Para agilizar su proyecto, puede etiquetar las pilas de laminación con detalles como tolerancia, material, acabado superficial, si se requiere o no aislamiento oxidado, cantidady mucho más.
¿Ha pensado alguna vez qué hace girar su ventilador o su lavadora? La respuesta es un pequeño pero potente motor de corriente alterna monofásica. Este artículo le explicará de forma sencilla cómo funciona este motor tan común. Miraremos dentro del motor para ver sus partes. Aprenderás el sencillo secreto que ayuda a este motor a arrancar y seguir funcionando. Es bueno leer este artículo porque entenderás las máquinas que utilizas a diario de una forma nueva y sencilla.
Un motor monofásico de CA es un tipo de motor eléctrico. Utiliza un tipo de corriente denominada corriente alterna monofásica o CA. Es el mismo tipo de corriente que sale de las tomas de corriente de su casa. Estos motores de CA se utilizan en muchos lugares. Están dentro de su frigorífico, su aire acondicionado y muchas de sus pequeñas herramientas. El objetivo principal de cualquier motor es transformar la energía eléctrica en movimiento. Este motor monofásico hace ese trabajo muy bien para las tareas más pequeñas.
La idea básica de este motor es fácil de entender. El motor tiene dos grandes partes. La primera parte es el estator. El estator es la parte del motor que permanece inmóvil y no se mueve. Tiene un alambre enrollado en un círculo, que se denomina bobinado. Cuando la corriente alterna pasa por este bobinado, crea un campo magnético. La segunda parte es el rotor. El rotor es la parte del motor que gira. En un tipo popular de motor de CA, el motor de inducción, el rotor suele parecerse a una "jaula de ardilla". Este rotor también recibe un campo magnético de la corriente eléctrica. Los dos campos magnéticos se empujan y tiran el uno del otro. Esta acción hace que el rotor gire. Este giro es lo que da energía a sus dispositivos. Este funcionamiento del motor es muy importante para muchas máquinas.
Un motor monofásico muy sencillo tiene un problema importante. No es capaz de empezar a girar por sí solo. Si lo enchufas, sólo emitirá un zumbido y se quedará quieto. Esto ocurre porque la corriente alterna crea un campo magnético que empuja y tira de un punto a otro. Es como empujar un columpio. Si te pones delante del columpio y lo empujas hacia delante y tiras de él hacia atrás, el columpio no irá a ninguna parte. El campo magnético de este motor básico hace lo mismo con el rotor. Empuja y tira, pero no hace que el rotor empiece a girar.
Para hacer girar el rotor, el motor necesita un campo magnético que gire, no uno que sólo empuje hacia delante y hacia atrás. Un motor trifásico puede crear un campo giratorio sin problemas, pero un motor monofásico no. En este motor, el campo generado por el único bobinado del estator se intensifica y luego se debilita. No se desplaza por el motor. Como el campo magnético no gira, no puede dar al rotor el primer empujón que necesita para empezar a girar. Por esta razón, este tipo de motor necesita ayuda para arrancar. Todos los diferentes tipos de motores monofásicos no son más que formas ingeniosas de dar al motor ese primer empujón.
Un motor de fase partida es un tipo inteligente de motor de inducción monofásico. Resuelve el problema del arranque con un sencillo truco. Este motor tiene dos devanados en el estator, no sólo uno. El primero es el devanado principal. El segundo es un bobinado adicional que se denomina bobinado auxiliar o bobinado de arranque. Este devanado auxiliar es el secreto para ayudar al motor a arrancar. Está hecho para ser diferente del bobinado principal. El devanado auxiliar utiliza un cable más pequeño que tiene menos bucles. Esto hace que su resistencia sea mayor.
Al encender el motor, la corriente pasa por los dos devanados. Como el devanado auxiliar es diferente, la corriente que pasa por él no está sincronizada con la del devanado principal. Esta diferencia crea un campo magnético que gira, pero no es muy fuerte. No es un campo giratorio perfecto, pero es lo suficientemente fuerte como para que el rotor empiece a girar. Es como empujar el columpio desde un lado en lugar de hacerlo desde delante. Este primer empujón es todo lo que necesita el motor.
Después de que el motor alcanza aproximadamente 75% de su velocidad máxima, un interruptor especial llamado un interruptor centrífugo se abre. Este interruptor está en el rotor. Cuando el rotor gira más deprisa, salen volando pequeñas pesas que abren el interruptor. Esto corta la alimentación del devanado auxiliar. En este punto, el motor funciona utilizando sólo el devanado principal. El motor ya no necesita el devanado auxiliar porque el giro del rotor ayuda a mantenerlo en marcha. Este diseño de motor de fase dividida es una forma barata de hacer un motor que pueda arrancar por sí mismo.
Existen varios tipos de motores monofásicos. Cada tipo de motor tiene un método de arranque y una configuración diferentes. El motor adecuado para un determinado trabajo depende de lo que necesites que haga ese motor. Algunos motores dan un fuerte empujón al arrancar, mientras que otros son mejores para funcionar sin mucho ruido y sin derrochar potencia. Conocer estos diferentes tipos le ayudará a elegir el motor adecuado para cada tarea.
Estos son los principales tipos de motores monofásicos de los que hablaremos:
La mayor diferencia entre estos motores es la forma en que generan la segunda fase de la corriente. Esta segunda fase es necesaria para crear un campo magnético giratorio. El motor de fase dividida lo hace utilizando un tipo diferente de cable para el devanado auxiliar. El motor de condensador utiliza un condensador para desincronizar la corriente. El motor de polos sombreados utiliza un anillo de cobre especial en sus polos.
Un motor de arranque por condensador es un gran paso adelante con respecto a un simple motor trifásico. Este motor es un tipo de motor de condensador. Al igual que el motor trifásico, tiene un devanado principal y un devanado auxiliar con un interruptor centrífugo. La gran diferencia es que condensador está conectado en línea con el devanado auxiliar. Un condensador es un componente eléctrico capaz de almacenar y liberar energía. En este motor, el condensador hace que la corriente que va al devanado auxiliar se desincronice mucho más. Esto hace que el motor actúe más como un motor bifásico cuando está arrancando.
Esta mayor diferencia en las corrientes crea un campo magnético giratorio mucho más intenso. El resultado es un par de arranque mucho mayor. El par de arranque es la cantidad de fuerza de torsión que puede hacer un motor justo cuando arranca. Un motor con un par de arranque elevado puede arrancar incluso si está conectado a una carga pesada. Esto hace que el motor de arranque por condensador sea ideal para máquinas difíciles de poner en movimiento, como un compresor de aire o una bomba grande.
Una vez que el motor alcanza aproximadamente 75% de su velocidad máxima, el interruptor centrífugo se abre. Apaga tanto el devanado auxiliar como el condensador. El motor funciona entonces utilizando sólo el devanado principal. Este motor funciona de forma que ahorra mucha energía una vez en marcha. El condensador sólo se utiliza durante un breve espacio de tiempo en el arranque, por lo que puede ser una pieza pequeña que no cueste mucho. La mayor ventaja de este motor es su gran potencia de arranque.
Un motor de condensador permanente dividido (PSC) es otro tipo de motor de condensador. Su nombre indica exactamente su particularidad. El condensador está siempre conectado en el circuito. Este motor no tiene un interruptor centrífugo para desconectar el devanado auxiliar o el condensador. Tanto el devanado principal como el auxiliar con su condensador están funcionando todo el tiempo que el motor está encendido.
Como el condensador se utiliza siempre, hay que elegir otro tipo de condensador. Hay que hacer que funcione todo el tiempo, no sólo un momento. Este tipo de motor no tiene el fuerte empuje de arranque de un motor de arranque por condensador. Su empuje de arranque es bastante débil. Pero este motor tiene otras ventajas. Es muy silencioso y funciona muy suavemente. También gasta menos energía que un motor de fase dividida.
A menudo se puede ver un motor de condensador permanente en ventiladores y soplantes, como los del sistema de calefacción y aire de su casa. Para estos trabajos, no se necesita un fuerte empuje de arranque. Es más importante un motor que sea silencioso y ahorre energía. La velocidad de este motor también es fácil de cambiar ajustando el voltaje. Esto lo convierte en una buena elección para ventiladores que necesitan diferentes niveles de velocidad. Este motor ofrece una buena combinación de coste y rendimiento.
Sí, un motor puede funcionar aún mejor juntando las mejores partes de los dos motores de condensador de los que acabamos de hablar. Este motor se llama motor de arranque por condensador y funcionamiento por condensador. Es el mejor motor monofásico, pero también el más caro. Este motor utiliza dos condensadores para funcionar mejor en el arranque y cuando funciona a plena velocidad.
Esta configuración del motor tiene dos condensadores. Uno es un condensador de arranque de gran valor. Está conectado en línea con el devanado auxiliar, como en un motor de arranque por condensador. Esto da al motor un fuerte empuje de arranque para mover cosas pesadas. También hay un segundo condensador, que es un condensador de funcionamiento con un valor más pequeño. Este condensador permanente permanece conectado al devanado auxiliar mientras el motor está en marcha.
Así es como funciona: Cuando el motor empieza a funcionar, los dos condensadores están en el circuito. Trabajan en equipo para crear un campo magnético giratorio muy fuerte y un par de arranque muy elevado. Cuando el motor acelera, un interruptor centrífugo apaga el condensador de arranque. El motor sigue funcionando con el devanado principal y el devanado auxiliar, que sigue teniendo el condensador de marcha. Esta configuración hace que el motor funcione de forma muy suave, silenciosa y sin desperdiciar potencia. Este motor le ofrece lo mejor de todo: un arranque potente y un funcionamiento excelente.
Un motor de polos sombreados es el tipo de motor monofásico más sencillo y menos costoso. Su construcción es muy sencilla. Este motor tiene polos en el estator, y un trozo de cada polo está envuelto con un anillo de cobre. Este anillo se denomina bobina de sombreado. De ahí el nombre del motor. El motor de polos sombreados no tiene bobinado auxiliar ni condensador. Es un tipo de motor muy diferente.
He aquí la idea de cómo funciona. Cuando la corriente alterna pasa por el devanado del estator, el campo magnético que genera empieza a cambiar. La bobina de sombreado empuja contra este cambio. Esta acción hace que el campo magnético de la parte "sombreada" del polo se retrase un poco respecto al campo de la parte principal. Este retraso hace que el campo magnético giratorio sea muy débil. Parece como si el campo se desplazara de la parte no sombreada del polo a la parte sombreada. Esto es suficiente para que el rotor empiece a girar.
Debido a que el campo giratorio es muy débil, este motor tiene un empuje de arranque muy débil. Sólo puede utilizarse para trabajos pequeños que sean fáciles de arrancar. El motor de polos sombreados también gasta mucha energía. Pero, es muy barato de construir, puedes contar con él, y es simple. Verá este motor en pequeños ventiladores, bombas para peceras, y otras cosas pequeñas donde un precio bajo es el factor más importante y la baja potencia del motor no es un problema. Se trata de un pequeño motor de CA muy popular.
Para elegir el motor monofásico adecuado, debe fijarse en sus diferencias. Los distintos tipos de motor sirven para cosas diferentes. Las principales cosas que hay que mirar son el empuje de arranque, el precio, cuánta potencia ahorra y lo silencioso que es el motor. Una simple tabla puede ayudarnos a ver las diferencias en los diseños de los motores. Esta comparación te mostrará por qué un motor se utiliza para una máquina grande y otro para un ventilador diminuto.
Aquí tienes una tabla que te ayudará a comparar los principales tipos de motores monofásicos:
| Tipo de motor | Empuje inicial | Precio | Ahorro de energía | Uso común |
|---|---|---|---|---|
| Motor bifásico | Bajo | Bajo | Medio | Pequeñas herramientas, ventiladores, sopladores |
| Motor de arranque por condensador | Alta | Medio | Alta | Compresores, bombas, grandes máquinas |
| Motor con condensador de división permanente | Bajo | Medio | Alta | Ventiladores, sopladores (sistemas HVAC) |
| Motor de arranque por condensador, motor de funcionamiento por condensador | Muy alta | Alta | Muy alta | Máquinas para trabajar la madera, grandes equipos |
| Motor de polos sombreados | Muy bajo | Muy bajo | Bajo | Pequeños ventiladores, pequeñas bombas, juguetes |
Como puedes ver, el motor que elijas es una elección en la que renuncias a una cosa para conseguir otra. Si necesita un motor con un fuerte empuje de arranque para un trabajo duro, tendrá que pagar más por un motor de condensador. Si sólo necesita un motor pequeño y barato para un ventilador, un motor de polos sombreados es una muy buena elección. Comprender esta cualidad especial de cada motor es muy importante.
La mejor manera de elegir un motor monofásico depende totalmente del trabajo para el que lo necesite. Hay que pensar en lo que debe hacer el motor. Debe hacerse algunas preguntas importantes. En primer lugar, ¿cuánto empuje de arranque necesita el motor? Si el motor tiene que arrancar algo pesado, como el pistón de un compresor, necesitará un par de arranque elevado. Un motor de arranque por condensador sería una elección inteligente.
En segundo lugar, ¿cuánto puede gastarse en el motor? El precio suele ser un factor importante. Para una máquina sencilla en la que el funcionamiento perfecto no es lo más importante, un motor de bajo coste, como un motor de fase dividida o de polos sombreados, puede ser la mejor opción. En tercer lugar, ¿hasta qué punto es importante ahorrar energía y ser silencioso? Para un motor que va a estar encendido muchas horas al día, como el de un aire acondicionado, un motor que ahorre energía, como un motor de condensador dividido permanente, le ahorrará dinero en la factura eléctrica. Un motor silencioso también es mucho más agradable de usar en una casa.
Por último, piense en el tamaño y la potencia necesarios. La potencia del motor debe ser la adecuada para la máquina que va a alimentar. También debe asegurarse de que el voltaje y la corriente que necesita el motor se adaptan a su sistema eléctrico. Pensando en cada uno de estos puntos - empuje de arranque, precio, ahorro de energía y necesidades de potencia - puede elegir el motor monofásico perfecto para cualquier trabajo. El motor adecuado hará bien su trabajo y durará muchos años.
Para agilizar su proyecto, puede etiquetar las pilas de laminación con detalles como tolerancia, material, acabado superficial, si se requiere o no aislamiento oxidado, cantidady mucho más.
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