Cada máquina requiere un motor específico para funcionar. Si desea un motor compacto que consuma menos energía, un motor monofásico es lo mejor para sus necesidades. El motor monofásico se utiliza para aplicaciones domésticas para realizar los trabajos de la manera más adecuada. Pero es importante comprender las partes, los tipos y la función del motor eléctrico monofásico para su reconocimiento. En este artículo, le proporcionaremos todos los detalles sobre las piezas del motor monofásico.
Componentes Generales de un Motor Monofásico
Dado que estos motores son pequeños y robustos, las partes del motor eléctrico monofásico consisten principalmente en el estator y el rotor.
Estator
El estator es una de las partes más importantes del motor eléctrico monofásico. El suministro de corriente alterna monofásica se extiende hasta el devanado del estator. En medio del rotor y el estator, hay un espacio de aire. El devanado del estator se divide en dos partes: el devanado principal y el devanado auxiliar. La colocación de estos dos tipos de devanados es de forma que el devanado auxiliar y el devanado principal queden perpendiculares entre sí. Hay dos juegos de bobinas dentro del motor monofásico, un juego es la bobina de funcionamiento (bobina principal), un juego es la bobina de arranque (bobina secundaria). En los motores de inducción, el devanado principal tiene más vueltas que el devanado auxiliar. La resistencia de la bobina de arranque es mayor que la resistencia de la bobina de funcionamiento.
Rotor
El segundo en la lista de piezas de motores eléctricos monofásicos es el rotor. Es una parte giratoria que se parece a la jaula de la ardilla. El rotor tiene un núcleo de hierro laminado con muchas ranuras. El rotor está unido a la carga mecánica con la ayuda de un eje. Los conductores del rotor tienen barras de cobre o aluminio colocadas en las ranuras del rotor.
Ventilador
Un ventilador en un motor eléctrico monofásico ayuda a disipar el calor adicional, reduciendo así la temperatura a un nivel normal. Ayuda al motor a funcionar con precisión en condiciones climáticas severas. Se utilizan ventiladores y sistemas de refrigeración para mantener el gradiente de temperatura.
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Alojamiento
La carcasa de los motores monofásicos está fabricada 100% en acero inoxidable y bobina de cobre con un grado de protección IP44 e IP55. La carcasa compacta permite un fácil posicionamiento del motor. Además, es resistente al agua, la grasa y el aceite.
El Papel Esencial del Capacitor en Motores Monofásicos
Los motores eléctricos monofásicos no son de arranque automático porque no hay par. Los dos componentes de este flujo se cancelan entre sí al principio, y el flujo del estator producido es de naturaleza alterna. Se requiere un condensador para un motor eléctrico monofásico porque sin él, el motor de inducción de arranque no puede funcionar. Un condensador eléctrico, más conocido como capacitor, es un dispositivo que almacena y descarga electrones. Dado que las al menos dos tensiones desfasadas necesarias para generar un campo giratorio no están disponibles en corriente alterna monofásica, es necesario generar una llamada fase auxiliar. Uno de los dos devanados del estator se alimenta directamente desde la red de CA, mientras que un condensador está conectado en serie para alimentar el segundo devanado, que está dispuesto a 90 grados con respecto a él. Esto provoca el cambio de fase del voltaje en el segundo devanado. Aunque el campo giratorio generado de esta manera es suficiente para mover el rotor, también depende de la carga y conduce a un par de arranque bajo. Por lo explicado, cuando un capacitor forma parte de un circuito se comporta en la práctica como un elemento capaz de almacenar la energía eléctrica que recibe durante el período de carga, la misma energía que cede después durante el período de descarga. Además, es capaz de almacenar carga eléctrica luego de cargado y desconectado del circuito, por lo que se recomienda ser cuidadoso al manipular un capacitor, ya que podría haber quedado cargado desde su uso anterior.
Funcionamiento de Bobinas y Capacitor de Arranque
Estos motores tienen dos bobinas: una de arranque y otra de marcha. La bobina de arranque tiene un condensador en serie. Las bobinas de arranque se utilizan para vencer la inercia y permitir al motor arrancar bajo carga. Estas se hacen con alambre más delgado y con muchas más vueltas que las bobinas de marcha. Esta mayor resistencia, comparada con la bobina de marcha, hace que la corriente de la bobina de marcha se quede atrás de la de arranque. La condición de “fuera de fase” entre las bobinas de arranque y de marcha produce el torque necesario para arrancar el motor bajo carga. Cuando se requiere “alto par de arranque” se usan motores con un capacitor de arranque en serie con la bobina de arranque. El efecto deseado es lograr que la corriente que pase por la bobina de arranque llegue “más fuera de fase” de lo que puede lograrse con la resistencia sola de la bobina de arranque. El resultado es un mayor torque de arranque (el incremento logrado está en el orden de 300% a 500%). También reduce la corriente de arranque y aumenta el voltaje en la bobina de arranque del circuito. El motor puede arrancar y cuando llega a aproximadamente ¾ de velocidad de trabajo, se abre el interruptor de arranque (un relay o relé) y hace que la bobina de arranque abandone al circuito. El relay es importante porque las bobinas de arranque, al estar hechas de alambre delgado, producen alta resistencia y podrían quemarse si permanecieran en el circuito más del tiempo necesario que le toma al motor llegar a la velocidad adecuada.
Motor Monofásico de Doble Capacitor: Arranque y Marcha
El par de arranque se puede mejorar notablemente si durante el arranque se conecta brevemente otro llamado condensador de arranque, aproximadamente 2-3 veces más grande, en paralelo al existente. En este caso se debe tener en cuenta la mayor corriente de arranque requerida, que puede ser varias veces la corriente de funcionamiento a la velocidad nominal. En este tipo de motores, además del capacitor de arranque, se agrega un capacitor de marcha en serie con la bobina de arranque y en paralelo al capacitor de arranque. Durante el arranque, mientras el motor alcanza los ¾ de su velocidad antes que el capacitor de arranque se desconecte mediante el relay, el capacitor de marcha permanece en el circuito en paralelo con el capacitor de arranque. Este motor es más preciso que los dos motores anteriores y tiene una capacidad de sobrecarga un 25 % mejor. Estos motores producen poco ruido, por lo que encajan mejor en entornos donde no se necesita ruido.
Capacitor de Marcha
La función del capacitor de marcha es aumentar el factor de potencia del motor durante la operación y reducir el consumo de corriente. Los capacitores de marcha tienen una capacitancia (se mide en microfaradios) mucho más baja y una construcción y presentación muy diferente a los capacitores de arranque. Este tipo de motores se usan en moto-compresores herméticos y mayormente en los semi-herméticos. Generalmente se utilizan condensadores de alta calidad para el desfasador o el condensador de arranque. Los valores de capacitancia típicos son aproximadamente 20 µF por kW de potencia del motor.
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Motores PSC (Condensador Permanente Dividido)
A estos motores muchos los conocen como PSC (por las siglas en inglés Permanent Split Capacitor). Tienen un capacitor de marcha en serie con la bobina de arranque. La mayor parte de la bobina de arranque del motor no solo arranca después del arranque, pero siempre trabajan en el circuito. No se utiliza el interruptor de arranque, por lo que el capacitor y la bobina de arranque siempre están en el circuito. El motor está diseñado para evitar que la bobina de arranque se queme. Tiene un torque de arranque bajo, pero es muy efectivo en su operación. Para aumentar el torque de arranque, algunos de los motores PSC pueden incluir un “fuerte equipo de arranque”, que consiste en un relay de potencia y capacitor de arranque. Desde hace algún tiempo, el desarrollo de materiales cerámicos o de resistores con coeficientes de temperatura positiva (PTCR, por sus siglas en inglés Positive Temperature Coefficient Resistors), ha permitido el uso de tecnología de estado sólido o “solid state” para aumentar el torque de arranque de los motores PSC, en lugar del “fuerte equipo de arranque”.
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