Si el suministro monofásico no puede crear MMF giratorio, ¿cómo genera par el motor de inducción?

El flujo magnético del estator se puede visualizar y describir matemáticamente como dos ondas de flujo que giran en direcciones opuestas. Debido a la forma de las curvas de par frente a velocidad y los efectos del flujo magnético del rotor, una vez que se ha establecido una dirección de movimiento, el par de avance es mayor que el par de retroceso, como se muestra a continuación. La línea continua es la suma de los pares de avance y retroceso.

La ilustración anterior se tomó de Fitzgerald, Kingsley Umans, Electric Machinery 4th ed y el párrafo anterior es un resumen de una explicación de 1-1/2 página en ese texto. También en ese texto, se hace referencia a otro texto para "un tratamiento extenso de motores de potencia fraccionada".

Torque de avance frente a par de retroceso

El par producido por los campos magnéticos que giran hacia adelante es mayor que el que se produce hacia atrás debido a la forma de las curvas. Las características de par frente a velocidad se pueden determinar analizando el circuito equivalente del motor. Ese circuito para un motor monofásico que se ha puesto en marcha se muestra a continuación. Es posible que se requiera una versión más compleja del circuito para una determinación precisa de las características.

Fitzgerald, Kingsley Umans, Maquinaria eléctrica 4ª ed.

Arranque y funcionamiento de fase dividida

Un motor monofásico tiene dos devanados estatóricos con diferentes resistencias e inductancias o con un capacitor en serie en serie con uno de ellos. Los motores de fase dividida tienen un desplazamiento de fase entre los devanados principal y auxiliar de corriente. Eso crea una aproximación de un motor de dos fases. Un análisis de un motor de fase dividida todavía hace uso de la teoría de dos campos giratorios. Otro concepto que se utiliza es el concepto de componente simétrico. Cada uno de los dos conceptos tiene ventajas y desventajas.

Es un poco como estar en un columpio. Una vez que lo pone en marcha, solo necesita "empujarlo" en el momento adecuado de cada ciclo para mantenerlo en movimiento.

Lo mismo ocurre con un motor monofásico. Una vez que la bobina de arranque se pone en marcha, los "empujes" de la alimentación de CA la mantienen girando en fase con la alimentación suministrada con un retraso adecuado al par que toma el motor.

Demasiado par hará que el retraso llegue a un punto en el que el empuje esté en el punto equivocado del ciclo y detendrá el motor si no incluye un mecanismo de reinicio.

Además, a pesar de lo que a menudo se describe en los libros de texto, si observa la jaula del rotor de un motor de inducción, verá que la orientación de las barras del rotor está sesgada/inclinada. Esto es para que los campos magnéticos alrededor de las barras del rotor estén en contacto constante con los campos en el estator y se minimicen las pulsaciones de par.

En motores trifásicos más grandes, eso generalmente no es necesario porque la masa del rotor lo transporta con poca pulsación, por lo que las barras del rotor suelen ser rectas.

Después de que el motor arranca, el devanado auxiliar se desconecta y ahora solo tenemos el campo pulsante en el estator que no puede generar ningún par. Entonces, ¿cómo continúa el motor produciendo torque y gira?

Figura 1. Una máquina de vapor de un solo pistón. Fuente: Kiddle .

Este problema no es exclusivo de los motores eléctricos. Las máquinas de vapor tenían este problema y algunas locomotoras, si comenzaban de manera incorrecta, tenían que retroceder rápidamente por el accionamiento para correr en la dirección deseada. (Los controles probablemente estaban marcados como "One way" y "The other way" en lugar de adelante y atrás.

Las bicicletas también son, en efecto, monofásicas con un débil empuje hacia adelante/atrás disponible desde las piernas del ciclista. La mayor parte de la fuerza disponible es vertical.

El truco en los dos anteriores y en el caso del motor de inducción es hacer que el ciclo comience de alguna manera, dejar que el impulso lo lleve al punto muerto superior y luego empujar con fuerza.

Una vez que el motor comienza a girar (con la ayuda del capacitor y el devanado adicional), es puramente inercia lo que lo mantiene girando bajo cargas mecánicas y si la carga es demasiado grande, el motor se detendrá y permanecerá bloqueado incluso si la carga mecánica es menor. remoto.

Si el "interruptor de arranque" se reactiva automáticamente cuando la velocidad está por debajo de un cierto umbral, se reiniciará.

Es como un circuito rectificador de puente y un condensador de depósito: el condensador solo se carga durante un período corto de cada ciclo y entre los eventos de carga, efectivamente funciona libremente. La carga reduce el voltaje del capacitor hasta que llega otro evento de carga. Esto no es un problema y no tiene que ser un problema para el motor bajo cargas mecánicas ligeras (más o menos).

Sí. Un motor de inducción monofásico no es un motor de arranque automático. Sin embargo, cuando al rotor se le da una rotación inicial en cualquier dirección, continúa girando en esa dirección. Por lo tanto, se debe proporcionar un requisito externo al motor para poder arrancarlo. Pero un motor debe diseñarse de tal manera que pueda arrancar por sí mismo.

Buena pregunta. Se basa en que el rotor retiene el flujo a través de sí mismo entre 1/2 ciclo (como un inductor en cortocircuito), por lo que después de que pasa por un polo y el polo cambia de polaridad, luego es repelido y atraído al siguiente polo como el imán permanente en un motor síncrono, pero con deslizamiento. Si la resistencia del rotor es demasiado alta, no seguirá funcionando, como los motores de condensador en los registradores gráficos. Fueron optimizados para un par máximo con una corriente mínima casi inactiva. El devanado de arranque estaba permanentemente conectado y el devanado de marcha se alimentaba desde un amplificador chopper. La señal +- CC entrante se cortó en +- fase CA con un relé de corte, se amplificó y se alimentó al devanado de marcha. Si desconectara el devanado de arranque, el motor se detendría por inercia. La resistencia del rotor era tan alta que el flujo decayó de inmediato y el rotor fue repelido y atraído por igual en ambas direcciones. Necesitaba un campo giratorio para seguir.