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• José Carlos López Uclés

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE HONDURAS

FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRICA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS II

NOMBRE DE LOS EXPERIMENTOS: Respuesta en Marcha de un Motor de Jaula de Ardilla con el Método de Tensión Reducida ------------------------------------------------------------------------------- (304) Investigación: Motores C.A.------------------------------------- --------------

NOMBRE DE LOS ESTUDIANTES:

NUMERO DE CUENTA:

EVELIN IVETH LOPEZ

20151002127

JORGE ISAAC OYUELA

20151001092

JOSE CARLOS LOPEZ

20151002283

SECCIÓN: VIERNES 1100

NOMBRE DEL INSTRUCTORA: SORAYA NADEZKA BLANCO ARCHILA

NOMBRE DEL CATEDRÁTICO DE LA CLASE: ROSA MARIA DIAZ HERNANDEZ

FECHA DE LABORATORIO: 23 DE AGOSTO DE 2019

FECHA DE ENTREGA DEL INFORME: 12 DE SEPTIEMBRE DE 2019

Laboratorio de Máquinas Eléctricas II – Instructor: Ing. Soraya Blanco

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Respuesta en Marcha de un Motor de Jaula de Ardilla con el Método de Tensión Reducida. Evelin I. López, 20151002127, Jorge I. Oyuela, 20151001092, José C. López, 20151002283

I. INTRODUCIÓN

E

n el siguiente informe se presentarán tres métodos de arranque de motores asíncronos más importantes y conocidos, como lo son el método de arranque directo, estrella-triángulo y del autotransformador. Se estudian porque se pretende sacar el máximo rendimiento de un motor con el menor consumo posible, ya que en los primeros instantes de la puesta en marcha de la mayoría de motores el consumo en amperios es muy elevado. II. OBJETIVOS 1) Investigar y conocer más acerca de los métodos de puesta en marcha para motores de inducción en jaula de ardilla. 2) Conocer las ventajas y desventajas de estos métodos. 3) Conocer el comportamiento de la corriente de arranque y el torque. III. EQUIPO NECESARIO Equipo Fuente de voltaje constante 3 Arrancador manual para motor Terraza amperimétrica Interruptor Estrella-Delta Transformador 3 Motor de inducción 3 (4 polos)

Símbolo S1 Y- At M

Valor 0-208V, 10A 4 - 6A 0-20A 0-750V 16 A 208/208 V 1500 VA 1100W Y-208V -120

Tabla 305.1: Equipo necesario.

IV. MARCO TEÓRICO Cada segmento del diagrama de un motor de inducción es directamente proporcional a la F.E.M existente en la fase. La única es la corriente de magnetización, que es afectada por la saturación del hierro. En la práctica, sin embargo, el entrehierro comprendido entre el rotor y el estator ocasiona la variación lineal de Iµ con la FEM; es decir, en una primera aproximación puede considerarse también a este segmento como proporcional a la F.E.M. Con estas suposiciones es evidente que la corriente de puesta en marcha se reducirá en la misma proporción que la tensión aplicada al motor. El torque de puesta en marcha se reduce considerablemente en proporción al cuadrado de la relación de

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tensiones. Este método de puesta en marcha es adecuado en las aplicaciones que requieren solo un pequeño torque estando en reposo. Muchas aplicaciones técnicas cumplen con las condiciones mencionadas. Algunos ejemplos: todas las bombas centrifugas, ventiladores de todo tipo, herramientas mecánicas que se ponen en marcha sin carga, etc. Existen dos formas de poner en marcha un motor de jaula de ardilla con tensión reducida. EL MÉTODO ESTRELLA-TRIANGULO Un arrancador mecánico especial, denominado arrancador estrella–triangulo, se usa en este método. Este tiene tres posiciones, señaladas en la Figura 305.1 como O, Y y Δ. Todos los terminales están aislados en la posición O, sin que exista ninguna conexión entre línea y motor. En la posición Y el arrancador efectúa las siguientes conexiones: RU, S-V, T-W y X-Y-Z. La conexión resultante se muestra en la Figura 305.1(a) (conexión en estrella). Cuando el motor alcanza una velocidad predeterminada, la manija del arrancador se pasa a la posición Δ y se realizan las siguientes conexiones: R-U-Z, S-V-X y TW-Y. esta es la conexión en triángulo y se muestra en la Figura 305.1(b). El principio de operación se describe a continuación. En la conexión en estrella, es que en cada fase del motor se energiza por una tensión igual a 𝑉 ⁄√3 que es el 58% de la tensión nominal. Por lo tanto la corriente de puesta en marcha de una fase se reduce de la misma relación, siendo 1⁄√3. Como la corriente de línea en la conexión en estrella es 𝐼𝐿 = 𝐼𝑝ℎ ⁄√3 o el 58% de la corriente de fase, la relación entre la tensión de puesta en marcha en la conexión en estrella y la corriente de la línea en la conexión en triangulo resulta ser el 33.3%. Cambiando la conexión en estrella a triangulo ocasiona que toda la tensión quede aplicada a cada fase del motor. Este método es muy usado por resultar económico y confiable. Evidentemente solo podrá utilizarse con motores diseñados para operar continuamente con la conexión en triangulo. La mayor desventaja del método consiste en que la relación de

Laboratorio de Máquinas Eléctricas II – Instructor: Ing. Soraya Blanco tensiones Rv es fija si el torque de puesta en marcha resultante no es suficiente, por lo cual no habrá modo de aumentarla. EL MÉTODO ESTRELLA-TRIANGULO En la posición 0 no existe conexión entre el motor y la línea. El autotransformador esta también desconectado. En la posición 1 las conexiones: R-P1 y U-S1, S-P2 y V-S2, T-P3 y W-S3, el primario del autotransformador se conecta a la línea. el motor se conecta a los terminales del secundario, por lo tanto, se activa a tensión reducida. En la posición 2 las conexiones son: R-U, S-V y T-W. el motor se conecta directamente a la línea con tensión completa. el autotransformador esta desconectado. La mayor ventaja de este método es que la tensión reducida puede elegirse según el torque requerido. Generalmente el autotransformador tiene tres terminales secundarios que proveen el 40%, 60% y 80% de la tensión completa. Los dos conmutadores descritos se diseñan para la operación manual, pero el mismo efecto puede ser obtenido con contactores. La puesta en marcha es en este último caso sea automática o accionada a control remoto.

6.

3 Abrimos el interruptor S1 y regresamos el interruptor Estrella-Delta a la posición “0”, esperamos a que se detenga el motor.

MÉTODO DEL AUTOTRANSFORMADOR. Conectamos todos los ítems detallados en la Tabla 305.1, según se indica en la Figura 305.5. 2. Antes de activar las fuentes verificamos que todas las partes están en su estado correcto, nos aseguramos que el interruptor S1 está abierto. 3. Activamos la fuente de alimentación y ajustamos al voltaje nominal en la configuración Delta según la placa de datos del motor de inducción. 4. Cerramos el interruptor S1 para poner en marcha el motor y medimos la corriente de arranque en el lado de la fuente y el voltaje de línea a línea en el motor. Anotamos en la Tabla 305.2. 5. Abrimos el interruptor S1, esperamos a que se detenga el motor, redujimos el voltaje a cero y desactivamos la fuente de alimentación. 1.

A. Diagramas

V. PROCEDIMIENTO Y DIAGRAMAS ARRANQUE DIRECTO 1. Conectamos todos los ítems detallados en la Tabla 305.1, según se indica en la Figura 305.3. 2. Antes de activar la fuente verificamos que todas las partes están en su estado correcto y nos aseguramos que el interruptor S1 está abierto. 3. Activamos la fuente de alimentación y la ajústanos al voltaje nominal en la configuración Delta según la placa de datos. Anotamos el valor en la Tabla 305.2. 4. Cerramos el interruptor S1 para poner en marcha el motor y medimos la corriente de arranque, voltaje de línea a línea y el voltaje de línea a neutro. Los anotamos en la Tabla 305.2. 5. Abrimos el interruptor S1 y esperamos a que se detenga el motor. MÉTODO ESTRELLA-TRIÁNGULO 1. Conectamos todos los ítems detallados en la Tabla 305.1, según se indica en la Figura 305.4. 2. Antes de activar las fuentes verificamos que todas las partes están en su estado correcto, nos aseguramos que el interruptor S1 está abierto, y que el interruptor EstrellaDelta está en posición “0”. 3. Activamos la fuente de alimentación y ajustamos al voltaje nominal en la configuración Delta según la placa de datos. Anotamos el valor en la Tabla 305.2. 4. Cerramos el interruptor S1 y el interruptor Estrella-Delta en “Y” para poner en marcha el motor, medimos la corriente de arranque y el voltaje de fase. Anotamos. 5. Con el motor en marcha en la configuración “Y” pusimos el interruptor Estrella-Delta en “Δ”, medimos la nueva corriente de arranque y el voltaje de fase. Anotamos en la tabla 305.2. Ingeniería Eléctrica Industrial - UNAH

Figura 305.1: Método Arranque Estrella-Delta. a) conexión en Estrella b) conexión en Triangulo

Figura 305.2: Método de Arranque por Autransformador.

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Razón entre la Iarranque de método directo y la Iarranque “Δ”: 30 = 3.75 8 2) Para el arranque con autotransformador ¿Cuál es la razón entre las corrientes de arranque en el motor con conexión directa y con el autotransformador? Razón entre la Iarranque de autotransformador y la Iarranque metodo directo 30 =3 10

Figura 305.3: Arranque directo.

3) ¿A qué porcentaje debería estar la derivación del autotransformador para obtener una razón de 3 y cuál sería la corriente de arranque para esta razón? 𝐼𝑎𝑟𝑟𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 =3 𝐼(𝑎𝑢𝑡𝑜𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜) Por lo que: 𝐼𝑎𝑟𝑟𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 = 3(10𝐴) = 30𝐴 %𝑑𝑒𝑟𝑖𝑣𝑎𝑐𝑖ó𝑛 50% = 3 3 Por tanto: Figura 305.2: Arranque Estrella-Delta.

%𝑑𝑒𝑟𝑖𝑣𝑎𝑐𝑖ó𝑛 =

Figura 305.5: Arranque con Autransformador.

VI. TABLAS Y GRAFICAS TABLA 305.2: RESULTADO DE MEDICIONES METODO

𝑰𝒂𝒓𝒓𝒂𝒏𝒒𝒖𝒆 (A)

𝑽𝑳𝑳 (Volt)

𝑽𝑭𝑨𝑺𝑬 (Volt)

Directo

30 A

120.6

Estrella Delta

𝐼𝑌 =14 𝐼∆=8

Autotransformador

10

69.8 𝑉∅𝑌 =70.9 𝑉∅∆ =117.3 ----

----𝑉𝐿𝐿𝑀 =62

VII. ANÁLISIS DE RESULTADOS Y CUESTIONARIO 1) Para el arranque Estrella-Delta ¿Cuál es la razón entre las corrientes de arranque en el motor con conexión directa y con el interruptor Y-? Razón entre la Iarranque de método directo y la Iarranque “Y”: 30 = 2.14 14

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3(50%) = 50% 3

4) ¿Qué sucede con el torque de arranque al utilizar estos métodos? Arranque directo: Una forma de reducir la corriente de arranque es reducir la tensión aplicada al motor, con ello también se disminuye el par efectivo de arranque, ya que, al disminuir la tensión, el flujo del estator también disminuye y con él la f.e.m. inducida en el rotor y la intensidad rotórica. El par de arranque disminuye con el cuadrado de la tensión. El torque inicial es muy elevado y en la mayoría de las aplicaciones es mucho mayor a lo que se necesita. Arranque estrella-triángulo: Si a un motor se conecta primero en estrella, cada una de las bobinas del mismo quedará sometido a una tensión, inferior que si hubiese conectado en triángulo. Con ello se consigue que la intensidad en el arranque quede disminuida a la tercera parte respecto al arranque directo en conexión en triángulo. El par también queda reducido a la tercera parte, lo que conviene tenerlo en cuenta si el motor arranca con toda la carga. Por esta razón, conviene que el motor arranque en vacío o con poca carga. Arranque por autotransformador: El par de arranque queda reducido en este caso en la misma proporción que la corriente, es decir, al cuadrado de la tensión reducida. 5) Mencione ventajas y desventajas al utilizar cada uno de estos métodos de arranque. Arranque directo Ventajas:  Su ventaja principal es el elevado par de arranque, que es 1.5 veces el nominal.

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Es un método sencillo, compacto y de bajo costo inicial.

Desventajas:  elevada corriente de arranque que generalmente ronda las seis a ocho veces la corriente nominal.  la única forma de detener el motor es en una parada libre, sin control. Arranque estrella-triángulo Ventajas:  Reducción de la corriente de partida del motor, evitando elevada caída de tensión en el sistema de alimentación de la red.  Evita interferencias en equipamientos instalados en el sistema (red) de distribución.  Costo reducido en el sistema de protección evitando el sobredimensionamiento excesivo de los mismos.  Permite adecuarse a las limitaciones impuestas por las normas de distribución de energía eléctrica, en cuanto a caída de tensión en la red.  Adecuada para cargas que necesitan pequeño torque de partida. Desventajas:  Costo mayor que el sistema de partida directa, debido a los contactores adicionales.  El motor debe trabajar para la conexión en triángulo con la tensión de fase y debe estar proyectado para trabajar a una tensión superior de fase para la conexión estrella.  El motor debe tener disponible 6 terminales que permitan la conexión estrella-triángulo.  El esquema de comando se vuelve un poco más complejo que el de partida directa a tensión plena. Arranque por autotransformador Ventajas:  Automatismo muy sencillo. Desventajas:  El par de arranque disminuye de forma cuadrática, luego solo es válido ante cargas de bajísimo par de arranque. Es más caro debido al precio del autotransformador 6) Mencione otros métodos de arranque para estas máquinas.  Arranque Wauchope: es una modificación del arranque estrella–triángulo. Introduce una resistencia al cambiar de la posición estrella a la de triángulo, evitando los picos de corriente. Además de no desconectar el motor de la línea durante la conmutación, proporciona un impulso adicional de aceleración.  Arranque mediante resistencias en el estator: consiste en conectar el motor a la línea mediante una resistencia en serie en cada una de las fases. La resistencia se puede graduar en secciones para limitar la corriente de arranque a un valor pretendido según las normas de la compañía y el par que necesita la máquina de carga.  Arranque mediante resistencias en el rotor: Para este Ingeniería Eléctrica Industrial - UNAH





5 tipo de arranque se ha de utilizar un motor con el rotor bobinado. Se trata de conectar a las bobinas del rotor unas resistencias en serie y cortocircuitadas a su salida. Arranque por bobina: no se pueda dividir fácilmente en secciones. Las características de arranque son muy parecidas a las del arranque por resistencias estatoricas, pero el aumento de tensión en bornes a medida que el motor va adquiriendo la velocidad de sincronismo, lo que produce un mayor par máximo. Arranque con variador:

7) ¿Cuál es el principio de funcionamiento de un variador de velocidad Se suele llamar también: Variador de velocidad, convertidor o variador de frecuencia o simplemente drives. El variador de frecuencia regula la velocidad de motores eléctricos para que la electricidad que llega al motor se ajuste a la demanda real de la aplicación, reduciendo el consumo energético del motor entre un 20 y un 70%. Un variador de frecuencia por definición es un regulador industrial que se encuentra entre la alimentación energética y el motor. La energía de la red pasa por el variador y regula la energía antes de que ésta llegue al motor para luego ajustar la frecuencia y la tensión en función de los requisitos del procedimiento. Los variadores reducen la potencia de salida de una aplicación, mediante el control de la velocidad del motor, garantizando que no funcione a una velocidad superior a la necesaria. El uso de variadores de frecuencia para el control inteligente de los motores tiene muchas ventajas financieras, operativas y medioambientales ya que supone una mejora de la productividad, incrementa la eficiencia energética y a la vez alarga la vida útil de los equipos, previniendo el deterioro y evitando paradas inesperadas que provocan tiempos de improductividad VIII. CONCLUSIONES 1.

2.

3.

Llegamos a la conclusión que la corriente de arranque en un motor de inducción siempre será elevada (mucho mayor que la corriente nominal) debido a que en ese momento la resistencia de carga es nula y el deslizamiento en la maquina es la unidad. Mediante las mediciones llegamos a la conclusión que, si en el método directo se cuenta con una fuente de tensión variable, el arranque podría realizarse a un valor de tensión inferior al nominal y aumentar progresivamente el valor de tensión hasta llegar al nominal. Con la ayuda de los métodos de arranque de una máquina, podemos apreciar que método es más efectivo para el cual la maquina trabajara, puesto con esta información de la corriente de arranque no sobre expondremos nuestra máquina y así poder obtener que su vida útil se extienda o que los devanados no se vean afectados.

Laboratorio de Máquinas Eléctricas II – Instructor: Ing. Soraya Blanco BIBLIOGRAFÍA [1] Stephen Chapman, Maquinas Electricas,4 edición, Mac Graw Hill ,México [2] JESUS FRAILE MORA; Máquinas Eléctricas;5 Edición , Mac Graw Hill ,México

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MOTORES C.A  Motor monofásico de fase partida Un motor monofásico de fase partida o de fase dividida es un motor de inducción con dos bobinados en el estator, uno principal y otro auxiliar o de arranque. Los motores monofásicos de inducción son una variante de los motores síncronos con rotor en jaula de ardilla. La configuración tiene sus polos en forma saliente. El motor arranca como un motor asíncrono y luego pasa a motor síncrono, si no hay impedimento, por caga excesiva. La velocidad es constante y viene determinada por la frecuencia de la red. La carga puede hacer que el motor pierda el sincronismo. Los motores monofásicos son utilizados cuando no se dispone de un sistema trifásico y/o para pequeñas potencias, generalmente se utilizan para potencias menores de 2Kw o 3Kw. Un motor de inducción monofásico consiste en una maquina asíncrona cuyo devanado del estator es monofásico. Este tipo de motor no genera por si solo el par de arranque, debido a eso cuenta con un segundo devanado auxiliar que se encarga de producir el giro del rotor. El devanador del rotor se le dice devanado principal. Este tipo de motor se puede clasificar, según el método que utilizar para realizar su arranque, en motores de fase de partida, motores de arranque por condensador. En cuanto a la construcción hay que señalar que el rotor de cualquier motor monofásico de inducción es intercambiable con algunos polifásicos de jaula de ardilla. No hay conexión física entre el rotor y el estator, y hay un entrehierro uniforme entre ellos. Debido que los motores monofásicos de inducción no generan por si solos un par de arranque, se tienen dos devanados: el de marcha o principal; y el auxiliar o de arranque, cuya finalidad es producir el giro del rotor. Tanto el devanado principal como el auxiliar, están distribuidos en ranuras espaciadas uniformemente alrededor del estator; sin embargo, el último se encuentra alojado en ranuras con orientación desplazada 90° en el espacio eléctrico con respecto a las del devanado principal. Circuitos y Esquemas de Arranque de un Motor Monofásico Para alimentar un motor monofásico se deben de tener en cuenta que hay que poner elementos de protección en el circuito, por ejemplo un interruptor magnetotérmico omnipolar y por ejemplo un relé térmico de sobrecarga que evite el calentamiento excesivo del motor. Los circuitos de motores se hacen con contactores para el arranque y el control del motor. El relé térmico suele ir incrustado en el contactor. Los circuitos de motores se dividen en dos, el de fuerza o potencia y el de mando y señalización. Este último también se puede llamar de control. En el circuito de control se manejan regularmente bajos niveles de corrientes y voltajes (señales) en el de fuerza o potencia a la inversa, se manejan altos niveles de corrientes y voltajes. Los circuitos de control y de señalización, se utilizan los símbolos correspondientes a los mandos de control de contactores, relés y otros aparatos controlados eléctricamente. Se representa la lógica del funcionamiento de la instalación o automatismo. El Circuito de Fuerza es donde se hacen las conexiones para lograr encender el motor eléctrico.

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Veamos el esquema básico de arranque de un motor monofásico:

a. Arranque con embobinado de fase partida Entre los procedimientos para iniciar el arranque o giro de este tipo de motores de inducción, está el llamado de fase partida, que consiste básicamente en crear un campo magnético giratorio que mueva el inducido durante el período de arranque. El campo magnético se obtiene por capacidad o por inductancia. Para obtener el campo giratorio por capacidad, se utilizan dos arrollamientos de bobinas en serie, llevando una de ellas condensador, que es la que realiza el desfase y por tanto el arranque del motor. Los motores monofásicos de fase partida tienen solo una fase de alimentación, no poseen campo giratorio como en los polifásicos, pero si tienen un campo magnético pulsante, esto impide que se proporcione un torque en el arranque ya que el campo magnético inducido en el rotor está alineado con el campo del estator. Para solucionar el problema del arranque es que se utiliza un bobinado auxiliar que son dimensionados adecuadamente y posicionados de tal forma que se crea una fase ficticia, permitiendo de esta manera la formación de un campo giratorio necesario en la partida. El arrollamiento auxiliar crea un desequilibrio de fase produciendo el torque y aceleración necesarios para la rotación inicial. Cuando el motor llega a tener una velocidad determinada la fase auxiliar se desconecta de la red a través de una llave que normalmente actúa por una fuerza centrífuga (llave centrífuga), también puede darse el caso que es reemplazado por un relé de corriente o una llave externa. Ingeniería Eléctrica Industrial - UNAH

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Como el bobinado auxiliar es dimensionado solo para el arranque, si no se desconecta se quemará. Se fabrica hasta 1 CV. El ángulo de desfasaje entre las corrientes de los bobinados de trabajo y arranque es reducido, es por ésta razón que éstos motores tienen un torque de arranque igual al nominal o ligeramente superior al nominal limitando su aplicación a cargas mucho más exigentes. El valor de la capacidad del condensador a conectar en el motor viene dado por la siguiente fórmula:

Donde: C= capacidad en microfaradios P= potencia del motor en kw U= tensión de alimentación en V cosF= factor de potencia del motor

b. Arranque con embobinados con condensador Sus partes principales son: un estator ranurado con sus dos devanados (arranque y trabajo), un rotor tipo jaula de ardilla, dos tapas o escudos, un interruptor centrifugo consistente en una tapa fija montado en la tapa y otra rotativa situada en el rotor y un condensador generalmente electrolítico. Durante el arranque los bobinados de arranque y régimen van conectados en paralelo a la red, puesto que el interruptor centrífugo permanece cerrado. El bobinado de arranque se halla conectado en serie con el condensador y el interruptor.

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Al alcanzar el motor el 75% de la velocidad de trabajo, el interruptor centrífugo se abre y desconecta el bobinado de arranque y el condensador, funcionando el motor únicamente con el bobinado de régimen.

El condensador se utiliza para que la corriente por el bobinado de arranque alcance su máximo valor, antes que la corriente por el bobinado de régimen sea máxima. Al arrancar el motor se forman dos campos de fuera de fase, separados 90° eléctricos por el efecto del condensador. Las características de esta clase de motores son: fuerte torque de arranque y torque moderado de marcha.

i. Arranque por condensador Estos motores monofásicos de corriente alterna cuyo rango va de fracciones de HP hasta 15 HP., se usan ampliamente con muchas aplicaciones de tipo monofásico tales como accionamiento a máquinas y herramientas como pueden ser taladros, pulidoras, motobombas, etc. Este motor es similar en su construcción al de fase partida, excepto que se conecta un capacitor en serie con su devanado de arranque. Los motores de arranque con capacitor están equipados también como los de fase partida, con devanado de trabajo y arranque, pero el motor tiene un condensador (capacitor), que permite tener mayor par de arranque. El capacitor se conecta en serie con el devanado de arranque y el switch o interruptor centrífugo. Para mejorar el par relativamente bajo del motor de fase de partida se agrega un capacitor al devanado auxiliar para producir un desfase cercano a los 90 grados entre las corrientes de los devanados de arranque y de marcha.

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Motor de arranque por capacitor (a) esquemático (b) desfase de corrientes

ii. Arranque por condensador partido permanente Este motor también es conocido como motor con capacitor de marcha. Esta máquina con dos devanados permanentes, generalmente arrollados con alambre del mismo diámetro y mismo número de vueltas. Un arrancador para motor de bobinado partido, inicia conectado solo la mitad del bobinado del motor y en un segundo tiempo se conectan todas sus bobinas.

Como se observa en la figura, ya no se usa un interruptor centrifugo. El capacitor que se usa, se diseña para servicio continuo y es del tipo de baño de aceite. Este motor se caracteriza por su funcionamiento uniforme y su control de velocidad, las aplicaciones de este motor pueden ser ventiladores de toma, unidades de calefacción y aire acondicionado. Ingeniería Eléctrica Industrial - UNAH

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En la siguiente figura, se muestra la característica par-velocidad de la maquina en cuestión

Características de arranque de motor de devanado partido: -Este sistema “part winding start motor" es muy poco utilizado en Europa. -El empleo de dos devanados independientes requiere de 2 relevadores de sobrecarga uno para cada medio motor, este relé térmico se deberá ajustar a. I regulación = I nominal /2. -Lo mismo para el calibre de los contactores la corriente empleada es Ie = In /2. -Recordemos siempre que este tipo de arranque lo vemos como 2 medios motores.

iii. Arranque por condensador de arranque y condensador de marcha Este tipo de motor tiene dos devanados permanentes que, en general, se arrollan con alambre de un mismo diámetro y el mismo número de vuelta, es decir, los devanados son idénticos. Ya que trabaja en forma continua como motor de arranque por capacitor no se necesita interruptor centrifugo. Los motores de este tipo arrancan y trabajan en virtud de la descomposición de l fase de cuadratura que producen los dos devanados idénticos desplazados en tiempo y espacio. En consecuencia, no tiene el alto par de marcha normal que producen los motores ya sea de arranque por capacitor o de arranque por resistencia. El capacitor que se usa se diseña para el servicio continuo y es del tipo de baño de aceite. El valor del capacitor se basa más en su característica de marcha óptima que en la de arranque. Al instante de arranque, la corriente en la rama capacitiva es muy baja. El resultado es que estos motores, a diferencia de los de arranque por capacitor, tienen par de arranque muy deficiente, de entre 50 a 100 por ciento del par nominal, dependiendo de la resistencia del rotor. Este tipo de motor se presta al control de velocidad por variación del voltaje de suministro. Se usan diversos métodos para ajustar el voltaje aplicado al estator y producir el control deseado de velocidad, como transformadores con varias salidas, variacs, potenciómetros y resistencias o reactores con varias salidas. Debido a su funcionamiento uniforme y a la posibilidad de controlar la velocidad, las aplicaciones de este motor pueden ser ventiladores de toma y descarga en máquinas de oficina, unidades de calefacción o aire acondicionado.

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El motor de condensador de arranque y marcha, combina las ventajas de funcionamiento casi sin ruido y de control limitado de velocidad del condensador de marcha con el alto par de arranque del motor de arranque por condensador.

c. Arranque con estator con polos salientes. Un motor de polos sombreados es básicamente un pequeño motor de jaula de ardilla en el que el devanado auxiliar se compone de un anillo de cobre o una barra que rodea una porción de cada polo. Este devanado auxiliar de una sola vuelta se denomina bobina de sombra. Corrientes inducidas en esta bobina por el campo magnético crean una segunda fase eléctrica al retrasar la fase de cambio de flujo magnético para que el polo suficiente para proporcionar un 2-fase de campo magnético giratorio. El sentido de giro es desde el lado sin sombra para el lado sombreado del poste. Puesto que el ángulo de fase entre las secciones sombreadas y no sombreadas es pequeño, motores de espira de sombra producen sólo una pequeña par de arranque con respecto al par de torsión a toda velocidad. Sombra polos motores del tipo asimétrico mostrado sólo son reversibles mediante desmontaje y mover de un tirón en el estator, aunque algunos motores de aspecto similar tienen pequeñas bobinas auxiliares de conexión shortable de alambre fino en lugar de barras de cobre de espesor y pueden revertir eléctricamente. Otro método para revertir eléctrica comprende cuatro bobinas. La forma común, asimétrica de estos motores tienen un solo devanado, sin [[condensador]] de partida ni bobinados/interruptor de arranque, haciéndolos económico y confiable. Tipos modernos más grandes y pueden tener múltiples devanados físicas, aunque eléctricamente sólo uno, y un condensador pueden ser utilizados.

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Debido a que su par de arranque es bajo, que son los más adecuados para los fans u otras cargas que se inician fácilmente conducir. Pueden tener varias líneas de retardo cerca de un extremo del devanado eléctrico, que proporciona velocidad variable y la potencia a través de la selección de un grifo a la vez, como en ventiladores de techo. Por otra parte, son compatibles con los controles de velocidad variable basados en TRIAC, que a menudo se utilizan con ventiladores. Se construyen en tamaños de potencia de hasta aproximadamente 1/6 hp o 125 watts de salida. Para motores más grandes, otros diseños ofrecen mejores características.

 Uso Este tipo de motores es usado en casos específicos, como el de accionamiento de ventiladores o sopladores, que tienen requerimientos de potencia muy bajos. su rango de potencia está comprendido en valores desde 0.0007 hasta 1/4 HP y la mayoría se fabrica en el rango de 1/100 a 1/20 de HP.  Tipos Motor de inducción de jaula de ardilla: El tipo más común de motor de polos sombreados en el uso de potencia fraccionaria es el motor de inducción de jaula de ardilla. Esto tiene un rotor que consiste en un cilindro de acero laminado con cobre conductora o barras de aluminio embebidos longitudinalmente en su superficie, conectados en los extremos  Ventajas La principal ventaja de estos motores es su simplicidad de construcción, su confiabilidad y su robustez, además, tienen un bajo costo. A diferencia de otros motores monofásicos de C.A., los motores de fase partida no requieren de partes auxiliares (capacitores, escobillas, conmutadores, etc) o partes móviles (switches centrifugados). Esto hace que su mantenimiento sea mínimo y relativamente sencillo.  Desventajas Las principales desventajas de los motores de polos sombreados son: -Tienen un par de arranque muy bajo -Su eficiencia es muy baja, por ejemplo, un motor de 1/20 HP tiene una eficiencia del orden del 35%, para motor más pequeño, puede llegar a ser hasta del 5% -su factor de potencia es muy pobre. A pesar de estas desventajas, cuando su aplicación es apropiada, las ventajas pueden ser mayores que las desventajas Ingeniería Eléctrica Industrial - UNAH

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 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. Son conocidos también con el sobrenombre de motor monofásico en serie. Su aplicación principal es para herramientas portátiles debido a su bajo coste, su reducido tamaño, su poco peso y que pueden trabajar en corriente alterna (AC 50 Hz), las ventajas de este motor son grandes pares de arranque y elevadas velocidades de rotación cuando se alimentan con excitación en serie (características semejantes al motor de continua con excitación en serie), sus desventajas es que necesitan mantenimiento (cambio de escobillas) aunque en aplicaciones domesticas no se suele llevar a cabo este mantenimiento, se dimensionan las escobillas hasta el fin de la vida del electrodoméstico.  Principales Características • Funciona con corriente alterna y con corriente directa. • Posee un par de arranque muy elevado. • La velocidad es directamente proporcional a la corriente. • Se utiliza en herramientas manuales, electrodomésticos. • Para invertir el sentido de rotación, se invierte el sentido de la corriente en cualquiera de bobinados.

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 Características de funcionamiento: En corriente continua es un motor serie normal con sus mismas características. En corriente alterna se comporta de manera semejante a un motor serie de corriente continua. Como cada vez que se invierte el sentido de la corriente, lo hace tanto en el inductor como en el inducido, con lo que el par motor conserva su sentido. Menor potencia en corriente alterna que en continua, debido a que en alterna el par es pulsatorio. Además, la corriente está limitada por la impedancia, formada por el inductor y la resistencia del bobinado. Por lo tanto, habrá una caída de tensión debido a la reactancia cuando funcione con corriente alterna, lo que se traducirá en una disminución del par. Mayor chispeo en las escobillas cuando funciona en corriente alterna, debido a que las bobinas del inducido están atravesadas por un flujo alterno cuando se ponen en cortocircuito por las escobillas, lo que obliga a poner unos devanados compensadores los motores medianos para contrarrestar la fuerza electromotriz inducida por ese motivo.

 Principio de funcionamiento El motor eléctrico universal basa su funcionamiento en la ley de Laplace. El bobinado inductor y el bobinado inducido están conectados en serie. Al ser recorridos por una corriente, el bobinado inductor forma el campo magnético y el inducido por la ley de Laplace, al ser recorrido por la corriente y sometido a la influencia del campo magnético inductor, se desplaza, dando origen al giro del rotor. Si aumenta el campo aumenta la fuerza, aumenta la velocidad. El campo magnético que produce la bobina inducida, provoca una deformación del flujo inductor llamada reacción del inducido. En Corriente alterna (CA) o en corriente directa (CD) el sentido se mantiene por la acción momentánea de cada alternancia en particular. En CA produce una fuerza contra electromotriz por efecto transformador y por efecto generador. En CD sólo por efecto generador. Ingeniería Eléctrica Industrial - UNAH

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 Regulación de velocidad en el Motor Universal • Por Reóstato: Al variar la flecha del reóstato se varía la corriente en el motor. • Por conmutación de resistencias: Al variar la conexión (conmutar) entre los bornes numerados, se varía la resistencia y por ende la cantidad de corriente que se entrega al motor. A mayor resistencia menor corriente.

 Utilización Este tipo de motor se puede encontrar tanto para una máquina de afeitar como para una locomotora, esto da una idea del margen de potencia en que pueden llegar a ser construidos. La velocidad cambia según la carga. Cuando aumenta el par motor disminuye la velocidad. Se suelen construir para velocidades de 3000 a 8000 r.p.m., aunque los podemos encontrar para 12000 r.p.m.

 Componentes En este motor sus partes son las mismas que las de un motor de continua con excitación en serie. El motor universal tiene sus mismas características: colector de delgas, escobillas, devanados en el estátor y rotor también devanado. Y solo posee dos bornes mediante los cuales se alimentan inductor e inducido en serie. La respuesta de este motor en corriente continua es igual que un motor de corriente continua con excitación en serie y la respuesta en corriente alterna es similar al motor de corriente continua con excitación en serie ya que al invertirse el sentido de la corriente en el inductor (debido a la corriente alterna), en el inducido también se produce un cambio de sentido, así que el giro del motor siempre es en la misma dirección. Las características de funcionamiento en alterna dan peores prestaciones que en continúa debido a las variaciones de la tensión de alimentación (corriente alterna) ya que las bobinas están alimentadas con corriente continua pulsante, igual que con un puente rectificador que en este caso es el colector de delgas.

 Precauciones En este motor, igual que en los motores de corriente continua con excitación en serie, hay que tener la precaución de no alimentarlos sin carga ya que, al funcionar en vacío, el motor puede acelerarse hasta unas velocidades que produzcan unas intensidades de corriente en las bobinas que quemen los aislantes y el motor. En aplicaciones domesticas los bobinados ya están preparados para el funcionamiento en vacío y no existe este peligro. Cambien realizar el correcto mantenimiento de las escobillas.

 Aplicación en Aero generación Y en cualquier otra aplicación de la que queramos aprovechar un movimiento circular o no para generar electricidad. En Aero generación, como hemos indicado en páginas superiores, es necesario girar un rotor alimentado a cierta tensión y obtener del estátor una energía eléctrica, pues bien, en el caso de motores universales domésticos reciclados para este fin tenemos la peculiaridad que estos motores están en configuración serie, es decir, toda la corriente que pasa por el rotor también pasa por el estátor y nosotros queremos dos circuitos independientes, así que.... tenemos que separarlos. Ingeniería Eléctrica Industrial - UNAH

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Generalmente no es complicado solo es necesario un poco de maña y un soldador de estaño ya que los bornes de las bobinas del estátor están unidos cerca de las escobillas o en el mismo elemento (recordar que las escobillas son los bornes de las bobinas del rotor). Después como se desprende de lo explicado antes hay que poseer una fuente de alimentación adecuada (en potencia y tensiones) para alimentar las bobinas del rotor. Esta fuente de alimentación (continua o alterna) tendremos que dimensionar la en función de la potencia de las bobinas del rotor y esto se puede hacer midiendo con un tester o dos y un transformador la resistencia y/o la impedancia de las bobinas. Si tienes previsto alimentar en continua solo necesitas conocer la resistencia y quieres alimentar en alterna la impedancia y la resistencia. En función de estas podrás conocer la potencia de tu fuente de alimentación (otro tema es encontrarla).

 CONCLUSIONES Las aplicaciones de los motores monofásicos hoy son muy amplias, puesto que cada sistema está diseñado con características específicas, sin embargo, cada una de las diferentes configuraciones tienen ventajas y desventajas tanto una con respecto de otra, como cada una con respecto a la instalación misma donde será ubicada, por eso es necesario conocer el funcionamiento de cada uno de los motores y una parte importante que es necesario conocer es el arranque mediante el cual se ponen en marcha. Los diferentes motores que hemos conocido han hecho posible el desarrollo de nuevas máquinas, herramientas y aparatos, tanto para su aplicación industrial o doméstica, por fue necesario la implementación de distintos motores y con ellos la implementación de arranques de seguridad, porque no todos los motores tendrán la misma carga a la cual estos funcionen. Cada tipo de arranque de los estudiados tienen como objetivo principal introducir alguna mejora a los motores, estos cambios consisten en: mejorar el par de arranque, el factor de potencia, la disipación de calor a través del mismo motor (en el caso de los motores que presentan altas resistencias) , evitar corrientes excesivas en el momento del arranque y evitar que las reactancias (inductiva o capacitiva) influyan negativamente en la instalación que los rodea y de esta manera alargar la vida útil de nuestros motores.

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 BIBLIOGRAFIA 

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https://www.monografias.com/trabajos73/motor-arranque-capacitador-capacitador-marcha/motorarranque-capacitador-capacitador-marcha.shtml (monografias motores de arranque con capacitores, junio 2017)

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https://www.ecured.cu/Motor_de_polos_sombreados (EcuRed motores de arranque con estator de polos sombreados)

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https://www.ecured.cu/Motor_universal (EcuRed motor universal)

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