Motores Fase Partida, y Trifasicos

Motores de inducción monofásicos asincrónicos ÍNDICE 

Introducción ...................................................... ................................................................................................. ........................................... 4



Tipos de motores monofásicos ( MIMA )

o

Motor de fase partida .................................................................................... 6

o

Motor de funcionamiento capacitio ........................................................... !"

o

Motor con condensador permanente ........................................................... !#

o

Motor capacitios $ de arran%ue capacitio ............................................... !& 

'rincipio de funcionamiento de os( MIMA ) .............................................. "!



uncionamiento de ( MIMA ) ...................................................................... "!



E motor asincrónico ..................................................................................... "" 

Campo ma*n+tico rotatorio en os ( MIMA ) .............................................. ",



-eneraidades ................................................................................................ ",



Teora de do/e campo *iratorio ................................................................. "4



Teora de campo cru0ado ............................................................................. "4 

MIMA con /o/inado au1iiar e interruptor interruptor centrfu*o ............................. "6



Componentes .................................................................................................. "6



Estructura ....................................................................................................... "6

uncionamiento .............................................................................................. "2





MIMA con /o/inado au1iiar $ condensador de partida ........................... "3 •

Componentes .................................................................................................. "3

•

Estructura ........................................................................................................"3

•

uncionamiento .............................................................................................."&

MIMA con /o/inado au1iiar condensador de partida $ de tra/a5o ........, •

Componentes .................................................................................................. ,

•

Estructura ....................................................................................................... ,

•

uncionamiento .............................................................................................. ,!



MIMA de repusión .................................................. ........................................................................................," ......................................,"



MIMA uniersa ....................................................... .............................................................................................,# ......................................,#



MIMA de poos de som/ra .............................................................................,2



Motor paso a paso ...................................................... ...........................................................................................4! .....................................4!



Ensa$os de má%uinas a os MIMA ..................................................... ................................................................4# ...........4#



7endimiento de os MIMA ...................................................... .............................................................................46 .......................46



Curas caractersticas de os MIMA ....................................................... .............................................................42 ......42



Circuito e%uiaente de MIMA ..................................................... .....................................................................#" ................#"



Concusión d tema ................................................. .........................................................................................## ........................................##



8i/io*rafa ......................................................................................................#6

INT79D:CCI;N

Este tra/a5o es un desarroo e1picatio de funcionamiento de os motores monofásicos de inducción $ además estos mismos son ma%uinas transformadoras estáticas. Nos referimos a motor asincrónico. Este es una u na ma%uina de corriente aterna de a %ue soamente una parte< e rotor o e estator esta conectado a a red $ a otra parte tra/a5a por inducción siendo a frecuencia de as fuer0as eectromotrices inducidas proporcionamente a res/aamiento. 'or consi*uiente a eección de un motor de cua%uier tipo para una determinada instaación re%uiere e conocimiento de os con5untos de caractersticas as de motor $ as de a instaación a*unas necesarias por%ue están impuestas $ no pueden ser ee*idas ar/itrariamente otros en cam/io pueden ser seeccionadas entre un con5unto de posi/iidades. 'ara adoptar efectiamente e motor se de/e tener en cuenta as e1i*encias de a instaación donde se =a utii0ar considerando %ue como e motor tendrá ciertos imites os cuaes no de/erán ser superadas> por otra parte e motor con sus caractersticas propias impondrá a a instaación ciertos re%uerimientos %ue esta de/erá satisfacer $ a a e0 se pueden utii0ar directamente. E comportamiento de estas ma%uinas cuando son sometidas a condiciones normaes de tra/a5o sus componentes $ estructura son a*unos de os temas %ue se trataran en este tra/a5o. Cada tipo de motor de os mencionados a continuación posee caractersticas %ue o diferencian de os demás tipos sin em/ar*o todos funcionan /a5o os mismos principios $ e$es. ? aria a forma en %ue están construidos otor*ándoe as caractersticas especificas a cada una de as confi*uraciones adoptadas %ue a su e0 =an sido dise@adas para satisfacer necesidades distintas. E motor 5aua de ardia como e =unt de corriente continua marc=a a eocidad prácticamente constante. Como e rotor no puede acan0ar acan0 ar a eocidad de rotación de campo ma*n+tico de/e siempre marc=ar con cierto *rado de desi0amiento. En ació e desi0amiento es mu$ pe%ue@o. A apicar a car*a a rotor se re%uiere de aumento de a densidad de a corriente %ue pasa por e para desarroar e par necesario para encer e aumento de a car*a si se introduce una resistencia a circuito de rotor de un motor de inducción e desi0amiento aumentara para un aor determinado de par. E par es proporciona a fu5o a corriente en e inducido $ a coseno de án*uo afa de desfase entre e fu5o $ a corriente. E fu5o de motor de inducción es prácticamente constante por%ue o es a CEM. i se a*re*a una resistencia a circuito de rotor a impedancia de rotor aumentará. Bos motores pueden ser de 5aua de ardia o de rotor /o/inado os primeros en *enera se prefieren por ra0ones de simpicidad soide0 $ costo. in em/ar*o os motores de rotor

/o/inado poseen caractersticas diferentes a as de un motor de rotor en 5aua de ardia %ue os =acen más eficientes en determinadas condiciones de tra/a5o. 'or o tanto %ue era a seección de un motor adecuado es necesario contar con a ma$or cantidad de información so/re diferentes tipos de motores $ sus caractersticas de funcionamiento $ as poder ear a ca/o a seección de un motor %ue cu/ra as necesidades re%ueridas. M9T97 DE AE 'A7TIDA

ueron os primeros motores monofásicos usados en a industria $ aun perduran. :n motor fase partida es un motor de inducción monofásico con dos em/o/inados de. Estator uno principa (M) $ otro au1iiar de arran%ue (A). Am/os /o/inados se conectan en paraeo $ a tensión de a red se apica a am/os. Estos dos em/o/inados están separados por un espacio de & *rados e+ctricos a o ar*o de estator $ e em/o/inado au1iiar está dise@ado para desconectarse de circuito a una determinada eocidad mediante un interruptor centrifu*o> Además este em/o/inado está dise@ado para tener un cociente resistencia  reactancia ma$or %ue e em/o/inado principa de ta manera %ue a corriente de em/o/inado au1iiar adeante a corriente en e em/o/inado principa. -eneramente esta ma$or reación 7   se o*ra a utii0ar aam/re de menor diámetro para e em/o/inado au1iiar. e permite este tipo de aam/re a por%ue se usa sóo para e arran%ue $ por tanto no tiene %ue tomar continuamente corriente pena. 'uesto %ue a corriente de em/o/inado au1iiar adeante a corriente de em/o/inado principa e campo ma*n+tico 8a acan0a su punto má1imo antes %ue e campo ma*n+tico principa 8m. Como 8a acan0a primero su punto má1imo ue*o 8m =a$ una rotación neta en e campo ma*n+tico con dirección contraria a aance de as a*u5as de reo5. En otras paa/ras e em/o/inado au1iiar =ace %ue uno de os campos ma*n+ticos de estator con rotación contraria sea ma$or %ue e otro $ suministre un momento de arran%ue neto a motor.

Ba diferencia de fase es más pe%ue@a de & %ue es a idea a inductancia de a /o/ina de arran%ue es /astante pe%ue@a as %ue durante e arran%ue e1iste un *ran fu5o de corriente tpicamente de siete o die0 eces a corriente acumuada. :na *ran parte de esta ener*a se consume en a /o/ina de arran%ue as %ue para eiminar e pei*ro de so/recaentamiento es necesario desconectar a parte de arran%ue tan pronto como e motor es aceerado o suficiente casi siempre a se*undo mas o menos de arran%ue. Esto se =ace normamente por un interruptor de centrifu*ado montado en a cu/ierta $ %ue se opera mediante un muee de car*a situado en e rotor. E resutado se es%uemati0a en a cura momento  eocidad %ue muestra a fi*ura ! F A. Bos puntos discontinuos pertenecen a os puntos de descone1ión de arran%ue de/ido a a fuer0a centrifu*a. Ba discontinuidad situada en a parte derec=a es donde actuara en un arran%ue norma a fuer0a centrifu*a. Ba discontinuidad situada a a i0%uierda es donde e interruptor se oera a cerrar s e motor esta so/re for0ado> esto nunca de/e permitirse en un uso =a/itua $a %ue a ener*a disipada en e em/o/inado puede e*ar a ser unas cincuenta eces a norma $ se puede so/recaentar en se*undos.

i*. !FA Cura momento  eocidad de un motor monofásico con em/o/inados de arran%ue

i*. "F8 'uesto %ue Ia acan0a su punto má1imo antes %ue Im =a$ una rotación neta de os campos ma*n+ticos con dirección contraria a aance de as a*u5as de reo5. En C) aparece a caracterstica momento de torsión eocidad resutante. En a fi*ura aparece un dia*rama en corte de un motor de fase partida. A se o/sera fácimente os em/o/inados principa $ au1iiares (estos Gtimos con aam/res de menor diámetro) $ e interruptor centrifu*o %ue saca de circuito os em/o/inados au1iiares cuando e motor se apro1ima a a eocidad de funcionamiento (23F3H de su eocidad).

ección de un motor de fase partida donde se o/seran os em/o/inados principa $ au1iiares $ e interruptor centrifu*o. i e interruptor centrfu*o se encuentra a/ierto en e momento de arran%ue a corriente de /o/inado de tra/a5o se eea de/ido a a fata de *iro de motor. Esto es compara/e a un transformador a %ue e =emos =ec=o un cortocircuito en e /o/inado secundario. En este caso e secundario en e motor esta representado por e /o/inado de rotor %ue en este caso (5aua de ardia) es prácticamente un cortocircuito. Bos motores de fase partida tienen un moderado momento de arran%ue con una corriente de arran%ue medianamente /a5a. e utii0a en e%uipos %ue no necesitan momentos de arran%ue mu$ atos como entiadores secadores $ /om/as centrifu*as> e fa/rican en potencias de !, ("# ) a J K' (,2, ). En un motor de fase partida a corriente de os em/o/inados au1iiares siempre acan0a su punto má1imo antes %ue a de em/o/inado principa $ por tanto e campo ma*n+tico de em/o/inado au1iiar siempre e*a a ese punto antes %ue e campo ma*n+tico de em/o/inado principa. Ba dirección de rotación de motor está determinada por e =ec=o de %ue e án*uo de campo ma*n+tico de em/o/inado au1iiar est+ & adeante o &atrás de án*uo de em/o/inado principa. 'uesto %ue ese án*uo puede cam/iarse de a posición de & adeante a a & atrás soo con a manipuación de as cone1iones de em/o/inado au1iiar a dirección de rotación de motor puede inertirse mediante a manipuación de as cone1iones de em/o/inado au1iiar sin cam/iar as cone1iones de em/o/inado principa. E momento producido es tpicamente de media a dos eces e momento norma e cua tiene un ampio ran*o para pe%ue@as ma%uinas por e5empo prensas tornos trituradores. in em/ar*o aun%ue e motor este funcionando por de/a5o de su temperatura má1ima a puesta en funcionamiento so/recaienta e arran%ue. i esto es imposi/e es me5or e uso de

un motor de arran%ue capacitio (%ue se descri/e más adeante) o de5ar e motor en funcionamiento continuo $ efectuar as paradas $ encendidos mediante un em/ra*ue.

Ba fi*ura muestra e despa0amiento de os deanados $ operaciones para motores de dos poos de fase partida.

i*ura F A Muestra un motor de inducción de fase partidas i*ura F 8 Muestra as corrientes de motor en condiciones de arran%ue E deanado de arran%ue a$uda a arrancar a motor de C.A de fase partida $ es remoido de circuito por un sLitc= centrifu*o cuando e motor acan0a de 2#H a 3H de su eocidad nomina. Bos deanados de arran%ue $ principa están desfasados en & apro1imadamente M9T97 DE :NCI9NAMIENT9 CA'ACITI9

A*unas eces tam/i+n son denominados motores capacitios de diisión de fase permanente +stos constitu$en a e1tensión ó*ica de os motores de encendido capacitio pero donde e condensador permanece en funcionamiento durante todo e tiempo. Esto eimina e interruptor de centrifu*ado pero introduce nueos pro/emas %ue imitan e uso de estos motores a unas pocas apicaciones mu$ especiai0ados.

i*ura F A muestra e motor de inducción con condensador partida permanente i*ura F 8 caracterstica momento de torsión eocidad de este motor E pro/ema está dado por e cam/io en a impedancia de a /o/ina cuando en e motor se aceera e rotor desde una posición de paro =asta a eocidad de funcionamiento fina. Cuando e rotor está parado os conductores %ue o componen se acopan en un corto *iro a em/o/inado de arran%ue $ esto resuta una impedancia /a5a de em/o/inado. Conforme a eocidad se incrementa este efecto se reduce =asta %ue para. Con a eocidad fina a impedancia de /o/ina es tres o más eces superior. E aor óptimo de condensador cam/ia se*Gn su finaidad as %ue se de/e esco*er de forma %ue se adecu+ a un /uen arran%ue o a un funcionamiento optimo pero no de am/os.

Ba fi*ura muestra e motor de C.A monofásico con capacitor permanente no re%uiere sLitc= centrifu*o. ?a %ue ecapacitor nunca se muee de circuito. E se*undo pro/ema deria de condensador en s mismo. Bos condensadores eectrónicos utii0ados como condensadores de arran%ue en os motores no son aptos para un uso continuo $ es necesario %ue e uso de condensadores dise@ados para ta fin en C.A. Estos condensadores utii0an usuamente como materia eectrotico poipropieno o pape impre*nado de aceite $ son de ma$or tama@o $ coste %ue sus e%uiaentes eectrónicos. De/ido a %ue estos motores son optimi0ados a má1imo para su uso con una impedancia ata (es decir más uetas) a fase de condensador reduce a capacidad tota necesaria. Cuando e motor acan0a su eocidad optima tra/a5a como un erdadero motor /ifásico siendo más siencioso $ produciendo menos i/raciones %ue a ma$ora de os motores monofásicos. Como contrapartida estos motores tienen un po/re momento de arran%ue pocas eces ma$or %ue e momento tota $ a ma$or parte de eos una %uinta parte de momento tota. Incuso para a operación de arran%ue es necesario e uso de dise@o de rotores con una resistencia mu$ ata %ue resutan en frecuencias de desi0amiento mu$ atas de forma %ue a eocidad de e5e acan0a sóo e &H de a sincroni0ación en e0 de &#H acan0ando con un rotor norma de /a5a resistencia. Estos motores se utii0an principamente en poeas $a %ue +stas no necesitan de un *ran momento inicia o en motores mu$ reducidos donde no e1iste e espacio suficiente para ao5ar un interruptor de centrifu*ado. M9T97 C9N C9NDENAD97 'E7MANENTE e =a desarroado un motor monofásico %ue funciona con os deanados permanentes. Bos dos deanados tienen a misma sección $ tiene e mismo numero de espiras es decir os dos deanados son id+nticos. Este motor no tiene centrifu*o e motor arranca $ funciona por a

partición de fase en cuadratura producido por dos deanados id+nticos desfasados este motor tiene un par de arran%ue /a5o en e momento de arran%ue a corriente en a rama capacitia es pe%ue@a $ e par de arran%ue es arededor de #H de par nomina. De/ido a campo ma*n+tico *iratorio producido por deanados i*uaes cu$as corrientes desfasan en casi & e par de funcionamiento es uniforme $ e motor no presenta 0um/idos a i*ua %ue otros motores monofásicos. E aor de condensador se ei*e de forma %ue as corrientes de marc=a en am/os deanados son i*uaes $ desfasados en &. E conmutador puede cam/iar de posición con cierto tiempo por o tanto os deanados funcionan independientes $ mediante e condensador en serie. Motor de arran%ue capacitio Estos se diferencian de os motores de diisión de fases en e =ec=o de %ue as /o/inas de encendido tienen más uetas (frecuentemente más %ue e em/o/inado principa) $ se aimenta mediante condensadores en serie. E resutado de compicar mnimamente e circuito es e de un me5or encendido. Bos condensadores en serie son a causa de %ue a corriente %ue se da en a /o/ina de arran%ue est+ atrasada respecto a a fase de a tensión suministrada esco*iendo de forma correcta a /o/ina $ e condensador podemos apro1imar en *ran manera a diferencia de fase idea de &. E condensador de encendido tiene a enta5a de dar una corriente de encendido más /a5a $ momento inicia ma$or %ue su e%uiaente motor de diisión de fase. En a fi*ura , F C se muestra una cura momento  eocidad tpica de estos motores.

Ba fi*ura , F C muestra e porcenta5e de eocidad d sincroni0ación E momento inicia es a=ora dos o tres eces ma$or %ue e momento tota con una corriente inicia cu$os aores están comprendidos entre cuatro $ seis eces a corriente norma. 'ara conse*uir este funcionamiento se necesitan aores atos de a capacidad usuamente unos #K o más por ca/ao de potencia a "4 # K $ s6/re unas cuatro eces superior para !!# 6K. E Gnico tipo de condensador %ue puede proeer esta capacidad s dic=o tensión con un tama@o $ coste acepta/e es e condensador eectrónico. Este es una ariedad de condensadores donde a car*a se amacena en capas en forma de ánodos aisados e1tremadamente finas $ formadas eectrónicamente por auminio puro. :n

eectrodo de condensador está formado por a capa de auminio e otro es un i%uido conductor %ue está en contacto con a pecua en forma de ánodo. Esto nos da a *ran capacidad necesaria en un oumen mu$ pe%ue@o pero desafortunadamente producen pe%ue@as aun%ue si*nificantes p+rdidas %ue incrementan de forma mu$ espectacuar a temperatura interna cuando circuan corrientes aternas mu$ atas. Esto no es de *ran importancia cuando se utii0a Gnicamente como motor de arran%ue (en a ma$or parte de os motores si se es da un ma uso se %uemara primero e em/o/inado de arran%ue %ue e condensador) pero no se utii0an en un circuito de uso permanente.

Ba fi*ura F A Muestra e motor de inducción con arran%ue por condensador Ba fi*ura F 8 Muestra e án*uo de a corriente en e arran%ue de este motor E motor de encendido capacitio monofásico es e más adecuado para utensiios dom+sticos. Tiene un *ran momento inicia toera frecuentes paradas $ puestas en marc=a $ es tan sóo un poco más caro %ue e de motor de diisión de fase. Es fáci de reconocer de/ido a pe%ue@o saiente situado en a carcasa $ %ue ao5a e condensador cindrico para e arran%ue.

Ba fi*ura F A Muestra e motor de inducción con condensador de arran%ue Ba fi*ura F 8 Muestra os componentes de este motor M9T97E CA'ACITI9 ? DE A77ANO:E CA'ACITI9 Estos utii0an un *ran condensador de arran%ue para ofrecer un /uen momento en e encendido $ tan pronto como e motor acan0a una eocidad óptima cam/ia a un aor más pe%ue@o %ue se adapta me5or a as condiciones de funcionamiento permanente esto com/ina e /uen encendido %ue ofrece un motor de arran%ue capacitio con e funcionamiento sin i/raciones de un motor de funcionamiento capacitio. Este tipo de motor es de uso poco frecuentes $ se utii0an para motores monofásicos de *ran tama@o donde e uso sin i/raciones $ un incremento en e factor de potencia son reamente factores considera/es.

Ba fi*ura F A Muestra e motor de inducción con condensador de arran%ue $ condensador de marc=a Ba fi*ura F 8 Muestra a caracterstica momento de torsión F eocidad de este motor :n motor de funcionamiento capacitio como un motor trifásico pero con un po/re momento inicia. u sentido de *iro se puede cam/iar s se intercam/iando as cone1iones en e em/o/inado principa no importa cua de eas. Tanto os motores de diisión de fase como os de arran%ue capacitio pueden cam/iar de sentido de *iro intercam/iando as cone1iones en e em/o/inado de arran%ue o intercam/iando as cone1iones de a /o/ina principa. in em/ar*o esto es facti/e sóo cuando se reai0a en e reposo una e0 e motor =a acan0ado su eocidad de funcionamiento as /o/inas de arran%ue se desconectan por e interruptor de fuer0a centrifu*a $ e intercam/io de as cone1iones no produce nin*Gn efecto en e sentido de *iro de motor.

Ba fi*ura F A Muestra e *iro =acia a derec=a Ba fi*ura F 8 Muestra e *iro a a i0%uierda (dos deanados au1iiares separados) '7INCI'I9 DE :NCI9NAMIENT9 DEB MIMA uncionamiento de mima E campo de motor asincrónico se produce por inducción desde e estator $ e fu5o de rotor permanece norma mientras se api%ue tensión a estator desde una fuente e1terior. i esta es eiminada /ruscamente como en e caso de %ue se produ0ca un cortocircuito en e sistema e fu5o en e rotor no puede ariar instantáneamente. Teniendo en cuenta esto $ %ue e motor se mantiene en moimiento por inercia se deduce %ue en os arroamientos de estator se *enerará una tensión %ue =ará circuar una corriente de cortocircuito por a faa =asta %ue e fu5o de rotor cai*a a cero. Ba corriente desaparece casi competamente en 4 cicos $a %ue no e1iste una corriente de campo %ue manten*a e fu5o como en e caso de as má%uinas sincrónicas. in em/ar*o e fu5o ma*n+tico se mantiene e tiempo suficiente como para producir corriente de cortocircuito de ma*nitud ta %ue puedan e*ar a efectuar a r+*imen de tra/a5o instantáneo en os interruptores $ e r+*imen de tra/a5o de interrupción en dispositios %ue a/ren dentro de uno o dos cicos despu+s de producido e cortocircuito. E aor de a corriente de cortocircuito producida por os motores de inducción depende de su potencia de su tensión de r+*imen nomina de a reactancia de motor $ de a reactancia de tramo de neas =asta e punto de cortocircuito. Ba impedancia %ue tiene raamente a má%uina en e instante de cortocircuito es prácticamente i*ua a a impedancia de a má%uina parada. 'or consi*uiente e aor inicia sim+trico de a corriente de cortocircuito es apro1imadamente i*ua a a corriente de arran%ue %ue tendra e motor si se apicara directamente a sus /ornes a tensión nomina. E motor de inducción monofásico tipo 5aua de ardia asincrónico se puede representar por os si*uientes di/u5os dependiendo de su fa/ricación. M9T97 AINC7;NIC9

Eidentemente no tiene =acer *irar a os poos e1teriores con a intención de =acer *irar a un motor $ a e1terior e1picación =a sido una nuea apro1imación. upon*amos a=ora %ue en u*ar de o/i*ar a *irar a os poos se *enera os poos apicando corriente e+ctrica aterna como se muestra en a fi*ura.

e o/sera %ue =a$ cuatro poos ma*n+ticos cu$os aores $ sentidos de fu5o ma*n+tico se ateran $ se *enera un efecto a*o simiar a o/i*ar a *irar a os poos e1ternos. Nótese además %ue os cuatro poos pueden formarse de acuerdo a a fi*ura a) o de acuerdo a /). E se*undo caso será más comGn %ue e primero. Ba ariación de sentido $ a ma*nitud de tensión apicada a as /o/inas de os poos (apicada a estator) ori*inan una ariación de fu5o %ue a su e0 ori*ina a operación de corriente inducidas en e motor. Ba ariación de fu5o tendrá una frecuencia (fs) $ e *irara a una eocidad con una frecuencia (f) cercana pero no i*ua a s. i se car*a e motor o/i*ándoo a reai0ar a*Gn tra/a5o a eocidad de motor disminuirá aumentara a corriente en e motor además aumentara a corriente en e /o/inado de a parte fi5a o estator. Es raro %ue as /arras de a 5aua se mao*ren por e e1ceso de corriente siendo más comGn %ue e /o/inado de estator sea e %ue =a$ %ue reparar o re/o/inar cuando e motor Pse %uemeQ CAM'9 MA-NETIC9 79TAT97I9 EN B9 MIMA -eneraidades Bos motores monofásicos asncronos o tam/i+n amados motores monofásicos de inducción son as ma%uinas de impusión e+ctrica mas utii0adas por su sencie0 se*uridad $ costo. En *enera en todo as dependencias industriaes se necesitan Ppe%ue@os motoresQ %ue funcionen mediante aimentación monofásica pra os diersos aparatos e+ctricos.

Ba denominación Pmotor pe%ue@oQ se apica a motores de potencia inferior a un ca/ao de fuer0a es decir menor a un K'. Tam/i+n amado motor de potencia fracciona $ casi a totaidad de os motores monofásicos son de potencia fracciona. Aun cuando se fa/rican en potencias enteras normai0adas< !.# ".# # 2.# $ ! K' tanto para tensiones de !!# ", e incuso 44 ot para as potencias de 2.# $ ! K' E motor monofásico de inducción es netamente inferior a motor de inducción trifásico. 'ara i*uaes pesos su potencia /ordea soo e 6H de a de motor de inducción trifásico> tiene un factor de potencia más /a5o $ menor rendimiento. Estos motores tam/i+n presentan una *ran desenta5a< puesto %ue =a$ una soa fase en e /o/inado de estator e campo ma*n+tico de este motor no *ira> en cam/io pusa a principio con *ran intensidad %ue a disminu$endo ue*o pero permaneciendo en a misma dirección. Como no =a$ campo ma*n+tico *iratorio en e estator un motor de inducción no tiene momento de arran%ue. E =ec=o %ue os motores de inducción monofásico no ten*a momento de arran%ue intrnseco constitu$ó un *rae pro/ema para e desarroo inicia de motor de inducción. Bos primeros sistemas disponi/es con potencia de corriente aterna eran monofásicos de !,, K. Oue con os materiaes $ t+cnicas de momento era prácticamente imposi/e construir un motor %ue funcionara de /uena manera. in em/ar*o una e0 %ue comien0a a *irar e rotor se producirá en este un momento inducido. E1isten dos teoras /ásicas %ue e1pican por %ue se produce momento en e rotor cuando este comien0a a *irar. Ba teora de do/e campo *iratorio de os motores de inducción monofásicos $ a teora de campo cru0ado de dic=o motores. Am/as e1picadas a continuación. TE97ÍA DEB D98BE CAM'9 -I7AT97I9 8ásicamente esta teora sostiene %ue un campo ma*n+tico pusante $ estacionario puede descomponerse en dos campos ma*n+ticos *iratorios de i*ua ma*nitud pero %ue *iran en direcciones opuestas. E motor responde separadamente a cada campo ma*n+tico $ e momento neto de a ma%uina será a suma de os momentos correspondientes a cada uno de os dos campos ma*n+ticos. Oue a a eocidad cero no tendrá momento neto $ o cua e1pica e par %ue este tipo de motor no tiene momento de arran%ue. 'or otra parte en un motor monofásico os campos ma*n+ticos tanto de aance como de inersión están presentes $ am/os son producidos por a misma corriente. TE97ÍA DEB CAM'9 C7:AD9

Esta teora considera e motor de inducción desde un punto de ista totamente diferente $ se ocupa de as tensiones $ corrientes %ue e campo ma*n+tico estacionario de estator puede inducir en as /arras de rotor cuando esta se =aa en moimiento. Bas tensiones de rotor producen un fu5o de corriente en e mismo pero de/ido a a ata reactancia de rotor a corriente atrasa a a tensión en cerca de &. Como e rotor esta *irando casi a a eocidad sincrónica este retardo de tiempo de & en a corriente produce una desiación an*uar de casi & entr+ e pano de a tensión má1ima de rotor $ e pano de a corriente má1ima. E campo ma*n+tico de rotor es por tanto un poco menor %ue e campo ma*n+tico de estator de/ido a as perdidas de rotor pero difieren en casi & tanto en espacio como en tiempo. E estator de este tipo de motores es fsicamente e mismo %ue e de una ma%uina sincrónica es decir un estator tpico de dos poos. 'ero a construcción de rotor constitu$e a diferencia fundamenta entre un motor de inducción trifásico $ un motor de inducción monofásico. No e1iste cone1ión fsica entre e rotor $ e estator $a %ue se encuentran separadas uniformemente (entre=ierro). Bas ranuras de estator están distri/uidas uniformemente $ en *enera se utii0a un deanado diidido im/ricado de do/e capa monofásico. ?a %ue un deanado monofásico simpe no producira campo ma*n+tico *iratorio ni par de arran%ue. Bo %ue e1pican as teoras antes mencionadas.

9/tención de campo *iratorio con corriente aterna 

-rafica de as intensidades de as corrientes en as /o/inas



Campos ma*n+ticos para os instantes t! a t#



Campos ma*n+ticos para os instantes t! a t# despu+s de intercam/iar os terminaes MIMA C9N 898INAD9 A:IBIA7 E INTE77:'T97 CENT7I:-9

Componentes Bos motores monofásicos están constituidos principamente como =a sido e1picado a comien0o de este tra/a5o. ? aran a*unos de sus componentes dependiendo de os diferentes dise@os $ sistemas %ue +stos utiicen. :n motor de fase partida esta compuesto por dos /o/inados de estator e /o/inado principa $ e au1iiar (o de arran%ue). Bos cuaes están separados por un espacio de & e+ctricos. E /o/inado au1iiar esta construido con aam/re de menor diámetro %ue e /o/inado principa con a finaidad de %ue este posea un ma$or cociente resistencia  reactancia de manera ta %ue a corriente de +ste adeante a a de /o/inado principa.

e utii0a este tipo de aam/re $a %ue este /o/inado soo actGa en e arran%ue de motor $ por o tanto no tiene %ue tomar continuamente corriente pena. Además este motor posee un dispositio %ue desconectara e /o/inado au1iiar cuando e motor =a$a acan0ado una eocidad determinada e cua se denomina interruptor centrifu*o. Estructura Como os motores monofásicos de inducción no arrancan por si soos se disponen medios au1iiares para o/tener un par suficiente. :no de os sistemas consiste en diidir a fase por medio de a com/inación de a autoinducción a resistencia $ a capacidad. En os motores de inducción monofásicos con deanado au1iiar os deanados estatóricos se componen de dos deanados despa0ados en & uno de otro< e deanado principa (de marc=a) $ e au1iiar (arran%ue). Bos cuaes están conectados en serie entre s. E1isten diersos tipos de motores monofásicos con deanado au1iiar %ue se diferencian se*Gn a forma de o/tención de desfase entre as corrientes de os dos deanados. E deanado de au1iiar tiene menos espiras $ esta construido con un conductor de menor sección %ue e deanado principa. E deanado au1iiar por consi*uiente presentara una resistencia eeada $ una reactancia reducida. Inersamente e deanado principa (conductor de ma$or sección $ ma$or numero de espiras) presentara una resistencia reducida $ una reactancia eeada. A causa de su menor impedancia a corriente en e deanado principa es ma$or %ue a corriente en e deanado au1iiar. Bos motores de fase partida necesitan una corriente de arran%ue medianamente /a5a. 'or o %ue se utii0an en e%uipos %ue no necesitan momentos de arran%ue mu$ atos como entiadores secadores $ a*unos tipos de /om/as> no son costosos $ se consi*uen en tama@os de frecuencia de K'. uncionamiento Ba corriente en e deanado au1iiar se encuentra retra0ada apro1imadamente en !# respecto de a tensión de aimentación. En tanto %ue a corriente de deanado principa %ue es ma$or esta retra0ada en unos 4 respecto de a tensión monofásica. A pesar de =ec=o %ue a corriente en os dos deanados en cuadratura en e espacio no es i*ua aGn cuando as componentes en cuadratura son prácticamente i*uaes. i os deanados están despa0ados en & en e espacio $ si as componentes en cuadratura de a corriente %ue están desfasadas en & son prácticamente i*uaes se produce entonces un campo *iratorio /ifásico e%uiaente en e arran%ue %ue desarroa e par suficiente para aceerar e rotor en e sentido de campo *iratorio producido por as corrientes. Cuando e rotor aceera *enera su propia em. De rotación (teora de campo transersa) $ tiende a producir un par resutante en irtud de su propia rotación en un sentido particuar

(teora de campo *iratorio). E par desarroado por e campo principa pusatorio (producido por e deanado principa) supera a desarroo por am/os deanados a un aor de desi0amiento de arededor de !#H. Asimismo es eidente %ue a corriente soa producira menos perdida $a %ue se eiminaran as perdidas de deanado au1iiar. 'or estas dos ra0ones se utii0a un interruptor centrfu*o (normamente cerrado en reposo) %ue se accione a un desi0amiento de arededor de un "#H (par má1imo como motor monofásico) con o %ue e motor acan0a su desi0amiento nomina (apro1imadamente e #H o menos se*Gn a car*a apicada) como motor monofásico en irtud de su propio campo transersa. Bas caractersticas nominaes de un motor de deanado au1iiar se /asan en ra0ón de su sericio intermitente. i e interruptor centrifu*o se descompone $ no a/re (por o *enera de/ido a contactos sodados) a temperatura presente en e deanado au1iiar es ata de/ido a a ata resistencia %ue presenta +ste. A aeriarse e interruptor centrifu*o a temperatura aumentara e1cesiamente en e estator pudiendo proocar su aera por so/recaentamiento. MIMA C9N 898INAD9 A:IBIA7 ? C9NDENAD97 DE 'A7TIDA Componentes 



Con5unto rotor F interruptor de arran%ue *iratorio con5unto estator



tapas de rodamientos o co5inetes



condensador de arran%ue



cu/ierta de condensador



entiador



interruptor estacionario



/o%ue de terminaes



cu/ierta de entiador

Estructura En estos motores se utii0a a capacidad para diidir a fase en u*ar de resistencias e empeo de condensadores tiene muc=as enta5as. 'uede conse*uirse %ue os fu5os de as dos fases est+n desfasados prácticamente en & de modo %ue e motor %ueda conertido en /ifásico. E par de arran%ue es pues considera/emente ma$or %ue en e motor corriente de fase partida de id+nticas caractersticas. Kasta =ace un tiempo e ato costo de os

condensadores impeda su uso en arran%ue de motores> su /a5o costo actua permite empearos en motores de potencia fracciona. En a*unos e%uipos e momento de arran%ue proporcionado por un motor de fase partida es insuficiente para arrancar a car*a en e e5e de motor. En taes casos pueden utii0arse os motores de arran%ue por condensadores. En os motores de este tipo se conecta un condensador en serie con e /o/inado au1iiar. uncionamiento Mediante a adecuada eección de tama@o de condensador a fuer0a ma*netomotri0 de a corriente de arran%ue de /o/inado au1iiar puede a5ustarse para %ue sea i*ua a a fuer0a ma*netomotri0 de a corriente de /o/inado principa $ puede o*rarse %ue e án*uo de fase de a corriente de /o/inado au1iiar adeante a corriente de /o/inado principa a &. ?a %ue os dos /o/inados están separados fsicamente en & una diferencia de fase de & en a corriente producirá un soo campo ma*n+tico de estator de rotación uniforme $ e motor se comportara como si arrancara mediante una fuente de potencia trifásica. En este caso e momento de arran%ue puede superar e ,H de su aor nomina. En e motor de arran%ue por condensador e desfase entre as corrientes de os deanados se o*ra como $a o mencionamos conectando un condensador en serie con e deanado au1iiar. E comportamiento de r+*imen de motor dependerá de a capacidad de dic=o condensador< cuanto ma$or sea a capacidad ma$or será tam/i+n e par de arran%ue. No o/stante si a capacidad es mu$ *rande circuará por e deanado una corriente de *ran intensidad %ue proocará un caentamiento e1cesio. 'or tanto a capacidad no de/erá ser demasiado *rande. e recomienda %ue durante e funcionamiento e condensador de r+*imen de/erá a/sor/er una potencia reactia de ! Ra. 'or cada RL. de potencia de motor. in em/ar*o esto proocará por ado %ue e motor presenta un par de arran%ue reducido. Ba cone1ión en serie de condensador de r+*imen $ de deanado de u*ar a un circuito resonante serie. 'or o tanto e condensador %uedará sometido a tensiones ma$ores %ue as nominaes de motor tensiones %ue de/erá poder soportar e condensador de r+*imen. Bos motores de arran%ue por condensador son más costosos %ue os de fase partida $ se utii0a en e%uipos donde es a/soutamente necesario un ato momento de torsión de arran%ue. Estos motores tienen apicación =a/itua en compresores /om/as acondicionadores de aire $ otros e%uipos %ue de/en arrancar /a5o car*a. MIMA C9N 898INAD9 A:IBIA7 C9NDENAD97 DE 'A7TIDA ? DE T7A8AS9 Componentes

Bos componentes de este tipo de motor soo aran de os de motor de fase partida con /o/inado au1iiar $ condensador de arran%ue en %ue este motor posee además un condensador de menor aor %ue permanece conectado a /o/inado au1iiar despu+s de arran%ue $ no posee interruptor de arran%ue estacionario. Estructura E condensador de arran%ue =ace tan /uen tra/a5o de me5oramiento de a caractersticas momento torsión F eocidad de un motor de inducción %ue a eces se de5a permanentemente en e circuito de motor un /o/inado au1iiar con un condensador más pe%ue@o. i se esco*e correctamente e aor de condensador ta motor tendrá un campo ma*n+tico *iratorio perfectamente uniforme a cierta car*a especifica $ en ese punto se comportara como un motor de inducción trifásico. Bos motores de condensador partida permanente son más sencios %ue os de arran%ue por condensador $a %ue no necesitan interruptores de arran%ue. A car*as normaes son más eficientes $ tiene ma$or factor de potencia $ un momento de torsión mas uniforme %ue os motores de inducción monofásicos comunes. :na desenta5a en este tipo de motores es %ue poseen un menor momento de arran%ue %ue os motores de arran%ue por condensador $a %ue a condensador de/e tener un aor adecuado para e%uii/rar as corrientes de os /o/inados au1iiares $ principa en condiciones normaes de car*a. 'uesto %ue a corriente de arran%ue es muc=o ma$or %ue a de car*a norma un condensador adecuado a$uda muc=o en e /aance de as fases con car*a norma en condiciones de arran%ue. Cuando se =ace necesario un ma$or momento de arran%ue $ me5ores condiciones de funcionamiento pueden utii0arse dos condensadores con e /o/inado au1iiar. A estos motores se es ama tam/i+n motores con condensadores de arran%ue $ condensador de *iro o motores con condensador de dos aores. uncionamiento De/ido a %ue +ste motor continuamente como un motor de fase partida permanente no se precisa interruptor centrifu*o. E motor arranca $ funciona *racias a a partición de fase de cuadratura producida por dos deanados id+nticos desfasados tempora $ especiamente. Como resutado este motor no posee e eeado par de marc=a producido tanto en e motor de arran%ue por resistencias como de arran%ue por condensador. Además e condensador utii0ado en e motor de fase partida permanente con condensador de un soo aor se pro$ecte para sericio continuo $ es de tipio de aceite. E aor de condensador se determina en función de una marc=a óptima en u*ar de por su caracterstica de arran%ue. En e momento de arran%ue a corriente en a rama capacitia es mu$ pe%ue@a. E resutado es %ue e motor de fase partida permanente con condensador de un soo aor (a diferencia de motor de arran%ue por condensador) tiene un par de arran%ue mu$ po/re de arededor de #H a !H de par nomina. MIMA DE 7E':BI;N

Casificación< de un modo *enera estos motores pueden ser casificados en tres distintos tipos< ! motores de repusión como ta> " motores de repusión soo en arran%ue> , motores de repusión e inducción. En ra0ón de su caracterstica comGn se es conoce tam/i+n con e nom/re de motores monofásicos de rotor /o/inado $ están definidos en os si*uientes t+rminos. Motor de repusión Es un motor monofásico proisto de un arro$amiento estatórico destinado s ser conectado a una red de aimentación $ de un arro$amiento rotórico unido a un coector. Bas esco/ias %ue frotan so/re e coector están unidas en cortocircuito $ dispuestas de manera %ue e e5e de campo ma*n+tico creado por e arroamiento est+ incinado respecto a e5e de campo ma*n+tico estatórico. Este tipo de motores tiene una caracterstica de eocidad mu$ aria/e con a car*a. Motor de repusión sóo en e arran%ue Es e motor monofásico proisto de os mismos arroamientos %ue uno de repusión en e cua a acan0arse una eocidad predeterminada e arroamiento rotórico %ueda puesto en cortocircuito o /ien conectado en forma de resutante e%uiaente a uno en 5aua de ardia. Este tipo arranca como motor de repusión pero una e0 en r+*imen de sericio funciona como motor de inducción es decir con una caracterstica de eocidad casi constante. Motor de inducción e inducción Es un motor monofásico cu$o rotor ea además de arroamiento propio de un motor de repusión otro de 5aua de ardia. Este tipo funciona simutáneamente como motor de repusión $ como motor de inducción $ su caracterstica de eocidad puede ser aria/e o constante. Ba Gnica caracterstica %ue comparten en comGn es a presencia de un deanado retórico unido a un coector. Estos motores se aimentan con corriente monofásica procedente de una red de iuminación o de fuer0a se*Gn a potencia de os mismos. Construcción< a ma$ora de os motores de repusión consta de as si*uientes partes< !F :n estator simiar a de un motor fase partida o a de uno con condensador proisto de un arroamiento normamente su/diidido en dos secciones $ anáo*o a de tra/a5o %ue ean os motores de os tipos citados para dos tensiones de sericio. "F :n rotor consistente en un nGceo de c=apas de =ierro ranurada donde a ao5ado un arroamiento unido a un coector. Este rotor es simiar en cuanto a construcción a inducido de un motor de corriente continua $ por este motio será desi*nado indistintamente con os nom/res de rotor o inducido. Bas ranuras sueen estar a*o incinadas con respecto a e5e rotórico para %ue e par de arran%ue no depende de a

posición de rotor $ para reducir e 0um/ido ma*n+tico. E coector puede ser de dos tipos< a1ia con de*as en forma de cu@as perpendicuares a e5e. ,F Dos escudos proistos de os co5inetes donde se apo$a e e5e de inducido. 4F Esco/ias de car/ón enca5adas en sendos porta esco/ias %u+ a ro0ar as de*as de coector permiten a circuación de corriente por e inducido. #F 'orta esco/ias montadas so/re e escudo o so/re e e5e rotórico se*Gn e tipo de motor. Motor de repusión soo en arran%ue Estos motores monofásicos %ue se fa/rican con potencias comprendida entre  $ ! c poseen un par de arran%ue eeado $ una caracterstica de eocidad constante. e utii0an en fri*orficos compresores /om/as t otras apicaciones en as %ue se re%uiere un par eeado. E1isten dos modaidades constructias diferentes se*Gn %ue as esco/ias permane0can o no en contacto con as de*as de coector. En ariantes con esco/ias separa/es estas se separan automáticamente de coector cuando e motor a acan0ado apro1imadamente e 2#H de su pena eocidad de r+*imen. E coector suee ser normamente de tipo radia. En a ariante con esco/ias no separa/es +stas como su nom/re o indica permanecen siempre en contacto con e coector. E coector suee ser en ta caso de tipo a1ia por o %ue respecta a resto de funcionamiento am/as ariantes son a/soutamente id+nticas. uncionamiento de motor con esco/ias separa/es 'ara conse*uir %ue un motor de inducción monofásico de inducción pueda arrancar con un par eeado se /o/ina un arroamiento estatórico a a red a corriente %ue circua por + en*endra un fu5o ma*n+tico $ este induce a su e0 una tensión en e arroamiento rotórico. Como dic=o arroamiento %ueda cerrado por as esco/ias circua corriente a su e0 a cua ori*ina otro fu5o ma*n+tico. Bos poos ma*n+ticos creados en e estator $ en e rotor son de mismo si*no $ por tanto dan u*ar a un par de repusión> de a= e nom/re %ue reci/e estos motores. Cuando e motor acan0a apro1imadamente e 2#H de su pena eocidad de r+*imen as de*as de coector %uedan puestas en cortocircuito por a acción de un mecanismo centrifu*o $ as esco/ias son separadas automáticamente de coector. E inducido se conierte entonces en un rotor de 5aua de ardia $ e motor si*ue *irando como uno de inducción. uncionamiento de motor con esco/ias no separa/es Este tipo de motor posee un coector a1ia $ as esco/ias se apo$an so/re a superficie on*itudina de as de*as.

E mecanismo centrfu*o más corrientemente empeado en ta caso consiste en una serie de se*mentos de co/re sostenidos por un muee circuar %ue os une. E con5unto a dispuesto en e =ueco centra de coector de forma %ue por efecto de a fuer0a centrfu*a os se*mentos pon*an en cortocircuito as de*as de coector cuando e motor acan0a una eocidad predeterminada. Cuando se para e motor os se*mentos ueen a su posición inicia accionando por e muee circuar $ de5an de esta/ecer contacto con e coector. Mientras más de*as de =aan en cortocircuito e motor funciona como uno de inducción. E1isten diersos tipos de mecanismos centrfu*os aptos para este motor pero su principio de funcionamiento es /ásicamente e mismo. En este tipo de motores una e0 acan0ada a eocidad %ue =ace entrar en acción e mecanismo centrfu*o $a no circua corriente a*una por as esco/ias a pesar de permanecer en contacto con + coector. E numero de esco/ias aria en función de numero de poos de motor. As un motor tetrapoar suee ear cuatro esco/ias sin em/ar*o pueden ser suficientes dos si e arroamiento de inducido es onduado o e coector ea cone1iones e%uipotenciaes. Esta condición se cumpe para todos os motores e repusión sea cua fuera e numero de poos o de esco/ias de os mismos. MIMA :NIE7AB A *randes ras*os e motor uniersa es o son ma%uinas %ue tra/a5an tanto con DC como con AC son seme5antes a os motores serie DC tiene su misma caracterstica eocidad F tor%ue $ se fa/rica con potencias desde .! K' =asta " K'. e utii0an principamente para impusar eectrodom+sticos pe%ue@os $ =erramientas portáties como< ma%uinas de cocer aspiradoras /atidoras taadros sierra etc. us principaes enta5as con su ato tor%ue de arran%ue $ su ampio ran*o de eocidad de tra/a5o en muc=o casos superior a os !. r.p.m Aspectos mas t+cnicos de motor uniersa Oui0ás e enfo%ue más sencio utii0ado para dise@o un motor %ue funcione con una fuente de potencia de CA monofásica consiste en tomar una ma%uina de CC ponera en marc=a con un suministro de CA i se inierte a poraidad de a tensión apicada a un motor de CC en serie tanto a dirección de fu5o de campo como a dirección dea corriente inducida se inierten $ e momento inducido resutante continua en a misma dirección %ue tenia antes. 'or tanto de/era ser posi/e acan0ar un momento pusante pero unidirecciona a partir de un motor de CC conectado a una fuente de potencia de CA. Este tipo de dise@o soo resuta practica para e motor de CC serie puesto %ue a corriente inducida $ a corriente de campo de a ma%uina de/e inertirse e1actamente a mismo tiempo. 'ara os motores de CC en deriación atsima inductancia de campo tiende a retardar a inersión de a corriente de campo $ por ende a reducir de manera inconeniente e momento inducido promedio de motor. 'ara %ue un motor de CC funcione efectiamente con CA sus poos de campo $ e marco de estator de/e estar competamente

aminados. i no o estuieran as perdidas de nGceo serian enormes. A estar aminados os poos $ e estator e motor se ama *eneramente motor uniersa por cuanto +ste puede marc=ar a partir de una fuente /ien sea de CA como CC. Cuando e motor está funcionando con una fuente de CA a conmutación será muc=o más po/re %ue con una fuente de CC e c=ispeo e1tra en as esco/ias se de/en a as tensiones %ue inducen acción transformadora en as esco/ias $ en a*unos am/ientes pueden ser una fuente de interferencia para as frecuencias radiaes. :na caracterstica tpica en momento de torsión F eocidad de un motor uniersa> +sta difiera de a caracterstica de a misma ma%uina %ue funciona con una fuente de tensión de CC por dos ra0ones< !F Bos em/o/inados de inducción $ de campo tienen unas reactancias *randes a # o 6 K una parte si*nificatiamente de a tensión de entrada cae a tra+s de estas reactancias $ por tanto a tensión A es más pe%ue@a para una determinada tensión de entrada durante e funcionamiento con CA %ue con CC puesto %ue para una determinada corriente de inducido $ un momento de inducido e motor es mas ento con corriente aterna %ue con corriente continua. "F Además a tensión cresta de un sistema de CA es ra0 de dos eces su aor rms $ por esto a saturación ma*n+tica podra ocurrir cerca de a corriente cresta de a ma%uina. Esta saturación podra disminuir nota/emente e aor de fu5o rms de motor para determinado nie de corriente teniendo a reducir e momento inducido de a ma%uina. e de/e tener presente %ue una disminución de fu5o aumenta a eocidad de una ma%uina de corriente continua por o cua este efecto puede compensar principamente a disminución de eocidad ocasionada por e primer efecto. Contro de eocidad de o motores uniersaes Ba me5or manera de controar a eocidad de un motor es ariar e aor rms de su tensión de entrada. Cuando más ato sea esta tensión ma$or será a eocidad resutante de este motor. En a practica a tensión promedio apicado a este motor aria con uno de os circuitos C7 o T7AC. Ba función especifica de os C7 es comandar a tensión %ue se e apica a motor para controar su eocidad de funcionamiento. Como se dice anteriormente entre mas cerca se dispara e C7 ma$or tensión acan0ará e motor. MIMA DE '9B9 DE 9M87A Ba inención está reacionada con a eectrotecnia $ en especfico con os motores con poo som/reado o pantaeado a misma puede ser utii0ado en a industria de a construcción de pe%ue@os motores monofásicos (entiadores e1tractores etc.). on conocidos os motores asincrónicos monofásicos con poo som/reado en os cuaes entre os poos pró1imos se coocan un puente eectroma*n+tico para de esa forma o*rar un entre =ierro uniforme entre estator $ rotor con o %ue se o*ra una disminución dea

p+rdidas proocadas por as armónicas superiores en e rotor. Ba e5ecución tecnoó*ica de os motores de este tipo es no facti/e $ aceera considera/emente e *asto de instrumentos en e estampado de as aminas. Además con esta construcción no se o*ra una atura competamente uniforme de entre =ierro $a %ue en a 0ona en %ue está coocado e anio cortocircuitado +sta aumenta en arias eces.

.FCorte de un motor de inducción de poos som/reados Todos os motores descritos anteriormente =acen uso de una /o/ina encendida de mGtipes uetas. E motor de poo som/reado se diferencia en %ue a /o/ina de encendido forma parte de circuito en todo instante $ ad%uiere a forma de dos a0os de co/re %ue rodean parte de cada poo de arran%ue. Estas partes Psom/readosQ de campo producido por e poo de arran%ue principa $ a comente inducida en e a0o =acen %ue e campo *enerado por esta parte som/reada atrase e campo principa. Ba ariación en a fase es menor %ue a idea de & $ e móduo de campo som/reado considera/emente menor %ue e campo principa. De/ido a esto e momento inicia es mu$ pe%ue@o tpicamente es sóo a mitad de momento tota.

a) Dia*rama de un motor de inducción de poos som/reados /) u caracterstica resutante momento de torsiónF eocidad

:na parte considera/e de a ener*a se pierde en os a0os %ue están en e circuito en todo instante $ esto da como resutado una /a5a eficiencia. :na eficiencia ma$or de "H es mu$ difci de encontrar $ en os motores pe%ue@os puede ser tan pe%ue@o como un " o ,H. Esto tam/i+n trae consi*o una po/re re*uación de a eocidad. 8a5o a óptica de su uso e motor de poo som/reado es de uso mu$ e1tendido de/ido a su simpicidad su /a5o coste $ su idoneidad para usos en /a5a potencia. Ba potencia de saida oscia entre ! $ #  (.! a .2 K') $ para estos aores tan /a5os de potencia re%uerida a eficiencia es raramente un pro/ema. in em/ar*o de/ido a sus *randes perdidas este tipo de motores tra/a5an siempre a atas temperaturas incuso sin reai0ar nin*Gn tipo de esfuer0o. Bas *randes ma%uinas /ipoares $ cuadrupoares utii0an simpes arran%ues de aminación circuar con /o%ues en cada uno de os poos de os anios som/reado(en a*unos casos e PanioQ es de =ec=o rectan*uar). Cuando se ensam/a en su carcasa no parece mu$ diferentes de su primo e motor de diisión de fase. in em/ar*o su reducido tama@o $ su construcción radicamente diferentes se utii0an para reducir os *astos de producción. E estator por o *enera es de poos saientes esta formado por un pa%uete de c=apas con 0apata poar arededor de a 0apata se 5unta os /o/inados de campo. E rotor es de tipo 5aua de ardia. Bos escudos son de fierro fundido.

.FConstrucción *enera $ principio de motor con espiras de som/ra En os motores de poos ras*ados a dirección de rotación +sta determinada por a posición de os anios ras*ados e rotor siempre *ira =acia e ado más en punta de os poos. Ba Gnica forma de =acer %ue un motor de poos ras*ados *ire a re+s es demostraro $ oero a montar pero intercam/iando esta e0 os e1tremos de rotor. Esto no es normamente dificutoso tan sóo se =an de cam/iar de posición un par de cai5as.

M9T97 'A9 A 'A9 :n motor paso a paso es un tipo especia de motor sincrónico dise@ado para rotar un determinado numero de *rados por cada puso e+ctrico %ue reci/e por su unidad de contro. Bos pasos =a/ituaes son 2.# o !# por puso. Estos motores se usan en muc=os sistemas de contro puesto %ue a posición de un e5e o de otra pie0a mecánica puede controarse de modo preciso mediante eos. :n estator trifásico /ipoar con rotor de imán permanente. i se apica una tensión de CC a a fase (a) de estator sin apicar nin*una tensión a as fases (/) (c) entonces en e rotor se inducirá un momento de inducción o %ue =ace ainearse con e campo ma*n+tico (/s) de estator. upon*amos %ue se apa*a a fase (a) $ %ue se apica en a fase (c) una tensión continua ne*atio. E nueo campo ma*n+tico de estator (a) *ira 6 con respecto a campo ma*n+tico preio $ e rotor de motor o imita. Continuando este modeo es posi/e construir una ta/a %ue muestra a función de estator en función de a tensión apicada a rotor. i a tensión producida por a unidad de contro cam/ia con cada puso de entrada entonces e motor paso a paso aan0ara 6 con cada puso de entrada. Es fáci construir un motor paso a paso con interao de paso me5or mediante e aumento de numero de poos de motor a cantidad de *rados mecánicos %ue corresponde a determinada cantidad de *rados e+ctricos en cada paso de a ta/a corresponde a 6 e+ctricos a cantidad de *rados mecánicos moidos por paso disminu$e a aumentar e numero de poos. 'or e5empo si e motor paso a paso tiene 3 poos entonces e án*uo mecánico de e5e de motor cam/iara a !# por paso.

Ba eocidad de un motor paso a paso puede reacionarse con a cantidad de pusos %ue =an en su unidad de contro por unidad de tiempo =a$ una ecuaciones %ue da e án*uo mecánico de un motor paso a paso en función de án*uo e+ctrico. Bos dos ados de esta ecuación están diferenciados con respecto a tiempo entonces tenemos una reación entre as eocidades e+ctrica $ mecánica de rotación de motor. Ka$ dos tipos de motores /ásicos 'aso a paso %ue soo difieren en a disposición de rotor< e de imán permanente $ e de reuctancia. E primero tiene un rotor de imán permanente mientras e se*undo tiene un rotor ferroma*n+tico %ue no es un imán permanente. (E rotor antes descrito es e de tipo reuctancia). En *enera e motor paso a paso de imán permanente puede producir ma$or momento de torsión %ue e de tipo reuctancia puesto %ue e de imán permanente tiene momento de torsión tanto de campo ma*n+tico de rotor como de os efectos de reuctancia. -eneramente os motores paso a paso de tipo reuctancia se constru$en con un em/o/inado de estator de cuatro fases en e0 de em/o/inado trifásico descrito anteriormente. E em/o/inado de estator de cuatro fases reduce e paso entre os pusos de 6 a 4#U e+ctricos. Como mencionamos anteriormente e momento de torsión de un motor de reuctancia aria en proporción a sen " *ama por o cua e momento de torsión de reuctancia entre os pasos será má1imo para un án*uo de 4# por tanto un determinado motor paso a paso puede producir ma$or momento de torsión con un em/o/inado de estator de cuatro fases %ue con uno trifásico. Esto puede *enerai0arse con e fin de apicar a todos os motores paso a paso independientes de numero de fases de os em/o/inados de estator. En *enera si un estator tiene n fases se re%uieren dos n pusos por reoución e+ctrica en ta motor. 'or consi*uiente a reación entre a eocidad de motor $ rpm $ + numero de pusos por minuto es< nmV!npWn pusos. Bos motores paso a paso se utii0a frecuentemente en sistemas de contro $ posición por%ue e computador %ue efectGa e contro puede sa/er a eocidad $ a posición e1actas de motor paso a paso sin necesitar información de retorno de e5e de motor. Bos motores paso a paso son idea para a construcción de mecanismos en donde se re%uieran moimientos mu$ precisos. Ba caracterstica principa de estos motores es + =ec=o es de poder moeros un paso a a e0 por cada puso %ue se e api%ue. Este paso puede ariar desde & =asta pe%ue@os moimientos de tan soo !.3 para competar un *iro competo de ,6. Estos motores poseen a =a/iidad de poder %uedar encaados en una posición o totamente i/re. i una o más de sus /o/inas esta ener*i0ada e motor estará encaados en a posición correspondiente $ por e contrario %uedara competamente i/re si no circua corriente por sus /o/inas. 'rincipio de funcionamiento

8ásicamente estos motores están construidos normamente por un rotor so/re e %ue an apicados distintas imá*enes permanentes $ por un cierto numero de /o/inas en su estator. Bas /o/inas son parte de estator $ e rotor es un imán permanente. Toda a conmutación (o e1citación de as /o/inas) de/en ser e1ternamente mane5adas por un controador. E1isten dos tipos de motores paso a paso de imán permanente 8ipoar< estos tienen *eneramente cuatro ca/es de saida. Necesitan ciertos trucos para ser controados de/ido a %ue re%uieren de cam/io de dirección de fu5o de corriente a tra+s de as /o/inas en a secuencia apropiada para reai0ar un moimiento. :nipoar< estos motores sueen tener 6 o # ca/es de saida dependiendo de su cone1ionado interno este tipo se caracteri0a por ser más simpe de controar se puede controar un motor paso a paso unipoar mediante e uso de un :BM"3, e cua es un arra$ de 3 transistores de tipo darin*ton capaces de mane5ar car*as de =asta #ma as entradas de actiación (actia A 8 C $ D) pueden ser directamente actiadas mediante un microcontroador. ecuencias para mane5ar motores paso a paso /ipoares Como se di5o anteriormente estos motores necesitan a inersión de a corriente %ue circua en sus /o/inas en una secuencia determinada cada inersión de a poaridad prooca e moimiento de e5e en un paso cu$o sentido esta determinado por a secuencia se*uida. A continuación eremos a ta/a con a secuencia necesaria para controar motores paso a paso de tipo /ipoares. 'A9 TE7MINABE A8CD 

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

F X  X  F 

ecuencia para mane5ar motores paso a paso unipoar E1isten tres secuencias posi/es para este tipo de motores as cuaes se detaan a continuación. Todo as secuencias comien0an nueamente por e paso uno una e0 acan0ado e peso fina (4u 3) para reertir e sentido de *iro simpemente se de/e e5ecutar as secuencias en modo inerso.

ecuencia norma Esta es a secuencia mas usada $ a %ue *eneramente recomienda e fa/ricante. Con esta secuencia e motor aan0a un paso por es $ de/ido a %ue siempre =a$ a menos dos /o/inas actiadas se o/tienen un ato tor%ue de paso $ de retención. 'aso /o/ a /o/ / /o/ c /o/ c ! on off off off " off on on off , off off on on 4 on off off on ENA?9 DE MYO:INA A B9 MIMA Ensa$o sin car*a (ació) E motor de inducción se conecta a una aimentación a su tensión nomina $ se =ace funcionar sin ( nin*una) car*a acopada a su e5e. En estas condiciones como en e caso de os anteriores ensa$os Pen acióQ a potencia de entrada a inducido estatórico de motor de inducción presenta (!) as p+rdidas por rotación (p+rdidas en e =ierro $ mecánicas) $ (") unas pe%ue@as perdidas en aco e%uiaentes a as perdidas en e co/re de estátor $ e rotor. Ensa$o con rotor /o%ueado (cortocircuito) E motor se desconecta $ su rotor se /o%uea para impedir su rotación. A estator se apica una pe%ue@a $ *raduamente creciente tensión trifásica (procedente o /ien de un ariac trifásico o de un re*uador de inducción poifásico) =asta %ue circue a corriente nomina de nea indicada en a paca de caractersticas. Como en e ensa$o de cortocircuito de transformador $ por as ra0ones 5ustificadas en e apartado !"F!! as perdidas en e =ierro son desprecia/es $ no =a$ perdidas mecánicas $a %ue e motor no *ira. Ba potencia tota a/sor/ida por e motor representa por tanto as perdidas e+ctricas en e co/re a pena car*a de estator $ de rotor. 7ENDIMET9 DE B9 MIMA E rendimiento de os motores monofásicos de potencia fracciona se determina ordinariamente por cua%uiera de os si*uientes m+todos. !F Ensa$os dinámometrico en os %ue e motor se acopa a un *enerador dinamom+trico de CC car*ado con una resistencia $ cu$o estator se asienta mediante *orrones. A estator dinamómetrica se sueda una paanca de par %ue se opone a su rotación mediante un muee

cai/rado o instrumento de tipo c=ation para medir a fuer0a o par desarroados por e dinamómetrico. Este m+todo empea a car*a directa. "F Tam/i+n puede utii0arse *eneradores cai/rados (de rendimiento conocido) para medir os rendimientos reatios de os m+todos monofásicos de potencia fracciona. Este m+todo tam/i+n empea car*a directa. ,F Bos motores monofásicos no fraccionaes de pe%ue@a potencia pueden ensa$arse mediante e m+todo cásico a rotor /o%ueado. Ba t+cnica es a*o más fáci de/ido a a reatiidad sencie0 de os cácuos monofásicos $ no se precisa e%uipo especia. 4F E m+todo de a AIEE de car*a directa descrito tam/i+n puede utii0arse si esta *aranti0ada una determinación de rendimiento más precisa. #F A eces se utii0a un freno de pron$ en e punto (!) anterior en u*ar de *enerador dinamom+trico con una paanca de par $ escaa para eer os K' de saida por car*a directa. C:7A CA7ACTE7ÍTICA DE B9 MIMA Curas caractersticas de motor de fase partida

a) Motor de inducción de fase partida. /) Corrientes de motor en condiciones de arran%ue.

Bos motores de fase partida tienen un par de arran%ue moderado con una corriente de arran%ue reatiamente /a5a. e empean en apicaciones %ue no re%uieren pare de arran%ue mu$ eeados. Cura caracterstica de motor de funcionamiento capacitio



Motor de inducción con condensador partida permanente.



Caracterstica momento de torsión F eocidad de este motor.

Cura caracterstica de motor de arran%ue capacitio



Motor de inducción con arran%ue por condensador.



An*uo de a corriente en e arran%ue de este motor.

c) Caracterstica momento de torsión F eocidad de un motor de inducción con arran%ue por condensador. Cura caracterstica de motor capacitio $ arran%ue capacitio



Motor de inducción con condensador de arran%ue $ condensador de marc=a



Caracterstica momento de torsión F eocidad de este motor

Curas caractersticas de motor poos de som/ra



Dia*rama de un motor de inducción de poos som/reados.



u caracterstica resutante momento de torsión F eocidad. CI7C:IT9 EO:IABENTE DEB MIMA

:n motor de inducción depende par su funcionamiento de %ue e circuito de estator indu0ca tensiones $ corrientes en e circuito de rotor (acción transformadora). 'uesto %ue a inducción de tensiones $ corrientes en e circuito de rotor de un motor de inducción es esenciamente una operación de transformación> e circuito e%uiaente de un motor de inducción terminara por ser mu$ simiar a circuito e%uiaente de un transformador. A un motor de inducción se e da e nom/re de ma%uinas indiiduamente e1citada (a contrario de má%uina sincrónica do/emente e1citada) puesto %ue a potencia se entre*ará Gnicamente a circuito de estator. Como un motor de inducción no tiene circuito de campo independiente su prototipo no tendrá una fuente de tensión interno como a tensión *enerada internamente (Ea) de una má%uina sincrónica. Es posi/e deducir e circuito e%uiaente de un motor de inducción /asándose en e conocimiento de os transformadores $ de o %ue $a sa/emos so/re a ariación de a frecuencia de rotor con a eocidad en os motores de inducción. E prototipo de motor de inducción de desarroará con /ase en e modeo de transformador de capituo " $ ue*o resoiendo cómo considerar a frecuencia aria/e de rotor $ teniendo en cuenta otros efectos simiares de motor de inducción. Modeo de un motor de inducción como transformador En a fi*ura se e e circuito e%uiaente por fase de un transformador %ue representa e funcionamiento de un motor de inducción. Como cua%uier transformador =a$ una cierta resistencia $ autoinductancia en os em/o/inados primarios (estator) os cuaes de/en resentarse en e circuito e%uiaente de a má%uina. Ba resistencia de estator se denomina 7! $ a reactancia de dispersión de estator !. Estas dos componentes aparecen 5usto a a entrada de modeo de a má%uina.

Modeo de transformador de un motor de inducción con rotor $ estator conectados por medio de un transformador idea con reación de espiras (Aef) Tam/i+n como cua%uier transformador con un nGceo de =ierro e fu5o en a má%uina está reacionado con a tensión apicada E!. En a fi*ura a) F 4 a fuer0a ma*netomotri0 F ersus F a cura de fu5o (cura de ma*neti0ación) de a má%uina se cote5a con una cura simiar

de un transformador de potencia. 9/sere %ue a pendiente de a cura de fu5o ersus fuer0a ma*netomotri0 de motor de inducción es muc=o menos pronunciada %ue a cura de un /uen transformador. Esto sucede por%ue e1iste un entre=ierro en e motor de inducción %ue aumenta enormemente a reuctancia de a tra$ectoria de fu5o $ por tanto de/iita e acopamiento entre os em/o/inados primario $ secundario. Cuanto más ata a reuctancia causada por e entre=ierro se necesita una corriente de ma*neti0ación más ata para o*rar un nie de fu5o determinado. 'or tanto a reactancia de ma*neti0ación en e circuito e%uiaente m tendrá un aor muc=o menor (o a susceptancia 8m tendrá un aor muc=o ma$or %ue e %ue correspondera a un transformador corriente. Ba tensión primaria interna de estator E! se acopa con e secundario Er por medio de un transformador idea con una reación de espiras Aef. Ba reación de espiras efectia Aef es /astante fáci de determinar para un motor de rotor deanado> es /ásicamente a reación de numero de conductores por fase de estator con e numero de conductores por fase en e rotor modificada por cuaes%uiera diferencias de factores de paso $ de distri/ución. En cam/io es un poco difci definir e1actamente Aef en e caso de un motor de rotor de 5aua de ardia por%ue no =a$ em/o/inados diferentes en e rotor de 5aua de ardia. En am/os casos =a$ una reación de espiras efectias para e motor. Ba tensión Er producido en e rotor produce a su e0 un fu5o de corriente en e circuito de rotor de a má%uina (o secundario)  puesto en cortocircuito.

i*. a) F 4 Muestra a cura de ma*neti0ación de un motor de inducción cote5ada con a de un transformador. Bas impedancias de primario $ a corriente de ma*neti0ación de motor de inducción son mu$ parecidas a os componentes correspondientes de circuito e%uiaente de un transformador. E circuito e%uiaente de un motor de inducción se diferencia de circuito e%uiaente de un transformador primera en os efectos %ue tiene a frecuencia aria/e de rotor so/re a tensión Er $ as impedancias 7r $ 5r. de mismo.

C9NCB:CI9NE A inicio de desarroo de os motores monofásicos se de/ieron enfrentar o/stácuos de considera/e importancia primero por %ue a corriente de tensión monofásica no produce un campo ma*n+tico *iratorio. Bue*o de sortear este o/stácuo os fa/ricantes se encontraron con a pro/emática %ue trae consi*o e =ec=o %ue os motores monofásicos no poseen par de arran%ue intrnseco. Con e paso de tiempo se =an ido desarroando diersas t+cnicas orientadas a soucionar estos pro/emas. Dando paso a os motores monofásicos %ue =emos conocido en este tra/a5o. Bas apicaciones de os motores monofásicos =o$ son mu$ ampias puesto %ue cada sistema esta dise@ado con caractersticas especificas sin em/ar*o cada una de as diferentes confi*uraciones tienen enta5as $ desenta5as tanto una con respecto de otra como cada una con respecto a a instaación misma donde será u/icada. Bos diferentes motores %ue =emos conocido =an =ec=o posi/e e desarroo de nueas ma%uinas =erramientas $ aparatos tanto para su apicación industria o domestica. Cada sistema de os estudiantes tienen como o/5etio principa introducir a*una me5ora a os motores $a e1istentes estos cam/ios consisten en< me5orar e par de arran%ue e factor de potencia a disipación de caor a tra+s de mismo motor (en e caso de os motores %ue presentan atas resistencias)  eitar corrientes e1cesias en e momento de arran%ue $ eitar %ue as reactancias (inductia o capacitia) infu$an ne*atiamente en a instaación %ue os rodea. Tam/i+n se =an desarroado motores pe%ue@os (micro motores) %ue pueden ser utii0ados en pe%ue@as ma%uinas =erramientas (taadros sierras circuares $ otras) $ otros %ue se utii0an en aparatos dom+sticos (/om/as de a*ua de ma%uinas aadoras =ornos *iratorios $ otros eectro dom+sticos). 8I8BI9-7AÍA 

MYO:INA EBZCT7ICA (e*unda edición)

tep=en S . C=apman 

MYO:INA EBZCT7ICA ? T7AN97MAD97E

Irin* B . RosoL 'K. D. 

EBEMENT9 DE BA EBECT7ICIDAD T9M9 II C.A

Kernan Carrasco Aea



M9T97E EBZCT7IC9

-ustao -ii

'rue/as de funcionamiento Kistoria de un motor de c. a. :na e0 terminadas as operaciones de /o/inado $ cuando as circunstancias o permitan se de/en reai0ar a motor reparado todas as prue/as $ mediciones posi/es. En nuestro caso as mediciones %ue se reaicen refor0arán os conceptos de as medidas e+ctricas estudiados en eectrotecnia. Conceptos en paca de /ornes Ba paca de /ornes se conectará dependiendo de a tensión de a red $ de a tensión de os /o/inados de fase. E motor se puede conectar en estrea o en trián*uo. En a si*uiente fi*ura se o/sera como a intensidad en a nea es a misma %ue a intensidad en fase.

Ba cone1ión en trián*uo se reai0ará por e5empo en una nea de ,[", . Ba red trifásica de ",  está en desuso por o %ue os motores conectados a una red trifásica de 4  se conecta en estrea. En a si*uiente fi*ura se o/sera como a tensión en una nea es a misma %ue a tensión de fase.

Medida de tensión en un sistema trifásico Es coneniente reai0ar a medida de tensión en un sistema trifásico de cua%uier medida posterior para erificar %ue e sistema está e%uii/rado. i está compro/ado no se =a reai0ado preiamente as demás medidas pueden estar erróneas. Bos tres otmetros de/en dar un mismo aor de tensión.

Medida de intensidades en un mismo motor trifásico de corriente aterna 'ara medir en un motor trifásico en estado de funcionamiento se utii0a a pin0a amperim+trica o eectropin0a. Ba pin0a amperim+trica permite reai0ar a medida de intensidad sin interrupción de circuito para a cone1ión de ampermetro. En a si*uiente fi*ura se o/sera a medición de intensidad en una fase. i e sistema está e%uii/rado as tres fases de/erán medir i*ua. :n motor trifásico de inducción constitu$e un sistema de potencia trifásico e%uii/rado $ por tanto a suma de sus tres intensidades de nea da en todo instante un aor de cero amperios. En a si*uiente ima*en se o/sera a medición de dos fases de un motor en un sistema trifásico con indicación de sentido de as fases. En a medida de intensidad de as tres fases de motor en un sistema trifásico a suma de intensidades de/e ser cero si e sistema está e%uii/rado $a %ue a suma de as intensidades %ue saen<

u X  XL V  En a si*uiente fi*ura se indica a medición de as tres fases $ os sentidos de as intensidades. Medida de potencia de un motor en un sistema trifásico Ba medición de potencia se puede reai0ar en un sistema e%uii/rado o en un sistema dese%uii/rado. En am/os sistemas se pueden dar as circunstancias con neutro o sin neutro. En un sistema trifásico e%uii/rado con neutro $ sin neutro as potencias actias de as fases son i*uaes> por o tanto con a medición de una fase tendremos a potencia de circuito< '! V '" V ', Tanto para a cone1ión estrea como para a cone1ión trián*uo o potencia de una fase será< '! V '" V ', V :f \ If \ cos 'or o tanto a potencia será< ' V , \ :f \ If \ cos i recordamos %ue para a cone1ión estrea a tensión en fase es< :B :f V FFFFFFF ], 'or o tanto<

:B ' V FFFFFFF \ IB \ cos V ] , \ :B \ If \ cos ], 'ara o potencia actia en trián*uo se determinará si< '! V '" V ', V If \ If \ cos ? a ' en un sistema trifásico es< ' V , \ :f \ If \ cos i para cone1ión trián*uo es< IB If V FFFFFF ], Ba potencia actia en trián*uo será< IB ' V , \ :B \ FFFFFFF \ cos V ], \ :B \ IB \ cos ], En a si*uiente fi*ura se puede er a medición de potencia con un atmetro en un sistema trifásico e%uii/rado a tres =ios. Como se o/sera en este monta5e o/i*a a tener accesi/es os seis /ornes de cone1ión de motor para instaar e atmetro en as cone1iones dentro de /o/inado de fase. 'or este inconeniente no se utii0a este monta5e.

En e monta5e de a si*uiente fi*ura a creación de un neutro artificia permite a medición de a potencia en e /o/inado donde se =a conectado e atmetro> como se trata de un circuito e%uii/rado podemos determinar a potencia de motor. Bas resistencias 7" $ 7, %ue constitu$en e neutro artificia de/erán ser de mismo aor %ue a resistencia interna de atmetro. En un sistema dese%uii/rado tanto en cone1ión estrea como en cone1ión trián*uo se pueden o/tener da potencia actia conectando tres atmetros monofásicos o un atmetro trifásico. En a si*uiente fi*ura se puede er a medida de potencia en un sistema dese%uii/rado mediante tres atmetros monofásicos. En un sistema trifásico con neutro os tres atmetros conectarán os finaes de a /o/ina otim+trica en e =io nutro. M+todo Arón Mediante e sistema de os dos atmetros o cone1ión Arón se mide a potencia de un sistema trifásico a tres =ios tanto e%uii/rado como dese%uii/rado. Ba cone1ión Arón o de os dos atmetros se efectGa como se indica en a si*uiente fi*ura. iempre %ue e factor de potencia (cos ) de a car*a sea ma$or de .# a potencia trifásica es i*ua a a suma de a ectura de os dos atmetros. ' V ! X " Es e m+todo %ue se utii0a normamente para un sistema de tres =ios en nuestro caso en particuar es decir para motores trifásicos a pena car*a (cos ^ .#) es e m+todo idea. Medida de a potencia reactia (O) de un motor en un sistema trifásico 'ara determinar a potencia reactia recurrimos a a formua< O V :! \ I! \ sen ! X :" \ I" \ sen " X :, \ I, \ sen ,

Ba potencia resutante puede ser positia o ne*atia dependiendo de si a car*a es inductia o capacitia. En e caso de a potencia inductia siempre es positia. E ármetro (atmetro reactio) se utii0a poco de/ido a su compicada construcción $a %ue su circuito de tensión con un desfase de &_ respecto a a de a nea mediante un monta5e especia de propio aparato. Ba medida de a potencia reactia se puede =acer por dos m+todos diferentes utii0ando atmetros de potencia actia< M+todo Arón Donde< O V ], \ (! F ") iendo< ! ^ " en receptor inductio. ! ` " en receptor capacitio. Ba si*uiente fi*ura corresponde a monta5e para mediciones de potencia reactia por e m+todo Arón. M+todo 7i*=i :tii0a tres atmetros de potencia actia conectados como se indica en a si*uiente fi*ura. E aor de a potencia reactia trifásica iene dado por a e1presión< ! F " X " \ , O V FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF ],

Medida de resistencia ó=mica (7) e inductias (B) de cada fase Ba resistencia (7) tam/i+n amada resistencia efectia ori*ina una corriente inductia mnima a ser recorrida por a corriente aterna %ue en a ma$ora de os casos no se tiene en cuenta. En e caso de una resistencia ó=mica e aor de a resistencia es i*ua a aor de a impedancia (7 V ). Ba resistencia ó=mica es un /o/inado se puede medir mediante e procedimiento de puente de resistencias de manera directa. Tam/i+n se puede determinar a resistencia ó=mica de un circuito conectado a una red de corriente continua mediante atmetro $ un ampermetro< Conocida a tensión $ a intensidad podemos determinar a resistencia mediante a e1presión< : 7 V FFFFFF I i a red es de corriente aterna se puede determinar e factor de potencia cacuando a potencia aparente () mediante e producto entre os aores de as mediciones de otmetro $ e ampermetro as como a potencia actia (') mediante a ectura de atmetro. ' Cos V FFFFFF 

'or ser una potencia ó=mica e aor de factor de potencia de/erá ser a unidad. En a si*uiente fi*ura se puede er a medición de a intensidad tensión $ potencia actia en un circuito trifásico e%uii/rado de resistencia ó=mica. Ba resistencia inductia (B) es a resistencia %ue se crea cuando un =io conductor se arroa so/re un nGceo ma*n+tico constitu$endo una /o/ina. :na /o/ina además de ori*inar una resistencia inductia cuando se conecta en una fuente de aimentación aterna tiene además una resistencia ó=mica. 'ara determinar a inductancia de circuito trifásico e%uii/rado en a si*uiente fi*ura se empea un otmetro un ampermetro $ un atmetro. Ba impedancia de una fase se o/tiene mediante a Be$ de 9=m< :  V FFFFF V ] 7 X B I Donde< 7 V resistencia ó=mica B V resistencia inductia Ba potencia aparente () será a %ue resute de producto de os aores o/tenidos en e ampermetro $ e otmetro<  V : \ I V ] ' X 'O ' V potencia indicada en e atmetro 'O V potencia ori*inada por a inductancia. E factor de potencia será<

' Cos V FFFFF  'or o tanto< 'O en V FFFFFF  'ara o/tener a resistencia inductia se de/e recurrir a a impedancia $ a factor de potencia< B V  \ sen

eocidad de *iro de un motor asncrono En os aternadores $ motores de corriente aterna e nGmero de poos es e %ue determina a eocidad de a ma%uina cuando a frecuencia es constante.

Como se estudió en a unidad anterior a frecuencia industria en Europa es de # K0 o %ue indica %ue e nGmero de poos de a má%uina será e referente de a eocidad de a má%uina de corriente aterna. Ba e1presión de a frecuencia es< n \ ' f V FFFFFFFFFFF 6 Donde< f V frecuencia en K0 ns V eocidad de sincronismo o de campo *iratorio en rpm. ' V nGmero de pares de poos. Despe5ando a eocidad de *iro< f \ 6 ns V FFFFFFFFF ' Ba eocidad de rotor siempre será menor %ue a eocidad de campo *iratorio de estator $a %ue si acan0aran a misma no se produciran cortes de neas de fuer0a $ por o tanto no e1istira moimiento reatio entre am/os. Ba eocidad de rotor suee osciar entre e ! H $ e 2H menor %ue a eocidad de sincronismo. E desi0amiento es a diferencia entre a eocidad de campo *iratorio $ a eocidad de rotor e1presado en porcenta5e (H).

n F n H V FFFFFFFFFFF \ ! n E aor a/souto de desi0amiento ae<  V n F n Donde< s V desi0amiento en aor a/souto s% V desi0amiento en tanto por ciento n,= eocidad de campo *iratorio (eocidad de sincronismo) n = eocidad de rotor

E desi0amiento disminu$e a aumentar a potencia de motor> por e contrario a aumentar a potencia aumentan e factor de potencia $ e rendimiento. En a si*uiente fi*ura se puede o/serar cómo se mide a eocidad de *iro mediante un tacómetro de contacto (fototacómetro).

Medida de factor de potencia (cos ) Ba medida de factor de potencia (cos ) como se =a estudiado anteriormente se puede cacuar a partir de cociente entre a potencia actia $ a potencia aparente. ' Cos V FFFFFF  En os circuitos trifásicos a medida directa es a más utii0ada $ se o/tiene mediante un fasmetro trifásico como e de a si*uiente fi*ura.

E cos tam/i+n se puede medir directamente $ sin interrumpir e circuito con a tena0a fasmetrica preparada con un conmutador de poaridad para a desiaciones ne*atias de a a*u5a. Medida de aisamiento Ba medida de aisamiento se reai0a para compro/ar si dos partes independientes de a má%uina están o no comunicadas e+ctricamente. E aisamiento es uno de os factores más importantes para %ue a má%uina pueda estar en perfecto estado de funcionamiento.

'ara eo se recurre a a medida de resistencia de aisamiento $ a ensa$o die+ctrico o ri*ide0 die+ctrica. -eneramente estas mediciones se reai0an entre coda uno de os circuitos e+ctricos $ masa $ entre coda uno de os circuitos e+ctricos %ue de/en estar aisados entre si. Ba medida de aisamiento se reai0a con un medidor de aisamiento (me**er). Ba resistencia de aisamiento dada por e CEI (Comit+ Eectrot+cnico Internaciona) recomienda %ue e aor mnimo de aisamiento sea de !  " por otio> por consi*uienF te se*Gn a e1presión será< 7ais ^ ! \ : Donde< 7ais V resistencia de aisamientocon un aor mnimo de "# R : V tensión ma$or de os /o/inados en otios

Medida de ri*ide0 die+ctrica E ensa$o de ri*ide0 die+ctrica se puede definir como a prue/a %ue se e reai0a a aisante =asta e instante de perforación apicándoe una determinada tensión.

E aparato %ue se utii0a para este tipo de ensa$o es e medidor de ri*ide0 die+ctrica (c=ispómetro). Este aparato dispone de una ata tensión en sus puntas. e de/e someter a tensión a cada uno de os /o/inados $ masa $ a os propios /o/inados aisados entre si. E ensa$o de/e comen0ar apicando una /a5a tensión %ue se =a de aumentar pro*resiamente =asta e*ar a a tensión efica0 de ensa$o. Ba tensión efica0 de ensa$o (:ns) será de !  otios más dos eces a tensión nomina de /o/inado> como mnimo será de ! # . Identificación de fases de un sistema trifásico 'ara ciertas apicaciones es necesario conocer a secuencia de fase de as neas de aimentación trifásicas como por e5empo en e caso de accionamiento de motores asncronos trif6sicos cu$o sentido de rotación depende de sentido de *iro de esta secuencia de fase. E compro/ador o identificador de fase es un instrumento %ue se conecta en as fases donde se conectar6 e motor trif6sico para aeri*uar e sentido de *iro %ue Iear6 e motor cuando se conecte. E compro/ador dispone de tres pin0as de cocodrio de diferentes coores> respetando a reación de coores de as pin0as de compro/ador $ as fases BI B" $ B, se puede aeF ri*uar e orden de sucesión de as fases $ por o tanto e sentido de *iro de motor. E compro/ador posee en a parte deantera tres ed (uno por cada fase) %ue se encenderán cuando e1ista una correcta cone1ión $ un disco %ue de/er6 *irar en sentido de as a*u5as de reo5. Cuando e disco *ire en sentido contrario a as a*u5as de reo5 se de/erán cam/iar dos fases o %ue indicar6 %ue a cone1ión es correcta $ %ue BI B" $ B, estos identificadas para a correcta cone1ión de motor.

Contro de a eocidad en os motores de c.a. con un rotor en cortocircuito Ba re*uación de eocidad de un motor trifásico con rotor en cortocircuito siempre =a sido compicada de reai0ar. Ba re*uación se conse*ua con aciadores mecánicos accionados por motores trifásicos de corriente aterna $ utii0ando motores de CC despu+s de rectificar as corrientes aternas o *enerando corriente continua mediante un *rupo ard Beonard o cua%uier otro sistema. E ariador de frecuencia =a reducido e coste $ esteb en condiciones de ser apicado en a *eneraidad de os motores con necesidad de re*uación de eocidad $a %ue e rendimiento %ue se o/tiene es /astante considera/e. Como se =a estudiado anteriormente a eocidad de un motor esta directamente reacionada con a frecuencia como factor aria/e sin necesidad de aterar e /o/inado ni a tensión de sericio.  \ 6

N V FFFFFFFF ' En e caso más pro/a/e de utii0ación de frecuencias industriaes tenemos a frecuencia de # K0 utii0ada en Europa $ a frecuencia de 6 K0 %ue se utii0a en Am+rica. En os motores este cam/io de frecuencia produce ateraciones en e par motor en a eocidad en a potencia etc.

Adaptación de un motor a una red monofásica :n motor trifásico puede funcionar como un motor monofásico si en su cone1ión se instaa un condensador. Ba adaptaciónn de motor trifásico a una red monofásica se consi*ue mediante a cone1ión teinmet0. Esta cone1ión permite %ue un motor trifásico funcione conectado en estrea o en trian*uo mediante un condensador permanente %ue no se de/e confundir con e de arran%ue de un motor monofásico. Ba potencia %ue e motor puede acan0ar con esta adaptación es de dos tercios de a potencia tota de motor conectado en un sistema trifásico. En muc=os casos este resutado permite utii0ar permanentemente un motor trifásico en una red monofásica.

No o/stante as prue/as reai0adas en a*unas industrias de sector =acen %ue se s e utiice una capacidad de # n por RL. o 2 por C $ a una tensión de d e tra/a5o de "" . Con e á/aco de a si*uiente ta/a se puede cacuar a capacidad de condensador permanente %ue se de/erá conectar cone ctar en un motor trif6sico conectado a una red monofásica.

Diferencias entre aternadores $ *eneradores de c.c. En un *enerador de corriente continua se estudio %ue a fem %ue *enera es aterna =asta e*ar a coector> eso nos demuestra %ue a *eneraci6n de corriente aterna es más fáci de conse*uir puesto %ue no e1iste coector.

Ba construcción de un aternador es seme5ante a a de un *enerador de corriente continua aun%ue saando diferencias fundamentaes.

Anios ro0antes E aternador a no tener coector de de*as es sustituido por anios ro0antes> a troes de estos suministra tensión a /o/inado *iratorio. u constitución es de co/re /ronce o acero $ so/re eos se conectan as esco/ias %ue son simiares a as de os coectores tam/i+n de car/ón. 8o/inados Bos /o/inados de os inducidos de corriente continua son cerrados $ se conectan a coector mientras %ue os /o/inados en os aternadores son a/iertos de forma %ue se fi5a un principio $ un fina de /o/inado. Caractersticas e+ctricas de un aternador A i*ua %ue as ma%uinas de corriente continua se determinan por sus caractersticas as ma%uinas de corriente a terna tam/i+n se determinan por sus curas caractersticas. Caractersticas de ació

Ba cura de ació de un aternador se determina por a ariación de a corriente de e1citación cuando e *enerador *ira a su eocidad nomina $ ori*inando a propia tensión. Ba cura de aco de un aternador es id+ntica a a cura de caractersticas de aco de una ma%uina de corriente continua. Caracterstica e1terior :na de as caractersticas fundamentaes de aternador es a reacionada con a re*uación de a tensión en /ornes a ariar a corriente de car*a a/sor/ida por os receptores. En os aternadores e factor de potencia tam/i+n depende de os receptores. Ba caracterstica e1terior comprende arias curas aun%ue suee ser e funcionamiento norma con car*as inductias. Ba ma%uina sincrona se apica casi e1cusiamente a a producción de ener*a e+ctrica> de =ec=o prácticamente toda a ener*a suministrada en as centraes e+ctricas esta *enerada por aternadores sncronos. Motor sncrono< undamento $ apicación Esta /asado en a reersi/iidad de funcionamiento %ue presentan os aternadores. E motor sncrono *ira a eocidad constante o de sincronismo. Ba apicación esencia de motor sncrono es aumentar e factor de potencia en a nea puesto %ue a conectarse en paraeo para eo a a nea =ace e efecto de condensador siempre en aco $ so/ree1citado. 9tra apicación en a %ue se empean os motores sncronos es en su/estaciones %ue conierten a corriente aterna en continua. Esta apicación no re%uiere arran%ue en car*a $ no sufre ariaciones /ruscas> por o tanto no =a$ nin*Gn inconeniente en utii0ar e motor sncrono.

Ba corriente a/sor/ida por un motor sncrono en aco es de orden de un d+cimo de a intensidad a pena car*a> en cam/io en un motor asncrono a intensidad en aco para a misma car*a es de un tercio de a intensidad de car*a. E motor sncrono tiene a*unos inconenientes como por e5empo no poder arrancar con car*a> se de/erá arrancar en aco $ apicare car*a una e0 acan0ada a eocidad de sincronismo. Caractersticas de os motores asncronos trifásicos Bos ensa$os en car*a do os motores asncronos son difcies de reai0ar so/re todo cuando a potencia de a ma%uina es eeada $a %ue re%uieren m+todos para a/soer $ disipar esas *randes potencias. e trata de sustituir as prue/as en car*a por otras en aco $ en cortocircuito donde e consumo soo cu/re para determinar $ predecir e comportamiento de a ma%uina en sericio norma. Ensa$o en aco 'ara ear e ensa$o en ació se se*uirá e es%uema de a i*ura de mas a/a5o. Kacer funcionar e motor trifásico a una tensión $ frecuencia nominaes sin car*o en e e5e nos permite conocer a intensidad de aco (Is) %ue e motor toma de a red $ as potencias actia (') $ reactia (O) correspondientes a este funcionamiento. Nos interesa cacuar a reactancia tota en aco () $ as perdidas mecánicas ('m). i representamos mediante (U) a tensión entre fases e án*uo de desfase en aco se o/tendrá a partir de a potencia actia o de a potencia reactia por as e1presiones< Ba potencia actia (') $ a reactia (O) se o/tendrán por e m+todo Amin %ue como =emos isto nos do a potencia con dos atmetros en redes e%uii/radas coma se puede apreciar en a i*ura de más a/a5o se*Gn as si*uientes ecuaciones< Donde s $ ! son a medición en atios de os atmetros en monta5e Aron.

Ba reactancia tota de motor en aco () se determinara una e0 cacuada a impedancia en aco (7s) $ a resistencia ó=mica en aco (7) mediante a formua< Ba impedancia en aco se cacua por fase de motor trifásico conectado e /o/inado en estrea> a e1presión será< En cone1ión trián*uo será< Ba resistencia por fase en a cone1ión estrea será< En cone1ión trián*uo sera< A ser mu$ reducido e desi0amiento en aco a resistencia ó=mica de a rama representatia de rotor en e circuito e%uiaente es casi infinita> esto da u*ar a %ue a reactancia tota de circuito en aco sea apro1imadamente i*ua a a sumo de a reactancia de dispersión de estator (>) $ de circuito de e1citación (e). A ser a reactancia de aco a correspondiente a a reactancia de autoinducción ccica de motor de motor< i deducimos de a potencia en aco ('e) as perdidas por efecto Soue de estator o/tendremos como aor de a potencia perdida de motor a suma de as perdidas en e =ieF rro $ as perdidas mecánicas en as %ue se incu$en as de ro0amiento y entiación< Donde Iof es a corriente de aco por ase> a resistencia de /o/inado primario (7!) se determinara midiendo directamente con un o=miómetro o por medio de un puente de resistencias> a medición será a temperatura de r+*imen de motor. 7eai0ando e ensa$o en aco de motor con distintas tensiones como por e5empo " :$ !! :. es fáci determinar por separado as perdidas mecánicas $ as de =ierro si :o es a tensión nomina $ se mide cada aor de a tensión apicada a a potencia a/sor/ida $ a a intensidad.

En a i*ura de más a/a5o se puede apreciar como as tensiones apicadas en e e5e de a/scisas $ a suma de as perdidas mecánicas $ as de =ierro dada en a e1presión anterior situadas en e e5e de coordenadas nos definen o cura. Ba cura indica %uo as perdidas mecánicas sari constates y as perdidas en e =ierro son proporcionaes a cuadrado de a tensión. i tomamos e cuadrado de as tensiones en e e5e de a/scisas en e0 de a tensión (:) os puntos se =aaran sensi/emente so/re una recta $ su intersección con e e5e de ordenadas %uedara me5or definida. Arran%ue de os motores asncronos. E arran%ue de os motores asncronos depende de tipo de rotor %ue ten*a> e de 5aua de ardia sencio a/sor/e en

e arran%ue de orden de # a 2 eces a intensidad nomina. Ba intensidad en e arran%ue de un motor con rotor /o/inado es menor. Bas intensidades eeadas en e arran%ue producen una eeada cada de tensión en a nea e+ctrica per5udicando a os usuarios. 'or eo está pro=i/ido e arran%ue directo en

motores de cierta potencia> se de/en empear sistemas de arran%ue %ue redu0can a intensidad en e mismo. Entre os sistemas más utii0ados en e arran%ue de motores %ue eiten intensidades eeadas se encuentran< F Arran%ue estreaFtrian*uo. F Arran%ue por autotransformador. F Arran%ue por reóstatos de os motores de rotor /o/inado. F Arran%ue por ariador de frecuencia. F Arran%ue por resistencias estatóricas. uperado e inconeniente de arran%ue estos motores son os de construcción más sencia ro/ustos $ económicos especiamente os de 5aua de ardia. Estos motores son as má%uinas utii0adas en a industria de/ido a si diersa apicación. Apicaciones de motor monofásico. E motor monofásico nace de a necesidad de as apicaciones dom+sticas $ de a pe%ue@a industria en a %ue se carece de red trifásica $ sóo se dispone de red monofásica. Ba necesidad es patente en motores de pe%ue@a potencia %ue por su uso no sueen superar !C. En os motores monofásicos e fu5o se crea por una soa corriente %ue recorre e /o/inado de estator. E fu5o %ue crea e motor monofásico es de dirección constante pero aria/e. 'ara =acer *irar e motor es necesario un dispositio especfico para e arran%ue. En os motores monofásicos de inducción o asncronos e empeo de un /o/inado au1iiar conectado con una inductancia o un condensador es capa0 de producir un desfase de entre

3_ $ 3#_ con respecto a /o/inado de tra/a5o suficiente para producir e arran%ue por s mismo. A continuación anai0aremos os diferentes sistemas de arran%ue. Motor de fase partida Este tipo de motores está construido por un /o/inado principa o de tra/a5o $ un /o/inado au1iiar con un desfase entre eos de 3_ a 3#_ por a diferencia de inductancias. E /o/inado au1iiar ea conectado en serie un dispositio %ue permite a descone1ión de +ste una e0 acan0ada a eocidad de r+*imen> este dispositio es soidario con e e5e de motor %ue por a fuer0a centrfu*a actGa so/re un interruptor. E par de arran%ue de este tipo de motor es moderado !.2# eces e par motor nomina o %ue =ace %ue se utiice en má%uinas de poca car*a en e arran%ue como e1tractores /om/as centrifu*as etc. En a i*ura !."3 se puede er e es%uema de motor de fase partida.

Motor de condensador.

E motor monofásico con condensador es simiar a anterior pero con un condensador conectado enserie a /o/inado au1iiar de arran%ue %ue me5ora e par de arran%ue e*ando a conse*uir uno de ,.# eces e par nomina. En a i*ura !."& se puede er e es%uema de motor monofásico de fase partida con condensador

Motor monofásico de espiras en cortocircuito. En os motores de estator de poos saientes $ rotor de 5aua de ardia e arran%ue se reai0a por as /o/inas poares %ue se encuentran en e estator $ mediante a espira en cortocircuito coocada en una ranura on*itudina situada en e mismo poo saiente de estator. Motor uniersa. E motor uniersa puede conectarse tanto en corriente continua como en corriente aterna $ mantiene sus caractersticas de funcionamiento como a eocidad e par motor etc. con escasas ateraciones. u eocidad depende de a car*a $ puede e*ar a ser eeada imposi/e para determinadas má%uinas. Estos motores se constru$en para potencias menores a !C $ se

apican entre otras cosas en aspiradoras má%uinas de coser =erramientas e+ctricas portáties etc.

Motores Fase Partida, y Trifasicos

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