MÓDULO 6

INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE MOTORES MONOFÁSICOS

ELECTROMAGNETISMO

El electromagnetismo es la parte de la electricidad que estudia la relación entre los fenómenos eléctricos y los fenómenos magnéticos. Los fenómenos eléctricos y magnéticos fueron considerados como independientes hasta 1820, cuando su relación fue descubierta por casualidad.

Así, hasta esa fecha el magnetismo y la electricidad habían sido tratados como fenómenos distintos y eran estudiados por ciencias diferentes. Sin embargo, esto cambió a partir del descubrimiento que realizó Hans Chirstian Oersted, observando que la aguja de una brújula variaba su orientación al pasar corriente a través de un conductor próximo a ella. Los estudios de Oersted sugerían que la electricidad y el magnetismo eran manifestaciones de un mismo fenómeno: las fuerzas magnéticas proceden de las fuerzas originadas entre cargas eléctricas en movimiento.

El electromagnetismo es la base de funcionamiento de todos los motores eléctricos y generadores eléctricos.

Orígenes del electromagnetismo: el experimento de Oersted

Esta relación entre la electricidad y el magnetismo fue descubierta por el físico danés Hans Christian Øersted. Éste observó que si colocaba un alfiler magnético que señalaba la dirección norte-sur paralela a un hilo conductor rectilíneo por el cual no circula corriente eléctrica, ésta no sufría ninguna alteración.

Sin embargo en el momento en que empezaba a pasar corriente por el conductor, el alfiler magnético se desviaba y se orientaba hacia una dirección perpendicular al hilo conductor.

En cambio, si dejaba de pasar corriente por el hilo conductor, la aguja volvía a su posición inicial.

De este experimento se deduce que al pasar a una corriente eléctrica por un hilo conductor se crea un campo magnético.

Campo magnético creado por una corriente eléctrica

Una corriente que circula por un conductor genera un campo magnético alrededor del mismo.

El valor del campo magnético creado en un punto dependerá de la intensidad del corriente eléctrico y de la distancia del punto respecto el hilo, así como de la forma que tenga el conductor por donde pasa la corriente eléctrica.

El campo magnético creado por un elemento de corriente hace que alrededor de este elemento se creen líneas de fuerzas curvas y cerradas. Para determinar la dirección y  sentido del campo magnético podemos usar la llamada regla de la mano derecha.

La regla de la mano derecha nos dice que utilizando dicha mano, y apuntando con

el dedo pulgar hacia el sentido de la corriente, la curvatura del resto de dedos nos

indicará el sentido del campo magnético

En el caso de un hilo conductor rectilíneo se crea un campo magnético circular alrededor del hilo y perpendicular a él.

Cuando tenemos un hilo conductor en forma de espira, el campo magnético sera circular. La dirección y el sentido del campo magnético depende del sentido de la corriente eléctrica.

Cuando tenemos un hilo conductor enrollado en forma de hélice tenemos una bobina o solenoide. El campo magnético en su interior se refuerza todavía más en existir más espiras: el campo magnético de cada espira se suma a la siguiente y se concentra en la región central.

Espira por la cual circula una corriente, esta corriente genera un campo magnético a

su alrededor

Una aplicación muy común de las bobinas es utilizarlas como  electroimanes. Este tipo de electroimanes consiste en una bobina, por donde circula una corriente eléctrica, y un núcleo ferromagnético, colocado en el interior de la bobina. Cuando por la bobina circula una corriente eléctrica, el núcleo de hierro se convierte en un imán temporal. Cuantas más espiras tenga la bobina, mayor será su campo magnético.

Fuerza electromagnética

Cuando una carga eléctrica está en movimiento crea un campo eléctrico y un campo magnético a su alrededor.

Así pues, este campo magnético realiza una fuerza sobre cualquier otra carga eléctrica que esté situada dentro de su radio de acción. Esta fuerza que ejerce un campo magnético será la fuerza electromagnética.

Si tenemos un hilo conductor rectilíneo por donde circula una corriente eléctrica y que atraviesa un campo magnético, se origina una fuerza electromagnética sobre el hilo. Esto es debido a que el campo magnético genera fuerzas sobre cargas eléctricas en movimiento.

Si en lugar de tener un hilo conductor rectilíneo tenemos un espiral rectangular, aparecerán un par de fuerzas de igual valor pero de diferente sentido situadas

sobre los dos lados perpendiculares al campo magnético. Esto no provocará un desplazamiento, sino que la espira girará sobre si misma.

Espira rectangular girando de un campo magnético

Faraday-Lenz, la inducción electromagnética y la fuerza electromotriz inducida

La inducción electromagnética es la producción de corrientes eléctricas por campos magnéticos variables con el tiempo. Este fenómeno es justamente el contrario al que descubrió Oersted, ya que es la existencia de un campo magnético lo que nos producirá corrientes eléctricas. Además, la  corriente eléctrica incrementa en aumentar la rapidez con la que se producen las variaciones de flujo magnético.

Estos hechos permitieron enunciar la ley que se conoce como la Ley de Faraday-Lenz.

La ley de Faraday-Lenz

Basado en el principio de conservación de la energía, Michael Faraday pensaba que si una corriente eléctrica era capaz de generar un campo magnético, entonces un campo magnético debía también producir una corriente eléctrica.

En 1831 Faraday llevó a cabo una serie de experimentos que le permitieron descubrir el fenómeno de inducción electromagnética. Descubrió que, moviendo un imán a través de un circuito cerrado de alambre conductor, se generaba una corriente eléctrica, llamada corriente inducida. Además, esta corriente también aparecía al mover el alambre sobre el mismo imán quieto.

Faraday explicó el origen de esta corriente en términos del número de líneas de campo atravesados por el circuito de alambre conductor, que fue posteriormente

expresado matemáticamente en la hoy llamada Ley de Faraday, una de las cuatro ecuaciones fundamentales del electromagnetismo.

La inducción electromagnética constituye un fenómeno destacado en el electromagnetismo. Se han desarrollado un sin número de aplicaciones prácticas de este fenómeno físico:

El transformador   , que se emplea para conectar un teléfono móvil a la red. La dinamo   de una bicicleta. El alternador de una gran central hidroeléctrica .

La inducción electromagnética en una bobina

Para entender correctamente qué es la inducción electromagnética analizaremos una bobina (componente del circuito en forma de espiral que almacena energía eléctrica):

Cuando el imán y la bobina están en reposo el galvanómetro no señala paso de corriente eléctrica a través de la bobina. 

Si acercamos un imán a esta bobina, observamos que el galvanómetro marca el paso de  una corriente eléctrica   en la bobina. 

Si  alejamos el imán, el galvanómetro marcará el paso de la corriente eléctrica a través de la bobina, pero de sentido contrario a cuando lo acercábamos.

Si en vez de mover el imán movemos la bobina, podemos comprobar los mismos efectos a través del galvanómetro.

De esta experiencia se puede deducir que el corriente dura mientras se realiza el movimiento del imán o de la bobina y es más intenso como mas rápido se haga este movimiento.  La corriente eléctrica que aparecen a la bobina es la corriente inducida.

Corrientes de Foucault

Las corrientes de Foucault,  también conocidas como corrientes parásitas, fueron descubiertas por el físico francés León Foucault en 1851, al construir un dispositivo que utilizaba un disco de cobre el cual se movía en un campo magnético intenso.

Este fenómeno  se produce cuando un material conductor atraviesa un campo magnético variable (o viceversa. En este caso, el movimiento relativo entre el material conductor y el campo magnético variable, causa una circulación de electrones, o corriente inducida a través del material conductor.

Las corrientes de Foucault crean pérdidas de energía a través del efecto Joule, que es un fenómeno irreversible por el cual si en un conductor circula corriente

eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor debido a los choques que sufren con los átomos del material conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo. Pero las corrientes parásitas también disminuyen la eficiencia de muchos dispositivos que usan campos magnéticos variables, como los transformadores de núcleo de hierro y los motores eléctricos. Estas pérdidas son minimizadas utilizando núcleos con materiales magnéticos que tengan baja conductividad eléctrica (como por ejemplo ferrita) o utilizando delgadas hojas de acero eléctrico, apiladas pero separadas entre sí mediante un barniz aislante u oxidadas tal que queden mutuamente aisladas eléctricamente.

En general, las corrientes de Foucault son indeseadas, ya que representan una disipación de energía en forma de calor.

LOS IMANES

Un imán es un cuerpo o dispositivo con un magnetismo significativo, de forma que atrae a otros imanes o metales, ferromagnéticos (por ejemplo, hierro, cobalto, níquel y aleaciones de estos).

Los imanes pueden ser: naturales o artificiales, o bien, permanentes o temporales. Un imán natural es un mineral con propiedades magnéticas (magnetita). Un imán artificial es un cuerpo de material ferromagnético al que se ha comunicado la propiedad del magnetismo. Un imán permanente está fabricado en acero imantado. Un imán temporal, pierde sus propiedades una vez que cesa la causa que provoca el magnetismo. Un electroimán es una bobina (en el caso mínimo, una espiral) por la cual circula corriente eléctrica.

1. Imanes naturales; La magnetita es un potente imán natural, tiene la propiedad de atraer todas las sustancias magnéticas. Su característica de atraer trozos de hierro es natural. Está compuesta por óxido de hierro. Las sustancias magnéticas son aquellas que son atraídas por la magnetita.

2. Imanes artificiales permanentes; Son las sustancias magnéticas que al frotarlas con la magnetita, se convierten en imanes, y conservan durante mucho tiempo su propiedad de atracción.

3. Imanes artificiales temporales; Aquellos que producen un campo magnético sólo cuando circula por ellos una corriente eléctrica. Un ejemplo es el electroimán.

Los imanes se utilizan de muy diversas formas: en discos duros, altavoces o parlantes, pegatinas (figuras que se adhieren a las neveras), brújulas, cierres para heladeras o congeladores, paredes magnéticas, llaves codificadas, bandas

magnéticas de tarjetas de crédito o débito, bocinas, motores, como un interruptor básico, como detector de billetes falsos, generadores, detectores de metales, para el cierre de mobiliario. Algunos de estos aparatos pueden dañarse si se les aplica una cierta cantidad de magnetismo opuesto.

Partes de un imán

Eje magnético: barra de la línea que une los dos polos.

Línea neutral: línea de la superficie de la barra que separa las zonas polarizadas.

Polos: los dos extremos del imán donde las fuerzas de atracción son más intensas. Estos polos son, el polo norte y el polo sur; (no deben confundirse con positivo y negativo) los polos iguales se repelen y los diferentes se atraen.

Polos magnéticos

Líneas de fuerza de un imán, visualizadas mediante limaduras de hierro extendidas sobre una cartulina.

Si se trata tanto de un tipo de imán como de otro, la máxima fuerza de atracción se halla en sus extremos, llamados polos. Un imán consta de dos polos, denominados polo norte y polo sur. Los polos iguales se repelen y los polos distintos se atraen. No existen polos aislados (véase monopolo magnético) y, por lo tanto, si un imán se rompe en dos partes, se forman dos nuevos imanes, cada uno con su polo norte y su polo sur, aunque la fuerza de atracción del imán disminuye.

Entre ambos polos se crean líneas de fuerza, siendo estas líneas cerradas, por lo que en el interior del imán también van de un polo al otro. Como se muestra en la figura, pueden ser visualizadas esparciendo limaduras de hierro sobre una cartulina situada encima de una barra imantada; golpeando suavemente la cartulina, las limaduras se orientan en la dirección de las líneas de fuerza.

Polaridad de un imán

Para determinar los polos de un imán se considera la tendencia de éste a orientarse según los polos magnéticos de la Tierra, que es un gigantesco imán natural: el polo norte del imán se orienta hacia el polo norte magnético, que está próximo al polo norte geográfico, pues en un sentido estrictamente magnético es un polo sur, mientras que el polo sur de un imán se orienta hacia el polo sur magnético, que está próximo al polo sur geográfico, pues en un sentido estrictamente magnético es un polo norte. El ángulo comprendido entre el norte magnético local, indicado por una brújula, y el norte verdadero (o norte geográfico) se denomina declinación magnética.

Forma de magnetizar una sustancia

Colocando el material en un fuerte campo magnético producido por un imán permanente o por una corriente eléctrica, o cuando el material tiene propiedades magnéticas y al fundirlo (ej. acero o lava basáltica) se enfría en la presencia de algún campo magnético.

Producción de electricidad por magnetismo (continuación)

Generadores eléctricos o alternadores

os generadores eléctricos convierten la energía mecánica en energía eléctrica. La energía mecánica puede provenir de diferentes fuentes, tales como motores de combustión interna (como los motores diesel), turbinas de vapor (centrales térmicas y centrales nucleares), o turbinas movidas por la fuerza de los saltos de agua (centrales hidroeléctricas).

Técnicamente, el generador eléctrico es denominado con más propiedad alternador, debido a que produce una corriente eléctrica cuyo sentido de circulación cambia (alterna) de forma cíclica un número de veces por segundo (habitualmente 50 ó 60 veces en un segundo. A cada cambio completo de sentido (una revolución completa del alternador) se le llama ciclo; al número de ciclos completados en un segundo se le llama frecuencia (f).

Es el tipo de corriente que llega hasta los hogares y el que se utiliza en la industria. De todas formas, muchos electrodomésticos necesitan corriente continua  (que no cambia de sentido) para funcionar, como los aparatos de radio, televisión, música, etc., por

eso antes de ser utilizada tiene que ser rectificada, es decir, transformada de corriente alterna a corriente continua, mediante unos componentes electrónicos llamados rectificadores de corriente.

  

Ilustración y esquema de un alternador

Un alternador es una máquina eléctrica, capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica, generando una corriente alterna mediante inducción electromagnética.

Los alternadores están fundados en el principio de que en un conductor sometido a un campo magnético variable se crea una tensión eléctrica inducida cuya polaridad depende del sentido del campo y el valor del flujo que lo atraviesa.

Un alternador es un generador de corriente alterna que funciona cambiando constantemente la polaridad para que haya movimiento y genere energía. En España se utilizan alternadores con una frecuencia de 60 Hz, es decir, que cambia su polaridad 60 veces por segundo.

Cómo se produce voltaje por magnetismo...

Para que se produzca voltaje mediante el magnetismo tienen que darse tres condiciones:

1. Tiene que existir un conductor en el que se inducirá el voltaje.

2. Tiene que existir un campo magnético en cuyo seno se encuentre el conductor.

3. Tiene que haber movimiento relativo entre el conductor y el campo, para que éste corte las líneas de fuerza magnéticas.

Para que se produzca voltaje se necesita movimiento, un conductor y un campo magnético

Cuando un conductor se mueve a través de un campo magnético, sus electrones se ven obligados a desplazarse hacia uno de sus extremos, creándose una diferencia de potencial en ambos terminales del conductor. La dirección del movimiento de electrones depende de la dirección en que el conductor corte a las líneas de fuerza.

En la práctica, el conductor es en realidad una bobina formada por numerosas vueltas de hilo conductor que giran dentro del campo magnético. El voltaje inducido en la bobina es obtenido en sus terminales, y tras su control puede ser entregado a la red de distribución para su consumo.

Un alternador consta de dos partes fundamentales, el inductor (no confundir con inductor o bobina, pues en la figura las bobinas actúan como inducido), que es el que crea el campo magnético y el inducido que es el conductor atravesado por las líneas de fuerza de dicho campo magnético. 1

Figura 1.- Disposición de elementos en un alternador simple de excitación permanente con dos pares de polos

Inductor

El rotor, que en estas máquinas coincide con el inductor, es el elemento giratorio del alternador, que recibe la fuerza mecánica de rotación.

Inducido

El inducido o estator es donde se encuentran unos cuantos pares de polos distribuidos de modo alterno y, en este caso, formados por un bobinado en torno a un núcleo de material ferromagnético de característica blanda, normalmente hierro dulce.

La rotación del inductor hace que su campo magnético, formado por imanes fijos, se haga variable en el tiempo, y el paso de este campo variable por los polos del inducido genera en él una corriente alterna que se recoge en los terminales de la máquina.

Aplicación

La principal aplicación del alternador es la de generar energía eléctrica de corriente alterna para entregar a la red eléctrica, aunque también, desde la invención de

los rectificadores de silicio, son la principal fuente de energía eléctrica en todo tipo de vehículos como automóviles, aviones, barcos y trenes, desplazando a la dinamo por ser más eficiente y económico.

La frecuencia de la corriente alterna que aparece entre los terminales de la máquina se obtiene multiplicando la velocidad de rotación (número de vueltas por segundo) del inductor por el número de pares de polos del inducido.

ACTIVIDAD 1. DESCRIBIR LA PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD POR MEDIOS MAGNÉTICOS.

Los participantes deberán construir un generador eléctrico de 4 polos y hacer que genere CA.

EL MOTOR ELÉCTRICO UNIVERSAL

El motor universal se denomina así por ser el único motor que puede conectarse tanto a corriente alterna como a corriente continua.

Cuando el motor universal se conecta a la corriente continua con una carga constante, la velocidad y la potencia aumentan proporcionalmente con el voltaje aplicado.

Cuando este motor se conecta a la corriente alterna con carga constante, la velocidad y la potencia aumentan proporcionalmente con el voltaje aplicado a partir de los 3000 r.p.m. (revoluciones por minuto)

En el motor universal la velocidad dada para un voltaje en corriente alterna es inferior que la que se obtendría si se aplica el mismo voltaje pero en corriente continua.

Los motores universales se construyen para potencias menores a los 0.5 CV (caballos vapor) y velocidades de hasta 3000 r.p.m. y presentan un buen rendimiento.

El principio de funcionamiento de este motor eléctrico está determinado por el efecto motor que produce un conductor recorrido por una corriente eléctrica y que está sometido a un campo magnético.

Por acción magnetomotriz existirá un desplazamiento y por ende una rotación.

Constitución de un Motor Universal

Bobinas conductoras: Se las conoce con el nombre de inductor o campos inductores.

Bobina inducido: Es el rotor bobinado y se le conoce con el nombre de inducido o armadura.

Escobillas: Son fabricadas de carbón por ser un material suave y un coeficiente de temperatura negativo.

Resortes: Sirven para mantener las escobillas en su lugar por medio de presión mecánica.

Tapas o escudos: Sirven para sostener el eje del motor y dar la estructura mecánica al motor.

La velocidad de estos motores depende de la carga: a más carga, menos velocidad y viceversa. Esta propiedad y el poseer un elevado par de arranque son lo más característico de los motores universales.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS MOTORES UNIVERSALES

Entre las ventajas de estos motores deben contarse éstas:

•Que pueden construirse para cualquier velocidad de giro y resulta fácil conseguir grandes velocidades, cosa que no puede conseguirse con otros motores de c.a.

•Funcionan indistintamente con c.c. y/o con c.a.

•Poseen un elevado par de arranque.

•La velocidad se adapta a la carga.

•Para regular la velocidad de giro basta con conectar un reóstato en serie con el inducido.

Las desventajas de estos motores son:

•Que contienen elementos delicados que requieren una revisión periódica; es preciso entonces comprobar el desgaste del colector, de las escobillas, el envejecimiento de los muelles que las oprimen contra las delgas del colector, etc.

•El contacto deslizante entre colector y escobillas produce chispas que pueden perturbar el funcionamiento de los receptores de radio y de televisión que se encuentran en zona próxima al motor.

•Por causa de la gran velocidad de giro, estos motores son algo ruidosos.

•Su inducido es de difícil reparación, casi siempre resulta más ventajoso sustituirlo por otro nuevo.

Los motores universales funcionan generalmente en altas velocidades, de 3.500 a 20.000 r.p.m., esto da lugar a un alto cociente de energía-a-peso y de energía-a-tamaño, haciéndolos deseables para las herramientas hand-held, aspiradores y máquinas de costura.

DETECCIÓN, LOCALIZACIÓN Y REPARACIÓN DE AVERÍAS EN MOTORES UNIVERSALES

•Pruebas: Tanto el arrollamiento inductor como el del inducido deben verificarse detenidamente antes y después de su montaje. El arrollamiento inductor se comprobará en busca de contactos a masa, cortocircuitos, interrupciones e inversiones de polaridad. No hay que olvidar que antes de rebobinar un inducido hay que verificar el colector en busca de posibles delgas en cortocircuito o contactos a masa.

•Reparación: Las averías que pueden presentarse en los motores universales son las mismas que ocurren en los de motores continua. A continuación, se enumeran las más corrientes:

•Si se producen chispas abundantes en funcionamiento, las causas pueden ser:

•Terminales de bobinas conectados a delgas que no corresponden.

•Polos inductores con cortocircuito.

•Interrupción en las bobinas del inducido.

•Cortocircuito en las bobinas del inducido.

•Terminales de bobinas invertidos.

•Cojinetes desgastados.

•Láminas de mica salientes.

•Sentido de rotación invertidos.

•Si el motor se calienta en exceso, puede ser debido a:

•Cojinetes desgastados.

•Falta de engrase en los cojinetes.

•Bobinas con cortocircuitos.

•Sobrecarga.

•Arrollamientos inductores con cortocircuitos.

•Escobillas mal situadas.

•Si el motor desprende humo, las causas pueden ser:

•Inducido con cortocircuitos.

•Cojinetes desgastados.

•Arrollamientos inductores con cortocircuitos.

•Tensión inadecuada.

•Sobrecarga.

•Si el par motor es débil, puede ser debido a:

•Bobinas con cortocircuitos.

•Arrollamientos inductores con cortocircuitos.

•Escobillas mal situadas.

•Cojinetes desgastados.

CONEXIÓN DE UN MOTOR ELÉCTRICO 1F UNIVERSAL

VER PÁGINAS 10 Y 11 DEL MANUAL MCGRAW-HILL

La velocidad de sincronismo de los motores de CA se calcula con la fórmula:

n = 60f/p

Donde: n = número de revoluciones por minuto (rpm)

f = frecuencia de la red

p = número de pares de polos del motor

La velocidad de giro de los motores generalmente tiene un valor fijo, a menos que se utilicen variadores electrónicos de frecuencia.

Se le da el nombre de Motor Asíncrono, al motor de CA que gira a una velocidad distinta a la de sincronismo.

Motor monofásico de fase partida

Esquema de un motor monofásico de fase partida.

Un motor monofásico de fase partida es un motor de inducción con dos bobinados en el estator, uno principal y otro auxiliar o de arranque.

El motor de fase partida es uno de los distintos sistemas ideados para el arranque de los motores asíncronos monofásicos. Se basa en cambiar, al menos durante el arranque, el motor monofásico por un bifásico (que puede arrancar sólo). El motor

dispone de dos devanados, el principal y el auxiliar; además, lleva incorporado un interruptor centrífugo cuya función es la de desconectar el devanado auxiliar después del arranque del motor.1 Además del motor de fase partida existen otros sistemas para arrancar motores monofásicos como es el caso de motores de arranque por condensador.

La necesidad del motor de inducción monofásico de fase partida se explica de la siguiente forma: existen muchas instalaciones, tanto industriales como residenciales a las que la compañía eléctrica solo suministra un servicio de c.a monofásico. Además, en todo lugar casi siempre hay necesidad de motores pequeños que trabajen con suministro monofásico para impulsar diversos artefactos electrodomésticos, fundamentalmente frigoríficos. En estos no se emplean los interruptores centrífugos, sino interruptores electromagnéticos, que disponen de una bobina conectada en serie con el bobinado principal. En el arranque, la intensidad de corriente en este es muy alta y el interruptor electromagnético cierra un contacto que conecta el bobinado de arranque o auxiliar. A medida que va alcanzando velocidad va disminuyendo la intensidad, hasta que la bobina del interruptor deja de mantener cerrado el contacto y se desconecta el bobinado de arranque. Otra manera de hacer esta función es empleando una resistencia PTC en serie con el bobinado de arranque. En el momento de conectar el motor la resistencia está fría y su valor es bajo, circulando una intensidad elevada por el bobinado de arranque. Esta corriente va calentando la resistencia, por lo que su valor va aumentando considerablemente, produciendo una disminución de la intensidad hasta hacerse muy pequeña.

La mayoría de los motores monofásicos de fase partida son motores pequeños de caballaje fraccionario. Tanto para 115 v como para 230 v en servicio monofásico. Los motores monofásicos de inducción de fase partida experimentan una grave desventaja. Puesto que solo hay una fase en el devanado del estator, el campo magnético en un motor monofásico de inducción no rota. En su lugar, primero pulsa con gran intensidad, luego con menos intensidad, pero permanece siempre en la misma dirección. Puesto que no hay campo magnético rotacional en el estator, un motor monofásico de inducción no tiene par de arranque. Es por ello que se conecta en paralelo una bobina de arranque en forma paralela. Para así poder crear un campo giratorio y de esta manera tener un torque de arranque, la bobina de arranque es desconectada por medio de un interruptor centrífugo.

Partes

Rotor

Se compone de tres partes fundamentales. La primera de ellas es el núcleo, formado por un paquete de láminas o chapas de hierro de elevada calidad

magnética. La segunda es el eje, sobre el cual va ajustado a presión el paquete de chapas. La tercera es el arrollamiento llamado de jaula de ardilla, que consiste en una serie de barras de cobre de gran sección, alojadas en sendas ranuras axiales practicadas en la periferia del núcleo y unidas en cortocircuitos mediante dos gruesos aros de cobre, situados uno a cada extremo del núcleo. En la mayoría de los motores de fase partida el arrollamiento rotórico es de aluminio y esta fundido de una sola pieza.

Estator

Se compone de un núcleo de chapas de acero con ranuras semicerradas, de una pesada carcasa de acero o de fundición dentro de la cual esta introducido a presión el núcleo de chapas, y de dos arrollamientos de hilo de cobre aislado alojados en las ranuras y llamados respectivamente arrollamiento principal o de trabajo y arrollamiento auxiliar o de arranque. En el instante de arranque están conectados uno y otro a la red de alimentación; sin embargo, cuando la velocidad del motor alcanza un valor prefijado el arrollamiento de arranque es desconectado automáticamente de la red por medio de un interruptor centrífugo montado en el interior del motor.

Placas térmicas

Los escudos o placas térmicas, están fijados a la carcasa del estator por medio de tornillos o pernos; su misión principal es mantener el eje del rotor en posición invariable. Cada escudo tiene un orificio central previsto para alojar el cojinete, sea de bolas o de deslizamiento, donde descansa el extremo correspondiente del eje rotórico. Los dos cojinetes cumplen las siguientes funciones: sostener el peso del rotor, mantener a este exactamente centrado en el interior del estator, permitir el giro del rotor con la mínima fricción y evitar que el rotor llegue a rozar con el estator.

Interruptor centrífugo

Éste va montado en el interior del motor. Su misión es desconectar el arrollamiento de arranque en cuanto el rotor ha alcanzado una velocidad predeterminada. El tipo más corriente consta de dos partes principales, una fija y otra giratoria. La parte fija está situada por lo general en la cara interior del escudo frontal del motor y lleva dos contactos, por lo que su funcionamiento es análogo al de un interruptor unipolar. En algunos motores modernos la parte fija del interruptor está montada en el interior del cuerpo del estator. La parte giratoria va dispuesta sobre el rotor, y el funcionamiento de un interruptor sucede mientras el rotor esta en reposo o girando apoca velocidad, la presión

ejercida por la parte móvil del interruptor mantiene estrechamente cerrados los dos contactos de la parte fija. Cuando el rotor alcanza aproximadamente el 75 % de su velocidad de régimen, la parte giratoria cesa de presionar sobre dichos contactos y permite por tanto que se separen, con lo cual el arrollamiento de arranque queda automáticamente desconectado de la red de alimentación.

Enjaule o bobinado de jaula de ardilla

Se compone de una serie de barras de cobre de gran sección, que van alojadas dentro de las ranuras del paquete de chapas rotórico; dichas barras están soldadas por ambos extremos a gruesos aros de cobre, que las cierran en cortocircuito. La mayoría de los motores de fase partida llevan, sin embargo, un arrollamiento rotórico con barras y aros de aluminio, fundido de una sola pieza.

Bobinado del estator

1. Bobinado de trabajo o principal - a base de conductor de cobre grueso aislado, dispuesto generalmente en el fondo de las ranuras estatoricas

2. Bobinado de arranque o auxiliar - a base de conductor de cobre fino aislado, situado normalmente encima del arrollamiento de trabajo. Ambos arrollamientos están unidos en paralelo.

Funcionamiento

En el momento del arranque uno y otro se hallan conectados a la red de alimentación, cuando el motor ha alcanzado aproximadamente el 75% de su velocidad de régimen, el interruptor centrifugo se abre y deja fuera de servicio el arrollamiento de arranque; el motor sigue funcionando entonces únicamente con el arrollamiento de trabajo principal. Durante la fase de arranque, las corrientes que circulan por ambos arrollamientos están desfasadas entre sí al tener distinta resistencia, debido a que se confeccionan con hilo de diferente calibre. Este desfase en las corrientes junto al desfase geométrico en la situación de las bobinas hace que el campo magnético resultante sea giratorio, aunque no circular; es decir, que no tiene la misma fuerza magnetomotriz en toda la circunferencia del estator. Por eso el par motor durante el arranque es débil, aunque suficiente para arrancar.

Este campo giratorio induce corrientes en el arrollamiento rotórico, las cuales generan a su vez otro campo magnético. Ambos campos magnéticos reaccionan entre si y determinan el giro del rotor. El

arrollamiento de arranque solo es necesario para poner en marcha el motor, es decir, para engendrar el campo giratorio. Una vez conseguido el arranque del motor ya no se necesita más, y por ello es desconectado de la red por medio del interruptor centrífugo.

LOS CAPACITORES

Principalmente un condensador es un elemento capaz de almacenar energía eléctrica. Interiormente consta de dos placas conductoras separadas por un material dieléctrico, cuando conectamos el condensador a una fuente de voltaje, comienza a circular corriente por el circuito y una de las placas adquiere carga negativa y la otra positiva, al apagar la fuente de voltaje, si conectamos alguna carga (ej: una resistencia) al condensador, comenzará a circular corriente desde el condensador hacia la carga, hasta descargarse.

USOS DEL CONDENSADOR

Los pequeños condensadores utilizados en electrónica pueden tener diferentes usos, uno de los más usuales es “filtrar” el rizado de una señal en fuentes de alimentación.

Además, podemos encontrar condensadores en placas electrónicas con otros objetivos, como por ejemplo actuar como oscilador, acoplador, generador de frecuencias, etc.

En aplicaciones eléctricas también son muy utilizados, un ejemplo sencillo son los flashes en cámaras de fotos: el condensador se carga desde la batería para después soltar de golpe toda su energía consiguiendo tensiones muy altas por un corto espacio

de tiempo, creando de esta forma el “fogonazo” de la lámpara. Este efecto no se podría conseguir directamente con la batería ya que no tiene capacidad de entregar tanta energía en un espacio de tiempo pequeño.

Otra aplicación eléctrica interesante de los condensadores escompensar la energía reactiva en el sector industrial. Si una fábrica tiene muchas cargas inductivas (motores…), la suministradora eléctrica le penalizará por consumo de energía reactiva. Instando baterías de condensadores controladas electrónicamente podemos conseguir compensar esa carga inductiva con cargas capacitivas (condensadores).

Motores de arranque por capacitor

Estos motores monofásicos de corriente alterna cuyo rango va de fracciones de HP hasta 15 HP., se usan ampliamente con muchas aplicaciones de tipo monofásico tales como accionamiento a máquinas y herramientas como pueden ser taladros, pulidoras, motobombas, etc.

Este motor es similar en su construcción al de fase partida, excepto que se conecta un capacitor en serie con su devanado de arranque.

Los motores de arranque con capacitor están equipados también como los de fase partida, con devanado de trabajo y arranque, pero el motor tiene un condensador (capacitor), que permite tener mayor par de arranque.

El capacitor se conecta en serie con el devanado de arranque y el switch o interruptor centrífugo

Motor de arranque por capacitor (a) esquemático (b) desfase de corrientes

Motor con capacitor en marcha

Este tipo de motor tiene dos devanados permanentes que, en general, se arrollan con alambre de un mismo diámetro y el mismo número de vuelta, es decir, los devanados son idénticos.

Ya que trabaja en forma continua como motor de arranque por capacitor no se necesita interruptor centrifugo. Los motores de este tipo arrancan y trabajan en virtud de la descomposición de l fase de cuadratura que producen los dos devanados idénticos desplazados en tiempo y espacio. En consecuencia, no tiene el alto par de marcha normal que producen los motores ya sea de arranque por capacitor o de arranque por resistencia.

El capacitor que se usa se diseña para el servicio continuo y es del tipo de baño de aceite. El valor del capacitor se basa más en su característica de marcha óptima que en la de arranque. Al instante de arranque, la corriente en la rama capacitiva es muy baja. El resultado es que estos motores, a diferencia de los de arranque por capacitor, tienen par de arranque muy deficiente, de entre 50 a 100 por ciento del par nominal, dependiendo de la resistencia del rotor.

Este tipo de motor se presta al control de velocidad por variación del voltaje de suministro. Se usan diversos métodos para ajustar el voltaje aplicado al estator y producir el control deseado de velocidad, como transformadores con varias salidas, variacs, potenciómetros y resistencias o reactores con varias salidas.

Debido a su funcionamiento uniforme y a la posibilidad de controlar la velocidad, las aplicaciones de este motor pueden ser ventiladores de toma y descarga en máquinas de oficina, unidades de calefacción o aire acondicionado.

Motor con capacitor en marcha (a) esquemático (b) característica torque-velocidad

Formas para Probar un Condensador o CapacitorExisten 3 maneras de comprobar que un capacitor funciona correctamente:

Método de Corto Circuito:Esta forma de probar el capacitor es la más sencilla que existe, ya que no necesita de ningún

aparato o instrumento. La forma para probar el capacitor es la siguiente: Se le aplica un voltaje de 127 volts, por un tiempo de no más de 6 segundos y después se retira la alimentación, después se procederá a poner en corto circuito las dos terminales del capacitor, si al momento de ponerlas en corto circuito, este produce una chispa de color azul, quiere decir que este funciona correctamente y el capacitor se encuentra en buen estado; si la chispa que despide es naranja quiere decir que el capacitor funciona medianamente o que su capacidad esta disminuida; y si no se produce chispa alguna el aparato no sirve. Cabe señalar que este es un método muy seguro y eficaz y el mismo no corre riesgo alguno con este método.

Método del Multímetro:Para probar que un capacitor está en buen estado, se utiliza un óhmetro o un multímetro digital el

multímetro en escala de resistencia y sus dos terminales se conectan con las terminales del capacitor, la aguja del multímetro nos marcara un valor. Este valor será la carga del capacitor, después la aguja comenzara a descender lentamente, marcando la tendencia del capacitor. Si el multímetro no marca carga significa que no se encuentra en buen estado.

Método de LCR:Otra forma de probar un capacitor es con un medidor LCR. La forma es la siguiente: Se

selecciona en el instrumento el dispositivo a medir (en este caso es un capacitor), y las 2 terminales se ponen en contacto con el capacitor, en ese instante nos dará el valor de su capacitancia.