona, N s .
Llamemos a estos dos componentes del flujo como componente de avance del flujo, φ f, y el componente hacia atrás del flujo, φ b . La resultante de estos dos componentes del flujo en cualquier instante de tiempo da el valor del flujo instantáneo del estator en ese instante particular.
Ahora, en la condición inicial, los componentes hacia adelante y hacia atrás del flujo son exactamente opuestos entre sí. Además, ambos componentes del flujo son iguales en magnitud. Entonces, se cancelan entre sí y, por lo tanto, el par neto experimentado por el rotor en la condición de arranque es cero. Por lo tanto, los motores de inducción monofásicos no son motores de arranque automático.
Métodos para hacer inducción monofásica como motor de arranque automático
A partir del tema anterior, podemos concluir fácilmente que los motores de inducción monofásicos no arrancan automáticamente porque el flujo del estator producido es de naturaleza alterna y, al inicio, los dos componentes de este flujo se cancelan entre sí y, por lo tanto, no hay una red neta. esfuerzo de torsión. La solución a este problema es que si hacemos que el flujo del estator sea de tipo giratorio, en lugar del tipo alterno, que gira en una sola dirección en particular. Entonces, el motor de inducción se pondrá en marcha automáticamente.
Ahora, para producir este campo magnético giratorio, necesitamos dos flujos alternos, que tengan algún ángulo de diferencia de fase entre ellos. Cuando estos dos flujos interactúan entre sí, producirán un flujo resultante. Este flujo resultante es de naturaleza giratoria y gira en el espacio solo en una dirección particular.
Una vez que el motor comienza a funcionar, podemos eliminar el flujo adicional. El motor seguirá funcionando únicamente bajo la influencia del flujo principal . Dependiendo de los métodos para fabricar un motor asíncrono como motor de arranque automático, existen principalmente cuatro tipos de motor de inducción monofásico , a saber,
- Motor de inducción de fase dividida,
- Motor inductor de arranque por condensador ,
- Motor de inducción de funcionamiento del condensador de arranque del condensador ,
- Motor de inducción de polo sombreado.
- Motor de condensador dividido permanente o motor de condensador de valor único.
Comparación entre motores de inducción monofásicos y trifásicos
- Los motores de inducción monofásicos son de construcción simple, confiables y económicos para potencias pequeñas en comparación con los motores de inducción trifásicos.
- El factor de potencia eléctrica de los motores de inducción monofásicos es bajo en comparación con los motores de inducción trifásicos.
- Para el mismo tamaño, los motores de inducción monofásicos desarrollan aproximadamente el 50% de la salida que los motores de inducción trifásicos.
- El par de arranque también es bajo para motores asíncronos / motor de inducción monofásico.
- La eficiencia de los motores de inducción monofásicos es menor en comparación con la de los motores de inducción trifásicos.
Los motores de inducción monofásicos son simples, robustos, confiables y más económicos para clasificaciones pequeñas. Están disponibles hasta 1 KW de potencia.
