Fundamentos de los motores monofásicos

Como sabemos los motores de corriente alterna están presentes en todos los ámbitos de nuestra vida, los motores trifásicos son enormemente sencillos y necesitan de muy poco para trabajar durante largos periodos de tiempo. Sin embargo a nivel domestico, donde no suele haber trifásica es necesario recurrir a los motores monofásicos, hoy en día hay incontables electrodomésticos que tienen pequeños motores en su interior (bombas de piscina, frigoríficos, aspiradoras, taladros, etc) y salvo en casos muy concretos éstos trabajan con corriente alterna.

De estos el más importante, sobre todo porque suelen ser los más potentes, son los de bobinado auxiliar. Son además casi iguales a los trifásicos en cuanto a construcción mecánica y fundamentos de bobinado, aunque un motor monofásico nunca podrá trabajar con trifásica pura. Por lo tanto estos motores monofásicos están formados por un estator ranurado y un rotor de jaula de ardilla. Nos vamos a centrar en este tipo de motores.

Consideramos pues, un estator ranurado con un solo bobinado alimentado por una red monofásica, dependiendo del tipo de bobinado se crearán n polos, que alcanzarán su máximo valor cuando la intensidad que atraviese el bobinado sea máxima, para posteriormente ser nula y mas tarde alcanzar un máximo, pero esta vez negativo, es decir un comportamiento sinusoidal típico. Pero estos campos mágneticos serán estáticos, no rotan como se ve en Fundamentos de los motores asíncronos, esto hará que el rotor, lejos de girar tienda a permanecer parado, incluso aparezca una pequeña vibración, ojo, en estas condiciones el bobinado puede quemarse.

Supongamos, por el contrario, que el motor se encuentre girando a su velocidad nominal, en este caso aplicando la Regla de la mano derecha veremos que los conductores de la jaula de ardilla que forman parte del rotor serán atravesados por corrientes y estas crearan un flujo mágneticos que formará un ángulo de 90º con el creado por el estator y esto hará que el motor siga girando. En resumen, un motor monofásico no es capaz de arrancar pero una vez que lo ha hecho puede seguir girando por si solo.

Para arrancar este tipo de motores usaremos un bobinado auxiliar o secundario, este bobinado ocupará solo 1/3 del espacio total del estator e irá situado con un desfase de 90º eléctricos con respecto al bobinado principal. La sección y las espiras del bobinado auxiliar dependerán de si éste va a permanecer conectado indefinidamente, o solo va a funcionar durante el arranque. Lo más común es que trabajen de manera indefinida, cuando no es así funcionan de manera provisional y se desconectan cuando el motor alcanza su velocidad, ya sea con un temporizador o con un interruptor centrífugo.

En un motor monofásico de este tipo el cambio del sentido de giro se hace intercambiando las puntas de tan solo uno de los bobinados.

Para calcular la distribución de las bobinas en un motor monofásico pincha aquí Calculo de bobinados monofasicos

Este tipo de motor es quizá todavía más simple que el anterior pero tal simpleza le rebaja sus cualidades y por lo tanto el rango de aplicaciones. Como el motor con bobinado auxiliar tiene un rotor con jaula de ardilla, pero el estator está formado por polos salientes, al estilo de los motores de continua, pero cada polo tiene alojada en cada polo una espira en cortocircuito, normalmente de cobre, que abarca aproximadamente un tercio del arco del polo.

En un motor de polos salientes el solo hecho de excitar las bobinas de los polos no hace girar el rotor, la existencia de una espira cortocircuitada en cada polo alteran las líneas de fuerza y hace que el motor se ponga en marcha. Esto ocurre porque en la espira en cortocircuito se genera un flujo desfasado del flujo principal del polo. El sentido de giro será siempre hacia el lado donde se encuentra la espira, por lo tanto la única manera de invertir el sentido de giro, en caso de ser necesario, es montando el estator al contrario, si esto fuera posible.

Se llama así al tipo de motor que puede trabajar tanto en continua como en alterna, tiene para ello un estator de polos salientes y un rotor bobinado con escobillas, y ambos bobinados se conectan en serie. Dispone de un alto par de arranque y su velocidad de giro es inversamente proporcional a la carga, alcanzando altas velocidades cuando trabaja en vacio. Es muy usado en pequeñas maquinas como taladros, amoladoras, secadores de pelo, etc... pero su vida útil es relativamente corta.