Motor de inducción de fase dividida

El motor de fase partida, también conocido como motor de arranque por resistencia, presenta un rotor de jaula única. Su estator está equipado con dos bobinados distintos: el bobinado principal y el bobinado de arranque. Estos dos bobinados están desplazados espacialmente 90 grados, una configuración que juega un papel crucial en el funcionamiento del motor.

El bobinado principal se caracteriza por su muy baja resistencia y alta reactancia inductiva, mientras que el bobinado de arranque exhibe las características opuestas, con alta resistencia y baja reactancia inductiva. Esta disparidad en las propiedades eléctricas entre los dos bobinados es clave para generar el par necesario para el arranque del motor. El diagrama de conexión de este motor se presenta a continuación, ilustrando cómo interactúan estos componentes dentro del circuito eléctrico:

Se conecta un resistor en serie con el bobinado auxiliar (de arranque). Debido a esta disposición, las corrientes que fluyen a través de los dos bobinados son diferentes. Como consecuencia, el campo magnético rotatorio resultante es no uniforme, lo que lleva a un par de arranque relativamente pequeño. Típicamente, este par de arranque está en el rango de 1.5 a 2 veces el par de funcionamiento especificado. En el momento del arranque, tanto el bobinado principal como el de arranque están conectados en paralelo a la fuente de alimentación.

Una vez que el motor acelera hasta aproximadamente el 70-80% de la velocidad síncrona, el bobinado de arranque se desconecta automáticamente de la fuente de alimentación. Para motores con una potencia de alrededor de 100 vatios o superior, se emplea comúnmente un interruptor centrífugo para realizar esta desconexión. En contraste, para motores de menor potencia, un relé cumple la función de desconectar el bobinado de arranque.

Un relé está conectado en serie con el bobinado principal. Durante la fase de arranque, una cantidad significativa de corriente fluye a través del circuito, lo que hace que los contactos del relé se cierren. Esta acción introduce el bobinado de arranque en el circuito. A medida que el motor se acerca a su velocidad de operación predeterminada, la corriente que fluye a través del relé comienza a disminuir. Eventualmente, el relé se abre, cortando la conexión del bobinado auxiliar de la fuente de alimentación. En este punto, el motor continúa operando solo con el bobinado principal.

El diagrama fasorial del motor de inducción de fase partida, que explica las relaciones eléctricas y las diferencias de fase dentro del motor, se muestra a continuación:

La corriente en el bobinado principal, denotada como IM, retrasa la tensión de alimentación V por casi 90 grados. En contraste, la corriente en el bobinado auxiliar, IA, está aproximadamente en fase con la tensión de línea. Esta disparidad en la relación de fase entre los dos bobinados resulta en una diferencia de tiempo entre sus corrientes. Aunque la diferencia de fase ϕ no es de 90 grados completos, típicamente alrededor de 30 grados, es suficiente para generar un campo magnético rotatorio. Este campo magnético rotatorio es crucial para iniciar la rotación del motor y permitirle operar.

La característica de par-velocidad del motor de fase partida, que ilustra cómo varía la salida de par del motor con su velocidad de rotación, se presenta a continuación. Esta curva característica proporciona valiosas perspectivas sobre el rendimiento del motor bajo diferentes condiciones de operación y es esencial para comprender su comportamiento y optimizar su uso en diversas aplicaciones.

En la característica de par-velocidad del motor de fase partida, n0 marca la velocidad de rotación en la que se activa el interruptor centrífugo. El par de arranque del motor de arranque por resistencia mide típicamente alrededor de 1.5 veces su par a plena carga. Aproximadamente al 75% de la velocidad síncrona, el motor puede alcanzar un par máximo que es aproximadamente 2.5 veces el par a plena carga. Sin embargo, es importante destacar que durante el arranque, el motor consume una corriente sustancial, equivalente a unos 7 a 8 veces el valor a plena carga.

Revertir la dirección de un motor de arranque por resistencia es un proceso sencillo. Se puede lograr simplemente invirtiendo la conexión de línea de cualquiera de los bobinados, ya sea el principal o el de arranque. Es crucial enfatizar que esta inversión solo se puede realizar cuando el motor está detenido; intentar revertirlo mientras está en movimiento puede causar daños mecánicos y eléctricos.

Aplicaciones del motor de inducción de fase partida

Los motores de inducción de fase partida son conocidos por su asequibilidad. Son adecuados para aplicaciones que involucran cargas fáciles de arrancar, especialmente cuando la frecuencia de operaciones de arranque es relativamente baja. Debido a su par de arranque limitado, estos motores no son ideales para accionamientos que requieran más de 1 kW de potencia. Sin embargo, se utilizan extensivamente en una amplia gama de electrodomésticos y equipos industriales comunes:

• Electrodomésticos: Alimentan componentes como lavadoras y ventiladores de aire acondicionado, facilitando el funcionamiento suave de estos dispositivos esenciales.

• Equipos de cocina y limpieza: En la cocina, impulsan mezcladores y molinos, mientras que en aplicaciones de limpieza, se usan en pulidoras de pisos, haciendo que las tareas diarias sean más convenientes.

• Manejo de fluidos y ventilación: Sopladores y bombas centrífugas, que son vitales para la ventilación y el transporte de fluidos en diversos sistemas, a menudo confían en los motores de inducción de fase partida para su operación.

• Herramientas de mecanizado: Estos motores también desempeñan un papel en máquinas de perforación y torno, contribuyendo a la precisión y eficiencia de los procesos de mecanizado.

En resumen, el motor de inducción de fase partida, con sus características distintivas y aplicaciones prácticas, sigue siendo un componente valioso en el mundo de la ingeniería eléctrica.