La máquina monofásica de inducción

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La Máquina Monofásica de Inducción

Principio de Funcionamiento

Esta máquina no produce torque de arranque, pero es capaz de mantener torque eléctrico en puntos de operación cuyos deslizamientos estén próximos a cero. Este hecho es utilizado para operar las máquinas de inducción alimentadas mediante redes monofásicas. El arranque de estos motores implica consideraciones adicionales que sediscute en la sección siguiente.

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Figura 1

En la figura -1- se presenta el esquema de una máquina monofásica de inducción y la distribución de la fuerza magnetomotriz producida por una corriente sinusoidal que circulan por su bobina. La forma de la fuerza magnetomotriz se mantiene constante, pero la magnitud varía en el tiempo, proporcional a la corriente inyectada instantáneamente. Lafuerza magnetomotriz producida por esta máquina es pulsante, se mantiene la forma en el espacio, pero varía su amplitud en el tiempo. Un campo pulsante se pueden descomponer en dos campos rotantes con velocidades de fase contrarias:

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En la figura -2- se muestra como la composición de dos fuerzas magnetomotrices rotatorias, de sentidos de giro contrarios e iguales en amplitud, producenuna fuerza magnetomotriz pulsante.

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Figura 2

La descomposición de la fuerza magnetomotriz pulsante en dos fuerzas magnetomotrices rotantes iguales y contrapuestas en su sentido de giro, permite obtener un circuito equivalente para la máquina de inducción monofásica. Cada una de las fuerzas magnetomotrices rotantes tiene la mitad de amplitud de la fuerza magnetomotriz pulsante. Lasfuerzas electromotrices generadas por cada una de las fuerzas magnetomotrices rotantes, es la mitad de la fuerza electromotriz total en la bobina de la máquina. Durante el arranque (s=1), no existe torque eléctrico en la máquina debido a que el torque de secuencia positiva es igual al de secuencia negativa. Las dos redes de secuencia en esta condición son iguales, y debe circular la misma corrientepor cada una de ellas. Las redes de secuencia deben estar conectadas en serie, para garantizar la igualdad de corriente y la superposición de las fuerzas electromotrices. Los parámetros de cada red de secuencia deben ser la mitad de los parámetros de la bobina, para producir la mitad de la fuerza electromotriz de la máquina en cada secuencia, cuando el rotor está detenido. En la figura -3- sepresenta el circuito equivalente propuesto para la máquina monofásica de inducción.

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Figura 3

Las componentes simétricas bifásicas permiten determinar el circuito equivalente de la máquina de inducción monofásica. Conectando una fuente monofásica a la fase “a” de una máquina bifásica, se obtienen las siguientes condiciones de contorno:

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Transformando estas condiciones decontorno mediante la transformación de componentes simétricas bifásicas se obtienen las siguientes relaciones:

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De las expresiones anteriores y mediante la transformación inversa de componentes simétricas se obtiene:

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La expresión anterior coincide con el circuito equivalente presentado en la figura -3-. De esta forma, el razonamiento intuitivo utilizado para obtener este circuito apartir de la descomposición de la fuerza magnetomotriz pulsante en fuerzas magnetomotrices rotantes queda demostrado.

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Figura 4

Si el rotor no está detenido, las impedancias de secuencia positiva y negativa son diferentes. Aparece una diferencia en las tensiones de secuencia y en los campos magnéticos rotatorios de secuencia positiva y negativa. La superposición de dos camposmagnéticos rotatorios contrarotativos produce un campo pulsante. Si estos campos rotantes difieren en amplitud se obtiene un campo magnético elíptico. En el eje magnético de la bobina, el campo elíptico obtiene una amplitud máxima y a 90° se obtiene la amplitud mínima. En la figura -4- se ilustra la formación de un campo magnético elíptico.

Cuando el rotor de la máquina está detenido, las dos...
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