TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO INSTITUTO TECNOLÓGICO DE HERMOSILLO
TEMA: 5.5 Arranque De Los Motores Monofásicos de Inducción
Alumno: Gómez Romo Pablo
Materia: Motores de Inducción y Especiales
Grupo: L7C
Maestro: Irigoyen Ibarra Julio Cesar
09/11/2017
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Introducción: En el siguiente trabajo hablaremos sobre los diferentes métodos de arranque de un motor de inducción monofásico, así como algunas de sus curvas características. Analizar el comportamiento de los motores al variar la tensión aplicada y medir tanto la corriente consumida como la velocidad del motor. Medir los torques y las corrientes de arranque para poder comparar dichos valores con los nominales de cada motor. Observar la capacidad de los motores al variar la carga aplicada para medir su velocidad, potencia y corriente. El motor de inducción monofásico es uno de los motores más comunes que es caracterizado por la presencia de un solo embobinado en el estator para operación normal. En la práctica, el embobinado del estator consiste de un número de conductores colocados en ranuras distribuidas en la periferia del estator. Los conductores están todos conectados en serie para formar un solo embobinado. Para poder arrancar al motor, en el estator se encuentran dos embobinados monofásicos, el principal y el devanado de arranque. Los elementos mecánicos del motor de inducción monofásicos son los mismos que los del motor de inducción polifásico, excepto que se usa un interruptor centrífugo en ciertos tipos de motores monofásicos.
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DEPENDIENDO DEL TIPO DE ARRANQUE LOS MOTORES PUEDEN CLASIFICARSE DE LA SIGUIENTE MANERA: MOTORES MONOFÁSICOS DE FASE PARTIDA Es el método más sencillo de arranque. En este los ejes del devanado principal y el devanado secundario, están desplazados 90 grados eléctricos y se encuentran conectados en paralelo. El devanado auxiliar posee pocas vueltas y alambre muy delgado. Mientras que el devanado principal posee muchas vueltas y un alambre grueso. La idea es incrementar la diferencia angular de los fasores de corriente. Las corrientes de los embobinados equivalen a corrientes bifásicas desbalanceadas que son suficientes para crear un par que haga girar al motor. Como característica importante los motores de fase partida poseen corrientes de arranque bajas con un par de arranque moderado y alta vibración.
MOTORES MONOFÁSICOS CON CAPACITOR Es utilizado en compresores y bombas. En este arranque, el devanado auxiliar se conecta en serie con un capacitor electrolítico, relativamente barato, para asegurar un buen desfase entre ángulos e incrementar de esa forma el par de arranque. De nuevo, el devanado auxiliar se desconecta, una vez que el motor alcanza cierta velocidad.
MOTORES MONOFÁSICOS CON CAPACITOR PERMANENTE En este tipo de motor, el capacitor no se desconecta después del arranque, es decir, se encuentra el devanado auxiliar operando en todo momento. La construcción se simplifica puesto que no hay un interruptor centrífugo. En este motor, el factor de potencia, la eficiencia y las pulsaciones del par mejoran. Si se utilizan dos capacitares, uno para el arranque y otro para funcionamiento normal, se logran optimizar características del funcionamiento del motor tales como factor de potencia, eficiencia, además esto hace que sea un motor muy silencioso.
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INVESTIGACIÓN DE APLICACIONES: MOTORES MONOFÁSICOS DE FASE PARTIDA Fueron los primeros motores usados en la industria y aún permanece su aplicación en forma popular Estos motores se usan en máquinas, herramientas, ventiladores, bombas, secadoras y una gran variedad de aplicaciones para el rango de 1/30 a 1/2 HP. En este, el devanado de trabajo está formado por conductor grueso y tiene más espiras que el devanado de arranque y el devanado secundario tiene menos espiras y una sección más delgada de conductor. Generalmente el devanado de arranque se aloja en la parte superior de las ranuras del estator, en tanto que el de trabajo en la parte inferior.
MOTORES MONOFÁSICOS CON CAPACITOR Estos motores monofásicos tienen un rango desde fracciones de HP, hasta 15HP. Se usan en muchas aplicaciones de máquinas eléctricas como taladros y pulidoras, también en compresores de aire, refrigeradoras entre otras. Es similar en su construcción al de fase partida a excepción de que se conecta un capacitor en serie con el devanado de arranque. La corriente en el devanado de arranque que es liberada por el capacitor se adelanta en el voltaje en el devanado de trabajo, obteniendo de esta manera un desplazamiento angular mayor entre los devanados.
MOTORES MONOFÁSICOS CON CAPACITOR PERMANENTE Los motores de fase partida con capacitor permanente, usan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de trabajo. El capacitor crea un retraso en el devanado de arranque, el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga. En caso necesario, los devanados de un motor con capacitor permanente se pueden identificar verificando los valores de la resistencia de los devanados de arranque y de trabajo. El devanado de arranque y el devanado de trabajo con su capacitor, permanece en el circuito mientras el motor está en operación.
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RESULTADOS: MOTOR DE FASE PARTIDA El cuadro 1 se muestran las mediciones de motor de fase partida al variar la tensión de entre (120-40) V en corriente alterna.
CUADRO 1: MEDICIÓN DE MOTOR DE FASE PARTIDA. Tensión V
Corriente A
Velocidad rpm
119,2
4,05
1792
108,06
3,48
1790
101,54
3,17
1788
90,98
2,72
1782
80,55
2,33
1780
70,62
1,97
1776
60,45
1,62
1774
49,73
1,29
1770
40,79
1,08
1765
En el cuadro 2, se observan las mediciones para el motor de fase partida variando la carga mecánica entre (0,11 − 0,72) N m. Y en las figuras 4, 5, 6, 7 y 8, se muestra el comportamiento de cada una de las variables al ir aumentando la carga aplicada.
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CUADRO 2: RESULTADOS DE LAS VARIACIONES EN LA CARGA EN EL MOTOR DE FASE PARTIDA.
Carga N m Corriente A Tensión V
PW
SVA
Velocidad rpm
0,11
4,28
120,53
198,13
515,8684
1780,3
0,12
4,22
120,71
165,69
509,3962
1792,35
0,15
4,22
120,76
165,53
509,6072
1796,25
0,18
4,23
120,86
172,11
511,2378
1788,01
0,22
4,27
120,77
191,67
515,6879
1775,5
0,27
4,33
120,7
214,04
522,631
1776,63
0,59
4,58
120,63
278,8
552,4854
1751,89
0,72
4,73
120,55
307,31 570,2015
1738,43
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6
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7
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En el cuadro 3, se muestra las características de la corriente y el torque, operando en el arranque y condiciones nominales del motor de fase partida.
CUADRO 3: ARRANQUE DEL MOTOR DE FASE PARTIDA. -
Arranque
Nominal
Corriente A
8,3
4,6
Torque N m
2,65
0,56
MOTOR DE ARRANQUE CON CAPACITOR En el cuadro 4, se muestra las características de la corriente y el torque, operando en el arranque y condiciones nominales del motor con capacitor de arranque.
CUADRO 4: ARRANQUE DEL MOTOR DE ARRANQUE CON CAPACITOR. -
Arranque
Nominal
Corriente A
3,5
4,6
Torque N m
2,9
0,666
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MOTOR CON CAPACITOR PERMANENTE El cuadro 5 se muestran las mediciones de motor con capacitor permanente al variar la tensión de entre (120-40) V en corriente alterna.
CUADRO 5: MEDICIÓN DE MOTOR CON CAPACITOR PERMANENTE. Tensión V
Corriente A
Velocidad rpm
119,28
0,9
1799
110,48
0,87
1796
100,58
0,84
1792
90,49
0,81
1791
79,5
0,78
1792
70,14
0,75
1792
59,23
0,73
1791
49,48
0,69
1788
41,39
0,65
1785
En el cuadro 6, se observan las mediciones para el motor con capacitor permanente variando la carga mecánica entre (0,04 − 1,82) N m. Y en las figuras 9, 10, 11, 12 y 13, se muestra el comportamiento de cada una de las variables al ir aumentando la carga aplicada.
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CUADRO 6: RESULTADOS DE LAS VARIACIONES EN LA CARGA EN EL MOTOR CON CAPACITOR PERMANENTE Carga N m Corriente A Tensión V
PW
SVA
Velocidad rpm
0,04
1,44
120,54
154,1
173,5776
1790,05
0,62
1,99
120,35
235,69 239,4965
1765,85
0,66
2,02
120,22
240,33 242,8444
1755,9
0,93
2,39
120,22
286,49 287,3258
1736,25
1,54
3,54
120,02
420,06 424,8708
1670,34
1,82
4,53
119,8
528,36
542,694
1572,6
1,82
5,2
119,91 598,59
623,532
1496,27
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12
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En el cuadro 7, se muestra las características de la corriente y el torque, operando en el arranque y condiciones nominales del motor con capacitor permanente. -
Arranque
Nominal
Corriente A
3,9
4,6
Torque N m
0,31
1,82
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CONCLUSION: Cuando se varió la tensión de alimentación de 120Vac a 40Vac, tanto para el MIM de fase partida como para el MIM de arranque con capacitor, se pudo observar en las tablas que la relación entre la tensión y la corriente es directamente proporcional, de manera que, si la tensión disminuye así lo hará la corriente aún si es en pequeñas variaciones. De igual forma paso con la relación entre la tensión y la velocidad del motor, pues esta última se redujo con la disminución de la tensión de alimentación. Al aumentar la carga del motor la corriente que esta demanda aumenta y por ende la potencia de este también. De manera contraria ocurre con la velocidad del rotor, la cual disminuye las revoluciones por minuto del rotor ante un aumento en la carga, teniendo así, la velocidad, un comportamiento inversamente proporcional con la carga. Se pudo observar que cuando que el motor de fase partida presenta la corriente de arranque más elevada de los 3 motores, esta fue de 8,3A. Mientras que el MIM con capacitor permanente es el que presenta una corriente de arranque más pequeña de 3,5A. El contar con una menor corriente al arranque de un motor simplifica el tamaño de las protecciones de sobre corrientes de este y con esto se estima mucha más eficiencia de la calidad del servicio eléctrico del lugar donde se encuentre el motor, ya que el pico de corriente al ser menor disminuye el efecto de los transitorios que se introducen en el sistema eléctrico producidos por el arranque del motor. Además de que hace que sea un motor más eficiente el tener una menor corriente de arranque. Esto indica que, las características de arranque y operación normales de un MIM pueden ser mejoradas mediante características constructivas si fuera necesario, por ejemplo, un torque de arranque mayor. Esto se refiere a que, la presencia del capacitor, tanto de arranque como permanente, mejoran las características de los MIM.
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