cómo se invierte giro a un motor monofásico con bobinado auxiliar y condensador de arranque

Informe 5

Por

John Freddy Muñoz Andrés Vélez gil Juan Camilo Gaviria Jorge Iván hoyos

Materia: control automatizado Docente: Carlos Mario Londoño Grupo: CAE 53-1

Itm Medellin 16 /04/12

La norma IEC 947-1 explica las reglas generales referentes a los Mecanismos de conmutación y control de baja tensión. La finalidad de esta norma es armonizar en todo lo posible los requisitos de rendimiento y prueba del equipo cuando la tensión nominal no sobrepasa los 1.000 Vca o 1.500 Vcc. La norma IEC 947-5-1 es la parte 5 de las reglas generales que se refieren a Dispositivos de control de circuitos y elementos de conmutación. Además, dentro de esta parte hay una sección que examina los Requisitos especiales para los interruptores de control con funcionamiento de apertura positiva. Todos los interruptores de control que tengan funcionamiento de apertura positiva y se sujeten a estos requisitos especiales deben llevar marcado en el exterior del producto La norma IEC 60947-2 es parte de una serie de normas que definen la prescripción del producto eléctrico de Baja Tensión : -1, agrupan las definiciones, las prescripciones y los tests comunes a todo el material eléctrico industrial en baja tensión. -2 à 7, tratan las prescripciones y tests específicos del producto. La norma IEC 60947-2 se aplica a los interruptores y a sus unidades de control. Las características de

funcionamiento de los interruptores dependen de las unidades de control o de los relés que comandan la apertura en las condiciones definidas. Esta norma define las características esenciales de los interruptores industriales: es al seccionamiento, ...

La norma establece así una serie de tests de conformidad que deben pasar los interruptores. Estos tests son muy completos y muy cercanos a las condiciones reales de trabajo. El cumplimiento de estos tests con la norma IEC 60947-2 es verificado por los laboratorios acreditados.

Los motores asíncronos pueden estar preparados para ser alimentados mediante una red trifásica, o mediante una red monofásica. Este tipo de motores presentan unos rendimientos, factores de potencia y pares de arranque inferiores a los trifásicos, por lo que su uso está restringido a instalaciones domésticas, o pequeñas instalaciones monofásicas. Internamente están compuestos por un estator similar al del motor trifásico, pero con un solo bobinado (para sólo una fase), y un rótor de jaula de ardilla. Si observamos la figura 6. Comprobamos que un solo bobinado no puede crear un flujo magnético rotatorio. Es decir, que si introducimos un rótor en su interior, no producirá ningún tipo de fuerza. Sin embargo, si éste mismo rótor estuviera girando, sí que aparecería un par de fuerzas que mantendría el giro del motor. En resumidas cuentas, que necesita un mecanismo de arranque para que pueda funcionar. Una vez el motor monofásico ha arrancado, se comporta muy similar al motor trifásico. Su velocidad de asincronismo es ligeramente inferior a la frecuencia de red, puede estar constituido por uno varios pares de polos (2 es lo más frecuente), y su curva par motor se asemeja a la del motor trifásico. Los métodos de arranque más frecuentes son: - Espira de sombra: Colocando una pequeña bobina de arranque en cortocircuito y

desfasada un pequeño ángulo con el bobinado principal o de trabajo, se consigue desfasar ligeramente el flujo magnético, creando un pequeño par de arranque. Su aplicación se limita a pequeñas potencias (200W) y cargas ligeras (ventiladores …). - Fase partida: Alojado en el estator, y desfasado 90º eléctricos con el bobinado principal, encontramos el bobinado auxiliar. Este bobinado tiene una auto-inductancia menor que el bobinado principal, de forma que al conectar ambos bobinados a la red monofásica, los flujos creados están un poco desfasados, creando un par de fuerzas de arranque. Una vez arrancado, este bobinado se puede desconectar mediante un interruptor centrífugo, o similar, para evitar que entorpezca el correcto funcionamiento del motor en movimiento. Se utiliza para cargas un poco más elevadas (compresores) - Fase partida con condensador: Para conseguir un par de fuerzas más elevado colocamos en serie con el bobinado auxiliar un condensador de arranque. Se aplica a cargas altas (bombas de agua, tracción, …) La inversión giro del los motores monofásicos de fase partida se realiza invirtiendo la polaridad de uno de los bobinados. (fig. 11)

Inversión de giro de un motor monofásico de fase partida

MOTORES CON BOBINADO AUXILIAR DE ARRANQUE También conocidos como motores de fase partida. Este tipo de motor tiene dos devanados bien diferenciados, un devanado principal y otro devanado auxiliar. El devanado auxiliar es el que provoca el arranque del motor, gracias a que desfasa un flujo magnético respecto al flujo del devanado principal, de esta manera, logra tener dos fases en el momento del arranque. Al tener el devanado auxiliar la corriente desfasada respecto a la corriente principal, se genera un campo magnético que facilita el giro del rotor. Cuando la velocidad del giro del rotor acelera el par de motor aumenta. Cuando dicha velocidad está próxima al sincronismo, se logran alcanzar un par de motor tan elevado como en un motor trifásico, o casi. Cuando la velocidad alcanza un 75 % de sincronismo, el devanado auxiliar se

desconecta gracias a un interruptor centrífugo que llevan incorporados estos motores de serie, lo cual hace que el motor solo funcione con el devanado principal.Este tipo de motor dispone de un rotor de jaula de ardilla como los utilizados en los motores trifásicos. El par de motor de éstos motores oscila entre 1500 y 3000 r.p.m., dependiendo si el motor es de 2 ó 4 polos, teniendo unas tensiones de 125 y 220 V. La velocidad es prácticamente constante. Para invertir el giro del motor se intercambian los cables de uno solo de los devanados (principal o auxiliar), algo que se puede realizar fácilmente en la caja de conexiones o bornes que viene de serie con el motor. MOTOR MONOFÁSICO DE CONDENSADOR. Son técnicamente mejores que los motores de fase partida. También disponen de dos devanados, uno auxiliar y otro principal. Sobre el devanado auxiliar se coloca un condensador en serie, que tiene como función el de aumentar el par de arranque, entre 2 y 4 veces el par normal. Como se sabe, el condensador desfasa la fase afectada en 90°, lo cual quiere decir, que el campo magnético generado por el devanado auxiliar se adelanta 90° respecto al campo magnético generado por el devanado principal. Gracias a esto, el factor de potencia en el momento del arranque, está próximo al 100%, pues la reactancia capacitiva del condensador (XC) anula la reactancia inductiva del bobinado (xL). Por lo demás, se consideran igual que los motores de fase partida, en cuanto a cambio de giro, etc. Lo único importante que debemos saber, es que con un condensador en serie se mejora el arranque. MOTOR UNIVERSAL El motor universal es un tipo de motor que puede funcionar tanto en corriente continua como en corriente alterna. Su constitución es esencialmente la de un motor serie de corriente continua y sus características de funcionamiento son análogas. En la figura siguiente está representado esquemáticamente. El motor serie de corriente continua se caracteriza por tener un fuerte par de arranque y su velocidad es función de la inversa de la carga, llegando a embalarse cuando funciona en vacío. Funcionando en corriente alterna, este inconveniente se ve reducido porque su aplicación suele ser en motores de pequeña potencia y las pérdidas por rozamientos, rodamientos, etc. son elevadas, por lo que no presentan el peligro de embalarse, pero si alcanzan velocidades de hasta 20.000 revoluciones por minuto, que los hace idóneos para pequeños electrodomésticos y máquinas herramientas portátiles. El motor universal es, sin duda, el más utilizado en los pequeños electrodomésticos. Tienen la ventaja de poder regular la velocidad sin grandes inconvenientes. Detalle de un motor universal de un taladro

Para que un motor de este tipo pueda funcionar es necesario que el empilado de su inductor (el núcleo de los electroimanes) sea de chapa magnética para evitar las pérdidas en el hierro. El bobinado inductor de los motores universales suele ser bipolar, con dos bobinas inductoras. El motor universal funciona en corriente continua exactamente igual que un motor serie. Si el motor se alimenta con corriente alterna, arranca por sí mismo, ya que la corriente que recorre el bobinado inductor presenta cien alternancias por segundo, lo mismo que le ocurre al bobinado inducido, por lo que el momento de rotación y el sentido de giro permanecen constantes. MOTOR MONOFÁSICO CON ESPIRA EN CORTOCIRCUITO. También llamados motores monofásicos de polos partidos. Este tipo de motor no lleva devanado auxiliar, en su lugar se coloca una espira alrededor de una de las masas polares, al menos, en un tercio de la masa, se consigue que al alimentar el motor en las espiras que se encuentran en cortocircuito se genere un flujo diferente respecto a las demás espiras que no están en cortocircuito. La diferencia no llega a alcanzar los 90°, pero es suficiente para lograr arrancar el motor. La velocidad dependerá del número de polos que tenga el motor. El par de arranque es muy inferior respecto a un motor de fase partida, alrededor del 60%. Si queremos cambiar el sentido del giro, debemos desmontar el motor e invertir el eje. Se fabrican para bajas potencias, de 1 a 20 Cv. Se utiliza poco este tipo de motor. CONCLUSIÓN

Las aplicaciones de los motores monofásicos hoy son muy amplias, puesto que cada sistema esta diseñado con características especificas, sin embargo cada una de las diferentes configuraciones tienen ventajas y desventajas tanto una con respecto de otra, como cada una con respecto a la instalación misma donde será ubicada. Los diferentes motores que hemos conocido han hecho posible el desarrollo de nuevas maquinas, herramientas y aparatos, tanto para su aplicación industrial o domestica. Como estudiantes de electromecánica tenemos como objetivo principal introducir alguna mejora a los motores ya existentes, estos cambios consisten en: mejorar el par de arranque, el factor de potencia, la disipación de calor a través del mismo motor (en el caso de los motores que presentan altas resistencias) , evitar corrientes excesivas en el momento del arranque y evitar que las reactancias (inductiva o capacitiva) influyan negativamente en la instalación que los rodea.

Los motores monofásicos de inducción de fase partida experimentan una grave desventaja. Puesto que solo hay una fase en el devanado del estator, el campo magnético en un motor monofásico de inducción no rota. En su lugar, primero pulsa con gran intensidad, luego con menos intensidad, pero permanece siempre en la misma dirección. Puesto que no hay campo magnético rotacional en el estator, un motor monofásico de inducción no tiene par de arranque. Es por ello que se conecta en paralelo una bobina de arranque en forma paralela. Para así poder crear un campo giratorio y de esta manera tener un torque de arranque, la bobina de arranque es desconectada por medio de un interruptor centrífugo

BIBLIOGRAFÍA MÁQUINAS ELÉCTRICAS (Segunda edición) Stephen J . Chapman MOTORES ELÉCTRICOS Gustavo Gilli http://www.nichese.com/monofasico2.html