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Motor de fase dividida

Un motor de inducción monofásico de fase dividida utiliza un rotor de jaula de ardilla que es idéntico al de un motor trifásico. Para producir un campo magnético giratorio, la corriente monofásica es dividida por dos devanados, el devanado principal de funcionamiento y un devanado auxiliar de arranque, que está desplazado en el estator 90 grados eléctricos desde el devanado de funcionamiento. El devanado de arranque está conectado en serie con un interruptor, de accionamiento centrífugo o eléctrico, para desconectarlo cuando la velocidad de arranque alcanza aproximadamente el 75 % de la velocidad a plena carga.
El desplazamiento de fase se consigue por la diferencia de reactancia inductiva de los devanados de arranque y de marcha, así como por el desplazamiento físico de los devanados en el estator. El devanado de arranque se enrolla en la parte superior de las ranuras del estator con menos vueltas de alambre de menor diámetro. El devanado de marcha tiene muchas vueltas de alambre de gran diámetro enrolladas en la parte inferior de las ranuras del estator que le dan una reactancia inductiva mayor que la del devanado de arranque.
La forma en que los dos devanados de un motor de fase dividida producen un campo magnético giratorio se ilustra en la Ilustración 44 y puede resumirse como sigue.

  • Cuando se aplica la tensión de línea de CA, la corriente en el devanado de arranque adelanta a la corriente en el devanado de marcha en aproximadamente 45 grados eléctricos.
  • Como el magnetismo producido por estas corrientes sigue el mismo patrón de onda, las dos ondas sinusoidales pueden considerarse como las formas de onda del electromagnetismo producido por los dos devanados.
  • Como las alternancias en la corriente (y el magnetismo) continúan, la posición de los polos norte y sur cambia en lo que parece ser una rotación en el sentido de las agujas del reloj.
  • Al mismo tiempo, el campo giratorio corta los conductores de la jaula de ardilla del rotor e induce una corriente en ellos.
  • Esta corriente crea polos magnéticos en el rotor, que interactúan con los polos del campo magnético giratorio del estator para producir el par motor.

Una vez que el motor está en marcha, el devanado de arranque debe ser retirado del circuito. Dado que el devanado de arranque es de menor calibre, la corriente continua a través de él haría que el devanado se quemara. Se puede utilizar un interruptor mecánico centrífugo o electrónico de estado sólido para desconectar automáticamente el devanado de arranque del circuito. Se ilustra el funcionamiento de un interruptor de tipo centrífugo. Consiste en un mecanismo centrífugo, que gira sobre el eje del motor e interactúa con un interruptor fijo estacionario cuyos contactos están conectados en serie con el devanado de arranque.
Cuando el motor se aproxima a su velocidad normal de funcionamiento, la fuerza centrífuga vence a la fuerza del muelle, permitiendo que los contactos se abran y desconecten el devanado de arranque de la fuente de alimentación; el motor continúa entonces funcionando únicamente con su devanado en marcha. Los motores que utilizan un interruptor centrífugo de este tipo hacen un claro ruido de chasquido al arrancar y parar cuando el interruptor centrífugo se abre y se cierra.
El interruptor centrífugo puede ser una fuente de problemas si no funciona correctamente. Si el interruptor no se cierra cuando el motor se detiene, el circuito del devanado de arranque estará abierto. Como resultado, cuando el circuito del motor se energiza de nuevo, el motor no girará sino que simplemente producirá un zumbido bajo. Normalmente, el devanado de arranque está diseñado para funcionar a través de la tensión de línea sólo durante un breve intervalo de tiempo durante el arranque. Si el interruptor centrífugo no se abre a los pocos segundos del arranque, el devanado de arranque puede carbonizarse o quemarse.
El motor de inducción de fase dividida es el tipo más simple y común de motor monofásico. Su diseño simple lo hace típicamente menos costoso que otros tipos de motores monofásicos. Se considera que los motores monofásicos tienen un par de arranque bajo o moderado. Los tamaños típicos varían hasta aproximadamente ½ caballo de potencia. La inversión de los cables en los devanados de arranque o de funcionamiento, pero no en ambos, cambia el sentido de rotación de un motor monofásico. Entre las aplicaciones más populares de los motores bifásicos se encuentran los ventiladores, los sopladores, las máquinas de oficina y las herramientas, como las sierras pequeñas o las prensas de taladro, en las que la carga se aplica después de que el motor haya obtenido su velocidad de funcionamiento.
Los motores bifásicos de doble tensión tienen cables que permiten la conexión externa para diferentes tensiones de línea. La Ilustración 46 muestra un motor monofásico estándar NEMA con devanados de marcha de doble tensión. Cuando el motor funciona a baja tensión, los dos devanados de marcha y el devanado de arranque están conectados en paralelo. Para el funcionamiento a alta tensión, los dos devanados de marcha se conectan en serie y el devanado de arranque se conecta en paralelo con uno de los devanados de marcha.