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Para comprender cómo conectar un tipo específico de motor eléctrico, es necesario comprender los principios de su funcionamiento y las características de diseño. Hay muchos tipos diferentes de motores eléctricos. A modo de conexión a la alimentación de CA, son trifásicas, bifásicas o monofásicas. De acuerdo con el método de suministro de energía, los devanados del rotor se dividen en síncronos y asíncronos.

Principio de funcionamiento

El principio del motor eléctrico demuestra la experiencia más simple que todos mostramos en la escuela: la rotación del cuadro con la corriente en el campo de un imán permanente.

El cuadro con la corriente es un análogo del rotor, el imán estacionario, el estator. Si se suministra una corriente al marco, girará perpendicular a la dirección del campo magnético y se congelará en esa posición. Si hace que el imán gire, el marco girará a la misma velocidad, es decir, de forma sincronizada con el imán. Tenemos un motor síncrono. Pero tenemos un imán: este es un estator y, por definición, es inmóvil. ¿Cómo hacer girar el campo magnético de un estator estacionario?

Para empezar, reemplace el imán permanente con una bobina con una corriente. Este es el devanado de nuestro estator. Como se sabe de la misma física escolar, la bobina con una corriente crea un campo magnético. El último es proporcional a la magnitud de la corriente, y la polaridad depende de la dirección de la corriente en la bobina. Si aplicamos corriente alterna a la bobina, obtenemos un campo alternativo.

El campo magnético es una cantidad vectorial. La corriente alterna en la red tiene una forma sinusoidal.

Ayudaremos a una analogía muy clara con el reloj. ¿Qué vectores rotan constantemente ante nuestros ojos? Estas son manos de hora . Imagina que un reloj cuelga en la esquina de una habitación. La segunda mano gira, haciendo una revolución completa por minuto. La flecha es un vector de longitud unitaria.

La sombra que la flecha proyecta en la pared cambia como un seno con un período de 1 minuto, y una sombra proyectada en el suelo como un coseno. O seno, desplazado en fase por 90 grados. Pero el vector es igual a la suma de sus proyecciones. En otras palabras, la flecha es igual a la suma vectorial de sus sombras.

Motor síncrono bifásico

Coloque dos arrollamientos en el estator en un ángulo de 90 grados, es decir, mutuamente perpendiculares. Dales una corriente alterna sinusoidal. Las fases de las corrientes se desplazan 90 grados . Tenemos dos vectores mutuamente perpendiculares, que varían en una ley sinusoidal con un cambio de fase de 90 grados. El vector total girará en el sentido de las agujas del reloj, haciendo una revolución completa por período de frecuencia de corriente alterna.

Tenemos un motor síncrono de dos fases. ¿Dónde obtener las corrientes cambiadas en fase para alimentar los devanados? Probablemente, no todos saben que al principio las redes de distribución de corriente alterna eran de dos fases. Y sólo más tarde, no sin lucha, dio paso a las tres fases. Si no se rendían, nuestro motor eléctrico de dos fases podría conectarse directamente a dos fases.

Pero las redes trifásicas ganaron, para lo cual se desarrollaron motores eléctricos trifásicos. Los motores eléctricos de dos fases encontraron su uso en redes monofásicas en forma de motores de condensadores.

Motor síncrono trifásico

Las redes de distribución de CA modernas se hacen en un esquema de tres fases.

  • Tres sinusoides con un desplazamiento de fase de un tercio del período o 120 grados entre sí se transmiten a través de la red a la vez.
  • Un motor trifásico difiere de un motor trifásico en que no tiene dos, sino tres devanados en el estator, girados 120 grados.
  • Tres bobinas conectadas a las tres fases crean un campo magnético giratorio total que hace girar el rotor.

Motor asíncrono trifásico

La corriente en el rotor de un motor síncrono se suministra desde una fuente de alimentación. Pero sabemos por la misma física escolar que la corriente en la bobina puede ser creada por un campo magnético alterno. Simplemente puede cerrar los extremos de la bobina en el rotor. Incluso puedes dejar solo una vuelta, como en el cuadro. Y dejar que la corriente induzca el campo magnético giratorio del estator.

  1. En el momento del arranque, el rotor está parado y el campo del estator gira.
  2. El campo en el circuito del rotor cambia, induciendo una corriente eléctrica.
  3. El rotor comenzará a sobrepasar el campo del estator. Pero nunca se pondrá al día, ya que en este caso la corriente dejará de ser inducida.
  4. En un motor asíncrono, el rotor siempre gira más lentamente que el campo magnético.
  5. La diferencia de velocidad se llama deslizamiento. La conexión de un motor asíncrono no requiere el suministro de corriente al devanado del rotor.

Los motores eléctricos síncronos y asíncronos tienen sus ventajas y desventajas, pero el hecho es que la mayoría de los motores utilizados en la industria hoy en día son motores trifásicos asíncronos.

Motor asíncrono monofásico

Si dejamos un giro cortocircuitado en el rotor y una bobina en el estator, obtendremos un diseño sorprendente: un motor asíncrono monofásico.

A primera vista, parece que tal motor no debería funcionar. Después de todo, no hay corriente en el rotor, y el campo magnético del estator no gira. Pero si empuja el rotor en cualquier dirección con la mano, ¡el motor funcionará! Y girará en la dirección en que empujó durante la puesta en marcha.

Es posible explicar el funcionamiento de este motor presentando el campo magnético alterno estacionario del estator como la suma de dos campos que giran uno hacia el otro. Mientras el rotor está parado, estos campos se equilibran entre sí, por lo que un motor asíncrono monofásico no puede arrancar de forma independiente. Si el rotor se pone en movimiento por una fuerza externa, girará en el camino con un vector y hacia el otro.

Un vector que pasa tirará del rotor detrás de sí mismo, el vector contrario frenará.

Se puede demostrar que, debido a la diferencia entre las velocidades de contador y de cola, la influencia del vector de paso será más fuerte y el motor funcionará en modo asíncrono.

Esquema de inclusión

Es posible conectar cargas a una red trifásica según dos esquemas: una estrella y un triángulo. Cuando se conecta una estrella, los comienzos de los devanados se interconectan y los extremos se conectan a las fases. Cuando se activa el triángulo, el final de un devanado se conecta al comienzo de otro.

En el circuito de encendido, los devanados se encuentran en un voltaje de fase de 220 V., cuando se encienden mediante un delta, bajo un 380 V lineal.

Cuando se enciende el triángulo, el motor desarrolla no solo más potencia, sino también grandes corrientes de arranque. Por lo tanto, a veces se usa un esquema combinado - comenzando con una estrella, luego cambiando a un triángulo.

La dirección de rotación está determinada por el orden de conexión de fase. Para cambiar la dirección basta con cambiar dos fases.

Conexión de red monofásica

Un motor trifásico se puede conectar a una red monofásica, aunque con una pérdida de energía, si uno de los devanados está conectado a través de un condensador de cambio de fase. Sin embargo, con esta inclusión, el motor pierde gran parte de sus parámetros, por lo que no se recomienda este modo.

Conexión de 220 voltios

En contraste con el motor trifásico, el motor bifásico se diseñó originalmente para su inclusión en una red monofásica. Para obtener un cambio de fase entre los devanados, el condensador de trabajo se conecta, por lo tanto, los motores de dos fases también se denominan motores de condensador.

La capacitancia del capacitor de operación se calcula mediante las fórmulas para el modo de operación nominal. Pero si el modo es diferente del nominal, por ejemplo, en la puesta en marcha, se altera el equilibrio de los devanados . Para proporcionar el modo de inicio en el momento del inicio y la aceleración en paralelo al trabajador, se conecta un capacitor de inicio adicional, que debe apagarse cuando la salida alcanza la velocidad nominal.

Cómo habilitar el motor asíncrono monofásico

Si el arranque automático no es necesario, un motor monofásico asíncrono tiene el circuito de conmutación más simple. Una característica de este tipo es la imposibilidad de arranque automático.

Para la puesta en marcha automática, el segundo devanado de puesta en marcha se utiliza como en un motor eléctrico de dos fases. El bobinado de arranque se conecta a través del condensador de arranque solo para el arranque y luego se debe desconectar manual o automáticamente.

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