Motores

0RWRU GH LQGXFFLyQ PRQRIiVLFR
6DQWLDJR /DEROOLWD ,1752'8&&,Ï1 Los motores de inducción representan una de las máquinas electromotrices de construcción más sencilla y robusta. Su función básica es convertir energía eléctrica en trabajo mecánico sobre un eje rotante. Comúnmente los motores de este tipo se construyen para ser alimentados por sistemás trifásicos de tensión pero en las aplicacionesde menor potencia, usualmente domésticas, se utilizan motores capaces de funcionar con un sistema monofásico. Aquí se describen las características principales y los principios básicos de funcionamiento de éstos motores tan ampliamente usados. $63(&726 &216758&7,926 Fundamentalmente los motores monofásicos de inducción cuentan con un estator construido de material ferromagnético (por ejemplo,chapas de hierro al silicio) sobre el que se colocan las bobinas principales, tantas como polos tenga el motor. En la figura (1) se puede ver, además, un rotor de características similares al estator rodeado de barras conductoras cortocircuitadas en los extremos por anillos formando una “jaula de ardilla” típica de los motores de inducción. Éstas sencillas máquinas conservan la propiedad fundametal deno poseer contactos eléctricos rozantes lo que les confiere una durabiliad muy alta y muy bajo mantenimiento. Si pensamos en un motor de un solo par de polos podemos ver fácilmente que el campo generado por el devanado principal al conectarse a una fuente de tensión alterna tiene una dirección fija y un signo cambiante en fomra sinusoidal. Los motores de inducción requieren un campo magnéticorotante para inducir las corrientes adecuadas en el rotor y producir un par mecánico. Entonces ¿cómo es que los motores monofásicos pueden funcionar? 35,1&,3,2 '( )81&,21$0,(172 Si el campo magnético es fijo en el espacio y alterno en el tiempo y el rotor de halla bloqueado (por ejemplo al intentar arrancarlo) el circuito electromagnético resultante se asemeja mucho al de un transformador encortocircuito, donde el rotor haría las veces de secundario. Para comprender el funcionamiento de éstas máquinas debemos imagina que el campo magnético alterno es en realidad la composición de dos campos de módulo constante pero rotantes en sentidos opuestos. En la figura (2) se esquematiza esta construcción abstracta en la que ahora se tiene el equivalente a dos motores trifásicos conectados en secuenciasopuestas y unidos por su eje. Máquinas Eléctricas, Ingeniería Mecánica Instituto Balseiro 2007

estator rotor jaula de ardilla

M

1

V

n

devanados principales

2
)LJXUD  (O HIHFWR VXPDGR GH DPERV FDPSRV URWDQWHV QR GHMD SDU GH DUUDQTXH VREUH HO URWRU
U V

)LJXUD  (VTXHPD GH XQ PRWRU PRQRIiVLFR GH LQGXFFLyQ

2

-ω

ω

1
W V W U

+M0

-M0

)LJXUD &RQVWUXFFLyQ GH XQ PRWRU PRQRIiVLFR D SDUWLU GH GRV PRWRUHV WULIiVLFRV RSXHVWRV

De ésta forma los rotores no giran ya que en un caso ideal los momentos inducidos a cada lado del eje son iguales y opuestos. Como ya se conoce de la teoría de motores trifásicos, los campos magnéticos rotantes inducen un momento en los rotores que varía con la velocidad de éstos últimos. La curva de torques quegeneran el campo 1 y 2 se ilustra en la figira (3) donde se puede ver que al sumarse los efectos (zona sombreada) no se obtiene ningún par resultante con el rotor detenido. Así llegamos a la carecterística principal de los motores de inducción monofásicos: QR SXHGHQ DUUDQFDU SRV Vt VRORV Si por algún medio, en cambio, se impulsara el rotor en un sentido cualquiera se induciría instantáneamente unpar en el eje que aceleraría la máquina hasta alguna velocidad de equilibrio con el par resistente (en vacío, las pérdidas mecánicas propias). Entonces el motor monofásico puede pensarse como dos motores trifásicos opuestos en los que uno prevalece sobre el otro al definirse externamente un sentido de giro. &,5&8,72 (48,9$/(17( Siguiendo la analogía trifásica podemos elaborar un circuito...