Fundamentos de Motores Eléctricos: Arranque, Regulación de Velocidad y Tipos Monofásicos

Métodos de Arranque para Motores de Corriente Alterna (C.A.)

El arranque de motores de inducción requiere métodos específicos para limitar la corriente inicial y asegurar un inicio controlado. Los métodos más comunes incluyen:

Arranque por Resistencias en el Estátor

Este método (aplicable a rotores en jaula de ardilla) consiste en instalar resistencias variables con la velocidad del motor (reostatos) en serie con cada fase, con el fin de disminuir la tensión aplicada. En el arranque, la resistencia es elevada y, a medida que el motor adquiere velocidad, la resistencia va disminuyendo. En los motores con rotor bobinado, los reostatos se conectan en serie con el rotor.

Arranque por Autotransformador

Este sistema se utiliza en motores de gran potencia. Se intercala un autotransformador de tensión entre la alimentación y el motor. De esta forma, en el arranque, se aumenta la tensión progresivamente de manera automática, limitando la corriente de pico.

Regulación de Velocidad en Motores de Corriente Alterna

El motor de C.A. es más fiable y robusto que el de C.C., pero la variación de velocidad es más problemática. La velocidad de un motor de C.A. se puede variar de dos formas:

1. Modificando la Velocidad de Sincronismo

   Esto se logra cambiando el número de pares de polos o variando la frecuencia de alimentación.

   • Si se aumenta el número de polos, la velocidad disminuye en la misma proporción.
   • Se puede variar la frecuencia de la alimentación utilizando un variador de frecuencia electrónico (VFD) con componentes semiconductores. Al variar la frecuencia, se debe disminuir la tensión simultáneamente para mantener un par constante (relación V/f).

2. Alterando el Deslizamiento

Características y Tipos de Motores Monofásicos

El motor monofásico es incapaz de arrancar por sí solo; sin embargo, una vez en marcha, se mantiene funcionando hasta su desconexión. Por lo tanto, es necesario dotarlo de un dispositivo de arranque adecuado.

Arranque por Bobinado Auxiliar

Este es el método más utilizado. Consiste en un bobinado auxiliar desfasado espacialmente con el devanado principal, que funciona solo durante el arranque. Para desconectar el bobinado auxiliar, se utiliza un interruptor centrífugo que se abre, cortando la corriente al devanado auxiliar cuando el motor alcanza cierta velocidad. Los bobinados se conectan en paralelo a la placa del motor.

También se puede conectar un condensador en serie con el devanado auxiliar para:

• Provocar el desfase.
• Mejorar su rendimiento.
• Aumentar el par de arranque.
• Optimizar el factor de potencia.

Motor de Espira en Cortocircuito (Shaded Pole)

El motor de espira en cortocircuito se caracteriza por tener un estátor de polos salientes que incorpora, en un tercio (1/3) del polo, una espira en cortocircuito. Esta espira genera un flujo desfasado con el principal, provocando así el giro del rotor. Dado que estos motores tienen un rendimiento muy bajo, su utilización se limita a pequeñas potencias, de hasta 300 W, siendo comunes en aplicaciones como ventilación y bombas de desagüe en electrodomésticos.

El Motor Universal Monofásico

El motor universal monofásico puede funcionar tanto con corriente alterna (C.A.) como con corriente continua (C.C.). Su constitución es, en esencia, como la del motor serie de C.C. y posee características análogas.

Propiedades Operacionales

• Posee un elevado par de arranque.
• Su velocidad está en función inversa a la carga, llegando a embalarse en vacío.
• En aplicaciones de C.A., no suelen embalarse porque su uso se restringe a motores de pequeña potencia (500 a 1000 W) y las pérdidas de potencia por rozamientos son elevadas respecto a la potencia total, aunque sí alcanzan velocidades muy altas (hasta 20.000 rpm).
• Tienen la ventaja de poder regular su velocidad con bastante facilidad (generalmente mediante una resistencia variable externa).

Diseño y Aplicaciones

Para minimizar las pérdidas de potencia en el hierro (corrientes de Foucault e histéresis), es necesario que el núcleo del inductor esté formado por laminillas. El bobinado inductor suele ser bipolar, con dos bobinas inductoras. Por sus características, son idóneos para pequeños electrodomésticos y herramientas, como:

• Taladros.
• Batidoras.
• Molinillos.