Motores Monofasicos

Motor de Inducción Monofásico

Capítulo 5 MOTORES DE INDUCCIÓN MONOFÁSICOS.
5.1 Introducción
Los Motores monofásicos se utilizan extensamente en el rango de potencias fraccionaria basta 1.5-2 kW, deben, su nombre a que para su funcionamiento só1o requieren disponer de una alimentación monofásica. Su modelación se establece aprovechando el circuito equivalente obtenido para los MI 3φ. Suprincipal inconveniente es que carecen de torque de partida por lo cual debe incluirse algún sistema para su arranque. Se utilizan en electrodoméstico, bombas, ventiladores, etc (figura 1a). En las siguientes secciones se analiza el principio de funcionamiento, revisa la modelación, determinación de parámetros y curvas características.

5.2 Análisis Cualitativo
Constructivamente un MI 1φ estácompuesto por un rotor tipo jaula de ardilla similar al analizado para el caso trifásico y un bobinado de estator distribuido monofásico en ranuras la que impone una distribución aproximadamente senoidal en el espacio, cuyo eje magnético esta dado por la misma bobina. Esquemáticamente la disposición de estos elementos esta en la figura 1b. Un motor con estas características no posee torque de partidapor lo que por medios auxiliares se le debe proporcionar este impulso inicial para luego girar independientemente. Antes de considerar estos mecanismos auxiliares, se analiza las propiedades básicas del motor descrito.
Bobinado de estator monofásico

Rotor tipo Jaula

(a)

(b)

Figura 1. (a) tipos constructivos de motor monofásico, (b) Representación circuital

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Motor de InducciónMonofásico

Juan A. Tapia

CMP CMR(+) CMR(-)

⇒

Figura 2. Descomposición del CMP en dos CMR de secuencia (+) y (-)

Al alimentar con tensión alterna el embobinado del monofásico del motor se obtiene en CM pulsante sobre el eje de bobina. Para efectos de análisis conviene considerar este campo pulsante (CMP) como conformado por 2 CMRs, de amplitud máximo 0.5 del CMF. Uno de sec (+) y elotro de sec (-). Esto lleva a analizar el comportamiento del MI monofásico, como la combinación de la interacción entre el CMR(+) el rotor, y el CMR(-) y el rotor. Esta situación correspondería a una maquina de inducción alimentado con sec (+) y el otro con sec (-). El efecto combinado de sus interacciones con el rotor dará el torque neto resultante.

5.3 FMM de secuencia (+) y (-)
Lacirculación de la corriente de estator produce una FMM pulsante orientadas según el eje magnético de la bobina y en todo instante con una distribución espacial de tipo senoidal, esto es F(θ)=Nicosθ Donde N es el número efectivo de vueltas del devanado de estator, si i=Imaxcos(ωt) Luego F(θ)=N Imaxcos(ωt)cosθ (2) (1)

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Motor de Inducción Monofásico

Juan A. Tapia

=

NI max NI cos (ωω θ) + maxcos (ωω θ) − + 2 2 (3)

=FMM(+)+FMM(-)

Donde FMM(+) representa la FMM en dirección del ángulo θ y FMM(-) es la FMM rotando en la dirección contraria. Ambas ondas giran a la misma velocidad pero en direcciones opuestas. Cada una de estas componentes de la FMM total producen un efecto del tipo motor de inducción analizado en secciones anteriores, pero con los componentes de torque en direcciónopuestas. Con el rotor en reposo, la ondas de flujo de secuencia positiva y negativa creadas en el entrehierro por las corrientes de estator y rotor son iguales, los torque son iguales por lo que no existe torque de partida. Si ambas componentes se mantienen sin variación y el rotor gira en alguna dirección, las componentes de flujo producirán una característica torque-velocidad como ocurre en MItrifásica, como se ilustra en la figura 3. La característica resultante, la cual es la suma algebraica de las dos componentes muestra que si el motor se hace partir a través de un mecanismo auxiliar, se producirá un torque motor de acuerdo a la dirección de giro con la que fue sacado del reposo.

Figura 3. Característica torque-velocidad de un motor monofásico basado en FMM(+) y FMM(-)...