¿Por qué un motor monofásico requiere más corriente al arrancar que en funcionamiento?

Los motores monofásicos requieren una corriente mayor durante el arranque en comparación con cuando están en funcionamiento, principalmente debido a las siguientes razones:

1. Inercia durante el arranque

Durante el arranque, el motor debe superar su propia inercia estática. Dado que el motor está estacionario antes del arranque, se necesita un par de torsión mayor para superar la fricción estática y acelerar hasta la velocidad de funcionamiento. Este proceso requiere una corriente más alta para proporcionar el par de arranque necesario en comparación con la operación normal.

2. Cambio en la densidad de flujo

En el arranque, la densidad de flujo dentro del motor necesita establecerse desde cero. Esto significa que el motor requiere una corriente mayor para construir rápidamente el campo magnético necesario para generar un par de arranque suficiente. A medida que el motor comienza a girar, la densidad de flujo se estabiliza y la corriente requerida disminuye.

3. Diferencia de fase

Los motores monofásicos, al arrancar, solo tienen una fase de potencia, lo que no produce naturalmente un campo magnético rotatorio. Para simular un campo magnético rotatorio, comúnmente se utilizan como ayudas de arranque condensadores, resistencias o termistores PTC (coeficiente de temperatura positivo). Estos componentes proporcionan una diferencia de fase adicional en el arranque, haciendo que la distribución de corriente sea más uniforme para generar un campo magnético rotatorio. Este proceso requiere una corriente mayor para activarse.

4. Resistencia mecánica

Además de superar la inercia del motor, el motor también puede necesitar superar la resistencia de la carga que está impulsando. Si el motor está conectado a una carga mecánica con peso o fricción, se necesita un par de torsión mayor para superar estas resistencias, lo que lleva a un aumento en la corriente de arranque.

5. Efecto inductivo

Las bobinas del motor tienen propiedades inductivas, lo que significa que los cambios bruscos en la corriente producen una fuerza electromotriz contraria (FEM) que resiste el aumento de la corriente. Sin embargo, en el arranque, dado que el motor aún no está girando, la FEM es mínima, permitiendo que la corriente aumente rápidamente a un nivel más alto.

6. Efectos térmicos

Durante el arranque, el motor puede experimentar un aumento rápido de la temperatura, lo que causa un aumento en la resistencia de las bobinas. Aunque el aumento en la resistencia limita la corriente, en el momento inicial del arranque, el motor aún no ha calentado completamente, por lo que la corriente aún puede alcanzar niveles pico.

Aplicaciones prácticas

Para proteger a los motores monofásicos de daños debido a corrientes de arranque excesivas, a menudo se utilizan condensadores de arranque, resistencias de arranque o termistores PTC para suavizar el proceso de arranque. Además, se emplean dispositivos de protección contra sobrecargas (como relés térmicos) para prevenir que las grandes corrientes de arranque sobrecalienten o dañen el motor.

Resumen

Los motores monofásicos requieren una corriente mayor durante el arranque principalmente porque necesitan superar la fricción estática, establecer un campo magnético, proporcionar un par de arranque suficiente y superar la resistencia mecánica. A través de un diseño adecuado y medidas de protección, es posible asegurar que el motor no se dañe durante el arranque y transite de manera fluida a la operación normal.