Motores eléctricos asíncronos trifásicos y monofásicos y el motor universal

Resumen

El documento explica la constitución y el principio de funcionamiento del motor asíncrono trifásico, con sus rotores bobinado y de jaula de ardilla. Después describe los motores asíncronos monofásicos (de fase partida y con condensador) y el motor universal, con sus aplicaciones. Es útil para entender cómo arrancan y funcionan los principales motores eléctricos.

Puntos clave

El estator del motor trifásico tiene tres bobinados independientes, uno por fase, conectados en estrella o triángulo.
El rotor de jaula de ardilla no tiene bobinado: sus barras de cobre están cortocircuitadas en dos anillos.
Un campo estatórico giratorio induce corrientes en el rotor que generan pares de fuerzas y hacen girar el motor.
Los motores monofásicos con un solo devanado no tienen par de arranque y necesitan un devanado auxiliar desfasado 90º.
El motor de fase partida desconecta el devanado auxiliar con un interruptor centrífugo al alcanzar la velocidad nominal.
El condensador en serie del motor monofásico con condensador aumenta el par de arranque entre 2 y 4 veces el par nominal.
El motor universal puede alimentarse en corriente alterna o continua y se emplea sobre todo en pequeños electrodomésticos.

Ponte a prueba

Motor asíncrono trifásico

Constitución

Estator: Carcasa de fundición en cuyo interior van dispuestas un grupo de chapas de acero que forman ranuras donde se alojan los bobinados estatóricos. Dispone de 3 bobinados independientes (uno por fase) que se conectan en estrella o triángulo.
Rotor: Parte móvil que gira en el interior del estator. Puede ser de dos tipos:
- Rotor bobinado: Similar al inducido de un motor de corriente continua. Formado por un eje sobre el que va montado a presión un paquete de chapas magnéticas que disponen de ranuras donde se aloja el devanado rotórico, constituido por tres bobinados (uno por fase) cuyos finales se conectan entre sí y cuyos principios van soldados a tres anillos colectores sobre los que rozan tres escobillas que permiten la entrada de corriente al rotor. Las escobillas se conectan a tres terminales (K, L, M) que deben estar unidos para que el rotor gire.
- Rotor de jaula de ardilla: No lleva bobinado; en su lugar, dispone de unas barras de cobre soldadas en sus extremos a dos anillos de cobre, montado todo el conjunto a presión sobre un eje. Su aspecto es el de una jaula. Como las barras de cobre están cortocircuitadas, este rotor se denomina también rotor en cortocircuito.

Principio de funcionamiento del motor de jaula

Al aplicar tensión alterna trifásica al estator, se genera en este un campo magnético giratorio. El campo induce en los conductores del rotor unas corrientes (corrientes inducidas de Foucault). La acción conjunta del campo del estator y estas corrientes da lugar a pares de fuerzas que hacen girar al rotor.

Motores asíncronos monofásicos

Introducción

Los motores monofásicos son motores con un solo devanado en el estator, que es el devanado inductor. Prácticamente todos los motores de este tipo tienen el rotor en jaula de ardilla. Debido a la existencia de ese único devanado, el campo magnético creado no es giratorio sino de dirección constante, lo que da lugar a que los motores con un solo devanado no tengan par de arranque (no pueden arrancar por sí solos), pero si se inicia su rotación por otro medio, estos continúan girando.

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.

Motor monofásico de fase partida

Para que el rotor pueda iniciar el giro por sí solo, es necesario disponer en el estator de otro devanado (devanado auxiliar o de arranque) que va desfasado físicamente 90º respecto al devanado principal. Durante el arranque, la acción conjunta de los campos magnéticos creados en los dos devanados es capaz de generar un par de arranque que pone al motor en marcha. Cuando el motor ha alcanzado su velocidad nominal, el devanado auxiliar se desconecta de la red por medio de un interruptor centrífugo que lleva incorporado el motor.

Motor monofásico con condensador

Son técnicamente mejores que los motores de fase partida. También disponen de dos devanados, uno auxiliar y otro principal. Sobre el devanado auxiliar se coloca un condensador en serie, que tiene como función aumentar el par de arranque, entre 2 y 4 veces el par nominal. Lo más importante es que con un condensador en serie se mejora el arranque.

Motor universal

El motor universal es un tipo de motor que puede ser alimentado con corriente alterna o con corriente continua, es indistinto. Sus características principales no varían significativamente, sean alimentados de una forma u otra. Por regla general, se utilizan con corriente alterna. Es similar a un motor serie de corriente continua, aunque con algunas modificaciones: básicamente menor número de espiras en el inductor y mayor número de espiras en el inducido. Se emplean sobre todo en pequeños electrodomésticos.

Preguntas frecuentes

¿Por qué un motor monofásico con un solo devanado no arranca por sí solo?

Porque su único devanado crea un campo magnético de dirección constante y no giratorio, por lo que no tiene par de arranque. Si se inicia su giro por otro medio, continúa girando.

¿Para qué sirve el interruptor centrífugo en el motor de fase partida?

Sirve para desconectar de la red el devanado auxiliar o de arranque una vez que el motor ha alcanzado su velocidad nominal.

¿Qué función tiene el condensador en un motor monofásico con condensador?

El condensador, conectado en serie con el devanado auxiliar, aumenta el par de arranque entre 2 y 4 veces el par nominal.

¿Dónde se utiliza normalmente el motor universal?

Se emplea sobre todo en pequeños electrodomésticos, y por regla general se alimenta con corriente alterna aunque también puede funcionar con continua.