I. OBJETIVO Al finalizar este experimento, el estudiante estará en

capacidad de demostrar cómo hacer arrancar un

motor monofásico, así como analizar su

comportamiento y las características principales

mediante mediciones

INTRODUCCIÓN Los motores monofásicos, como su propio nombre indica son motores con un solo devanado en el estator, que es el devanado inductor.

Prácticamente todas las realizaciones de este tipo de motores son con el rotor en jaula de ardilla.

Suelen tener potencias menores de 1KW, aunque hay notables excepciones como los motores de los aires acondicionados con potencias superiores a 10KW. Se utilizan fundamentalmente en electrodomésticos, bombas y ventiladores de pequeña potencia, pequeñas máquinas-herramientas, en los mencionados equipos de aire acondicionado, etc. Se pueden alimentar entre una fase y el neutro o entre dos fases. No presentan los problemas de excesiva corriente de arranque como en el caso de los motores trifásicos de gran potencia, debido a su pequeña potencia, por tanto todos ellos utilizan el arranque directo. Presentan los siguientes inconvenientes: • Se caracterizan por sufrir vibraciones debido a que la potencia instantánea absorbida por cargas monofásicas es pulsante de frecuencia doble que la de la red de alimentación. • "No arrancan solos" debido a que el par de arranque es cero

“No esperes hasta

que todo esté

bien. Nunca será

perfecto. Siempre

habrán retos,

obstáculos y

condiciones

menos que

perfectas.

Entonces, ¿qué?

Comienza ahora

mismo. Con cada

paso que des, te

harás más y más

fuerte, cada vez

más habilidoso,

cada vez más

seguro de tí

mismo y más y

más exitoso.”

Mark Victor Hansen

En la que se observa cómo el par de arranque vale cero. Si provocamos un desequilibrio en el momento del arranque, es decir, si ω ≠ 0, el motor comenzará a girar en uno u otro sentido, en función de cuál sea el desequilibrio aplicado. Los sistemas ideados para el arranque de los motores asíncronos monofásicos se basan por tanto en provocar un desequilibrio entre los pares antagonistas que generan ambos campos magnéticos.

Las principales realizaciones se basan en cambiar, al menos durante el arranque, el motor monofásico por un bifásico (que "arranca sólo").

Un motor bifásico tiene dos devanados en el estator, desplazados π/(2·P). Las principales realizaciones demotores monofásicos utilizando esta técnica son: 1. Motores de arranque por condensador 2. Motores de fase partida

MOTORES MONOFÁSICOS DE ARRANQUE POR CONDENSADOR Se trata de motores asíncronos monofásicos que en el momento del arranque son bifásicos. Tienen por tanto dos devanados en el inductor (que siempre está en el estator) desplazados π/(2·P). Estos devanados son: - El devanado principal, así denominado porque es el que recibe energía durante todo el tiempo en el que el motor está funcionando - El devanado auxiliar, de características idénticas al principal, pero al que se le ha añadido un

condensador en serie, que es el que permite conseguir el desfasaje suficiente entre las dos corrientes.

Se denomina devanado auxiliar porque sólo recibe energía eléctrica en el momento del arranque, ya que posteriormente, dicho devanado se desconecta por la acción de un interruptor centrífugo. La estructura de este motor se muestra en la figura adjunta:

Para conseguir el arranque es necesario que las corrientes de los dos devanados estén desfasadas como puede apreciarse en la figura adjunta

En la mayor parte de los motores monofásicos de arranque por condensador, el motor arranca como bifásico, pero cuando se alcanza una velocidad, de aproximadamente el 75% de la velocidad de sincronismo, se abre el interruptor centrífugo, funcionando a partir de ese momento como un motor monofásico propiamente dicho.

En otras ocasiones, y para evitar problemas de mantenimiento, el motor es realmente bifásico, y no está provisto del mencionado interruptor. A continuación se adjunta una figura explicativa de la curva par-velocidad típica de este tipo de

motores.

Seguidamente, se adjunta una figura en la que se pone de manifiesto que la potencia activa absorbida por un motor monofásico es pulsante a la frecuencia 2·w, razón por la cual, este tipo de

máquinas eléctricas estarán siempre sujetas a vibraciones mecánicas, imposibles de eliminar.

II. Materiales y equipo:

Motor con arranque por capacitor Hickok model 21-136

Prony brake (medidor de torque Hickok model 21-235

1votímetro,

2 amperímetros, 1 wattímetro

III. Circuitos de medición:Procedimiento:

A- circuito equivalente del motor monofásico interruptor centrífugo.

1. Anote los datos de placa del motor para ajustar las escalas correctamente de los medidores de tensión y corriente. Arranque el motor alimentado con tensión nominal 120V

Tensión de placa Corriente de placa

Potencia de Placa

2. Mida la tensión de la línea de alimentación

3. Anote la tensión y las corrientes de arranque (Bobinado de trabajo y bobinado de auxiliar).

Bobinado I de arranque V de arranque

TrabajoAuxiliar

4. Anote la tensión y las corrientes de trabajo al vacío (Bobinado de trabajo y bobinado de auxiliar).

Bobinado I nominal al vacío

V nominal al vacío

TrabajoAuxiliar

5. A partir de los datos suministrados determine y explique la función del interruptor centrífugo

6. Anote la tensión y las corrientes de trabajo con carga (Bobinado de trabajo y bobinado de auxiliar).

Bobinado I nominal con carga

V nominal con carga

TrabajoAuxiliar

7. Calcule la potencia de arranque y la potencia de trabajo del motor.

B- cálculo del capacitor de arranque

3. Determine el valor de las impedancias (R+jwL) del devanado principal y de arranque a 60Hz, para luego calcular la capacitancia necesaria para el arranque del motor. Realice esta medición utilizando baja tensión y osciloscopio, el motor no debe girar ni mucho menos consumir excesiva corriente. Compare con el valor del capacitor incluido en el motor. Utilice como referencia el ejemplo incluido en el apéndice.

C- característica de marcha del motor monofásico

4. Monte el circuito de la figura 2. Encienda el motor a tensión nominal y varíe la carga desde 0 hasta un valor cuya corriente en el motor sea la nominal. Realice al menos 10 variaciones de torque registrando en cada caso tensión de línea, corriente de línea, potencia P, velocidad n, y el torque de salida T. Grafique las curvas de rendimiento, corriente y velocidad en función del par.

Torque de salida

Tensión de línea

Corriente de línea

Velocidad Potencia

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

D- característica de marcha del motor monofásico

5. Monte el circuito de la figura 3 Observe el giro del motor mida la velocidad y explique el fenómeno que diferencia esta conexión al arranque de la figura 1.

E- Investigación de temas relacionados con el motor monofásico (va en apéndices)

1. ¿Por qué no es conveniente realizar un control de velocidad apara el motor monofásico de arranque por capacitor?2. Indicar el procedimiento para determinar los parámetros del circuito equivalente del motor Monofásico 3. ¿Cómo se realiza la inversión de giro del motor?4. Investigue sobre las diferencias entre el capacitor de arranque y el permanente en cuanto a capacitancia, apariencia física y tensiones de operación.5. Investigue sobre las fallas más comunes en los motores monofásicos de arranque por capacitor, así como los métodos de corrección de esas averías.6. Investigue sobre aplicaciones de este tipo de motores.7. Explique las características de los tipos de motores monofásicos que existen en el mercado

Figura 3