Motores de fase partida

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I -. ALGUNOS ASPECTOS TEORICOS SOBRE EL
MOTOR MONOFASICO.
Para todos los efectos debemos demostrar que al aplicar una fuente monofásica a un
devanado de una máquina eléctrica de inducción con rotor en jaula de ardilla, no se
producirá ninguna f.m.m. giratoria neta y por lo tanto, tampoco se podrá desarrollar ni
contar con un par mecánico que le permita a la máquina iniciarsu giro. Para demostrar la
hipótesis planteada tendremos que aplicar una señal al devanado estatórico, tal y como se
muestra en la Fig. No.1.
Fig. No. 1. Aplicación de una señal monofásica al estator de un motor y
aplicación de fuerza externa.
El motor de inducción monofásico es el único motor que no puede desarrollar un campo
giratorio y por ende, no puededesarrollar un par motor neto, a no ser que se use alguno de
los métodos de arranque para provocar que el rotor al menos empiece a girar. Este
fenómeno se ilustra en la Fig.No. 1, donde puede notarse que el motor, cuyo rotor está en
la jaula de ardilla, resulta ser equivalente a un transformador cuyo secundario está en
cortocircuito. Si se asume que el flujo estatórico va en la dirección mostrada,entonces en
el rotor se inducirá una corriente, tal que causará una fmm en dirección opuesta al flujo
inductor y por ende, el eje magnético del rotor permanecerá en línea con el eje magnético
del estator, no generándose ningún campo giratorio y por ende, no produciéndose ninguna
acción motor y manteniéndose el rotor como amarrado al campo inductor que genera la
señal monofásica al seraplicada en el estator, es decir, se da un par resultante nulo, tal y
como se muestra en la Fig. No. 2.
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Fig. No. 2. Generación de un par neto nulo al aplicar una señal monofásica
al estator de un motor.
Si estando el rotor en la situación mostrada en a) de la Fig. No.1, se le aplica alguna fuerza
mecánica externa en algún sentido (rotación por empuje con lamano), se crea la acción
correspondiente al motor de inducción y el motor acelerará hasta una velocidad cercana a
la de sincronismo (punto b) de la Fig. No, 1). En este caso, el flujo magnético inducido en el
rotor tiene una dirección que está a 90 grados eléctricos (eje q) con respecto a la línea
central del flujo estatórico (eje d) y que resulta de la aplicación de la ley de Lenz. Ladirección del eje q (+90 ó –90), marcará el sentido en que girará el motor al aplicar la fuerza
externa. El flujo causado por la velocidad de cambio en el voltaje (speed voltage), es
llamado flujo en el eje de cuadratura ( φq ) y se produce en los conductores del rotor al
cortar éstos el flujo de los polos principales (φd). Bajo estas circunstancias, en el rotor se
induce una fem que siempreestará en fase con d y que da origen a una corriente en
cuadratura, tal y como se muestra en la Fig. No. 3. La Fig.No.3 muestra la evolución
temporal de los dos flujos (φd y φq) y la generación del par resultante no nulo en el motor
monofásico a partir de la existencia del campo en cuadratura originado, en este caso por
una fuerza externa (golpe de mano). El sentido en que el motoremprenderá su marcha
será aquel en el que sea aplicada la fuerza mecánica externa.
A manera de sustituir la fuerza mecánica aplicada, se recurre a crear un campo giratorio a
partir de una fuente monofásica aplicada mediante el uso de dos devanados estatóricos
ubicados físicamente en cuadratura, que constituyen lo que se conoce como “fase partida”
y que se muestra en la Fig.No. 3. El devanadoprincipal suple el flujo de eje directo (φd) y el
devanado auxiliar, desplazado 90 grados eléctricos con respecto al primero, suple el flujo
de eje en cuadratura (φq). Este último devanado es llamado “devanado de arranque”,
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mientras el primero es llamado “devanado de marcha”. Para lograr esta partición de la fase
se coloca un dispositivo denominado “partidor de fase” en serie con...