¿Qué es un motor de inducción monofásico?
Principio de funcionamiento
Un motor de inducción monofásico funciona con una red común de dos hilos, por lo que su devanado principal genera un campo magnético pulsante en lugar de giratorio. La teoría del doble campo giratorio descompone ese campo pulsante en dos campos iguales que giran en sentidos opuestos. En reposo sus pares se anulan por completo, así que el motor no puede arrancar por sí solo. Una vez que el rotor gira en cualquier sentido, el campo directo se impone y el motor sigue acelerando por sí mismo.
Métodos de arranque
Para obtener par de arranque se coloca un segundo devanado auxiliar (de arranque) a 90 grados eléctricos del principal, alimentado con una corriente desfasada respecto a este. En un motor de fase partida el desfase viene de un devanado de mayor resistencia, en uno con condensador de arranque de un condensador en serie y en uno PSC de un condensador que queda siempre conectado. El motor CSCR combina un condensador de arranque grande con uno de marcha pequeño, y el de polo sombreado no necesita devanado, solo un anillo de cobre en cada polo. Un interruptor centrífugo suele desconectar el devanado de arranque hacia el 75 % de la velocidad síncrona.
Par, deslizamiento y rendimiento
La velocidad síncrona sigue siendo ns = 120 × f / p, de modo que un motor de 4 polos a 50 Hz tiene un campo de 1500 rpm. Frente a una máquina trifásica, el monofásico trabaja con mayor deslizamiento, menor factor de potencia y menor rendimiento. Además su par pulsa al doble de la frecuencia de la red, 100 Hz en una red de 50 Hz, lo que se percibe como zumbido y vibración. Invertir las conexiones del devanado auxiliar cambia el sentido de giro.
Dónde se utiliza
Los motores de inducción monofásicos mueven las máquinas cotidianas donde solo hay red doméstica: ventiladores, bombas de agua, compresores, lavadoras y esmeriladoras. Los diseños con condensador de arranque dan unas tres veces el par nominal al arrancar y sirven para compresores y bombas cargadas. Los CSCR añaden el mejor rendimiento del condensador de marcha en trabajos pesados, mientras que los de fase partida y PSC se usan en ventiladores y cargas ligeras. Los de polo sombreado, con poco par de arranque y bajo rendimiento, se limitan a ventiladores y bombas diminutos de menos de 100 W. Por encima de unos kilovatios se prefieren los trifásicos.
Preguntas frecuentes
- ¿Por qué un motor de inducción monofásico necesita un condensador para arrancar?
- Un devanado monofásico crea un campo pulsante, suma de dos campos iguales que giran en sentidos opuestos, por lo que en reposo el par neto es cero. Un condensador en serie con un devanado auxiliar desfasa su corriente hasta 90° y genera un campo giratorio que da el primer impulso al rotor. Una vez en marcha, el motor puede seguir funcionando sin él.
- ¿Cómo se invierte el sentido de giro de un motor de inducción monofásico?
- Se intercambian las conexiones del devanado principal o del auxiliar (de arranque), pero no las de ambos. Así se invierte la relación de fase entre las dos corrientes y, con ella, el sentido del campo giratorio. Invertir los cables de la red no sirve de nada, porque los dos devanados cambian a la vez. En el simulador, usa el control de inversión de giro y observa cómo el rotor gira al revés.
- ¿Qué diferencia hay entre un motor de condensador de arranque y uno de condensador permanente (PSC)?
- El motor de condensador de arranque usa un condensador grande solo durante el arranque y lo desconecta con un interruptor centrífugo hacia el 75 % de la velocidad síncrona; da un par de arranque alto, de unas tres veces el nominal. El motor PSC mantiene un condensador menor siempre conectado, sin interruptor. Su par de arranque es bajo, unas 0,6 veces el nominal, pero funciona de forma más suave y eficiente.