Utilizamos el sistema de energía monofásica más ampliamente que sistema trifásico para fines domésticos, comerciales y, en cierta medida, para usos industriales. Porque el sistema monofásico es más económico que el trifásico y las necesidades de energía en la mayoría de las casas, tiendas y oficinas son pequeñas, que pueden satisfacerse fácilmente con un sistema monofásico.
Los motores monofásicos son de construcción sencilla, baratos, fiables y fáciles de reparar y mantener. Debido a todas estas ventajas, el motor monofásico encuentra su aplicación en aspiradoras, ventiladores, lavadoras, bombas centrífugas, sopladores, lavadoras, etc.
Los motores monofásicos de CA se clasifican además como:
- Motores de inducción monofásicos o motores asíncronos.
- Motores sincrónicos monofásicos.
- Motores de conmutación.
Este artículo proporcionará los fundamentos, la descripción y principio de funcionamiento del motor de inducción monofásico.
Construcción de un motor de inducción monofásico
Como cualquier otro motor eléctricomotor asíncrono también tienen dos partes principales, a saber, el rotor y el estator.
Estator:
Como su nombre indica, el estator es una parte estacionaria de motor de inducción. Se da un suministro de CA monofásico al estator del motor de inducción monofásico.
Rotor:
El rotor es una parte giratoria de un motor de inducción. El rotor conecta la carga mecánica a través del eje. El rotor en el motor de inducción monofásico es de jaula de ardilla tipo rotor.
El construcción de un motor de inducción monofásico es casi similar al motor de inducción trifásico de la jaula de ardilla. Pero en el caso de un motor de inducción monofásico, el estator tiene dos bobinas en lugar de una trifásica en motor de inducción trifásico.
Estator del motor de inducción monofásico
El estator del motor de inducción monofásico tiene estampado laminado para reducir las pérdidas de corrientes de Foucault en su periferia. Las ranuras están provistas en su estampado para llevar el estator o el bobinado principal. Los estampados están hechos de acero al silicio para reducir las pérdidas por histéresis. Cuando aplicamos un suministro de CA monofásico al bobinado del estator, el campo magnético se produce, y el motor gira a una velocidad ligeramente inferior a la velocidad sincrónica Ns. Velocidad sincrónica Ns está dada por 
Dónde,
f = frecuencia de la tensión de alimentación,
P = Número de polos del motor.
La construcción del estator del motor de inducción monofásico es similar a la del motor de inducción trifásico, excepto que hay dos diferencias en la parte de bobinado del motor de inducción monofásico.
- En primer lugar, los motores de inducción monofásicos están provistos en su mayoría de bobinas concéntricas. Podemos ajustar fácilmente el número de vueltas por lata de bobina con la ayuda de las bobinas concéntricas. La distribución mmf es casi sinusoidal.
- Excepto el motor de polos sombreados, el motor asíncrono tiene dos bobinas de estator, la principal y la auxiliar. Estos dos devanados están situados en cuadratura espacial el uno con el otro.
Rotor del motor de inducción monofásico
La construcción del rotor del motor de inducción monofásico es similar al motor de inducción trifásico de jaula de ardilla. El rotor es cilíndrico y tiene ranuras en toda su periferia. Las ranuras no están hechas paralelas entre sí, sino que están un poco torcidas, ya que el sesgo impide el bloqueo magnético de los dientes del estator y del rotor y hace que el funcionamiento del motor de inducción más suave y silencioso (es decir, menos ruidoso).
El rotor de la jaula de ardilla consiste en barras de aluminio, latón o cobre. Estas barras de aluminio o cobre se llaman conductores del rotor y se colocan en las ranuras de la periferia del rotor. Los anillos de cobre o aluminio acortan permanentemente los conductores del rotor, llamados anillos finales.
Para proporcionar resistencia mecánica, estos conductores del rotor se sujetan al anillo final y por lo tanto forman un circuito cerrado completo que se asemeja a una jaula y de ahí su nombre como motor de inducción de jaula de ardilla. Como los anillos extremos ponen permanentemente en cortocircuito las barras, la resistencia eléctrica del rotor es muy pequeña y no es posible añadir resistencia mientras las barras se ponen en cortocircuito permanentemente. La ausencia de anillos de deslizamiento y cepillos hace que el construcción de un motor de inducción monofásico muy simple y robusto.
Principio de funcionamiento del motor de inducción monofásico
NOTA: Sabemos que para el funcionamiento de cualquier motor eléctrico, ya sea de CA o de CC, necesitamos dos flujos, ya que la interacción de estos dos flujos produce el par requerido.
Cuando aplicamos un suministro de CA monofásico al devanado del estator de un motor de inducción monofásico, la alternancia actual comienza a fluir a través del estator o del devanado principal. Esta corriente alterna produce un flujo alterno llamado flujo principal. Este principal flujo también se conecta con los conductores del rotor y por lo tanto corta los conductores del rotor.
De acuerdo con el La ley de inducción electromagnética de FaradayLa EMF es inducida en el rotor. A medida que el circuito del rotor se cierra, la corriente comienza a fluir en el rotor. Esta corriente se llama corriente de rotor. Esta corriente de rotor produce su flujo llamado flujo de rotor. Como este flujo se produce debido al principio de inducción, el motor que trabaja con este principio recibió su nombre como un motor de inducción. Ahora hay dos flujos, uno es el flujo principal y otro se llama flujo rotor. Estos dos flujos producen el par deseado que requiere el motor para girar.
¿Por qué el motor de inducción monofásico no se enciende solo?
Según la teoría del doble campo giratorio, podemos resolver cualquier cantidad alterna en dos componentes. Cada componente tiene una magnitud igual a la mitad de la magnitud máxima de la cantidad alternante, y ambos componentes giran en dirección opuesta el uno al otro. Por ejemplo, un flujo, puede ser resuelto en dos componentes
Cada uno de estos componentes gira en la dirección opuesta, es decir, si unom/2 está girando en el sentido de las agujas del reloj, entonces el otrom / 2 gira en sentido contrario a las agujas del reloj.
Cuando aplicamos un suministro de CA monofásico al devanado del estator de un motor de inducción monofásico, produce su flujo de magnitud,m. Según la teoría de doble campo giratorio, este flujo alterno,m se divide en dos componentes de magnitudm/2. Cada uno de estos componentes girará en dirección opuesta, con la velocidad sincrónica, Ns.
Llamemos a estos dos componentes del flujo como componente de reenvío del flujo,f y el componente de retroceso del flujo,b. La resultante de estos dos componentes del flujo en cualquier instante de tiempo da el valor del flujo estatorial instantáneo en ese instante particular.
Ahora, en la condición inicial, tanto los componentes del flujo hacia adelante como hacia atrás son exactamente opuestos entre sí. Además, ambos componentes de flujo son iguales en magnitud. Por lo tanto, se cancelan entre sí y por lo tanto el par neto experimentado por el rotor en la condición de arranque es cero. Por lo tanto, el motores de inducción monofásicos no son motores de arranque automático.
Métodos para hacer la inducción monofásica como motor de autoencendido
A partir del tema anterior, podemos concluir fácilmente que los motores de inducción monofásicos no se autoarrancan porque el flujo de estator producido se alterna en la naturaleza y en el arranque, las dos componentes de este flujo se cancelan mutuamente y por lo tanto no hay par neto. La solución a este problema es que si hacemos que el flujo del estator sea de tipo giratorio, en lugar de de tipo alterno, que gira en una sola dirección particular. Entonces el motor de inducción se convertirá en auto-empezar.
Para producir este campo magnético rotativo, necesitamos dos flujos alternos, con algún ángulo de diferencia de fase entre ellos. Cuando estos dos flujos interactúan entre sí, producirán un flujo resultante. Este flujo resultante está rotando en la naturaleza y gira en el espacio en una dirección particular solamente.
Una vez que el motor empiece a funcionar, podemos quitar el flujo adicional. El motor seguirá funcionando bajo la influencia de la principal flujo sólo. Dependiendo de los métodos para hacer que el motor asíncrono sea un motor de arranque automático, hay principalmente cuatro tipos de motor de inducción monofásico a saber,
- Motor de inducción de fase dividida,
- Arranque del condensador inductor motor,
- Arranque del condensador condensador …hacer funcionar el motor de inducción,
- Motor de inducción de polos sombreados.
- Motor de condensador dividido permanente o motor de condensador de valor único.
Comparación entre los motores de inducción monofásicos y trifásicos
- Motores de inducción monofásicos son de construcción sencilla, fiables y económicos para una potencia pequeña en comparación con los motores de inducción trifásicos.
- El el factor de potencia eléctrica de los motores de inducción monofásicos es baja en comparación con los motores de inducción trifásicos.
- Para el mismo tamaño, los motores de inducción monofásicos desarrollan alrededor del 50% de la salida que los motores de inducción trifásicos.
- El par de arranque también es bajo para los motores asíncronos/motores de inducción monofásicos.
- La eficiencia de los motores de inducción monofásicos es menor comparada con la de los motores de inducción trifásicos.
Motores de inducción monofásicos son simples, robustas, fiables y más baratas para los pequeños ratings. Están disponibles hasta 1 KW de potencia.
