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Motores trifásicos, bifásicos y monofásicos: cómo se fabrican, para qué sirven

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Los motores eléctricos, monofásicos y trifásicos, tienen una tarea simple. Convierten la energía eléctrica en energía mecánica en forma de rotación del eje. Esto es posible gracias al uso de un campo magnético. Obviamente, dependiendo de la aplicación, se debe utilizar una solución diferente para generar tráfico.

En la industria, los motores trifásicos asíncronos, de jaula de ardilla o de anillo son los más comunes. Esto se debe principalmente a su estructura simple, fácil operación y la posibilidad de lograr una potencia mucho mayor que los motores monofásicos. Se utilizan en compresores, tornos, fresadoras y muchos otros dispositivos.

Motor trifásico tipo jaula de ardilla

El motor de jaula de ardilla trifásico consta de un rotor y un estator con ranuras. Los devanados se colocan en ellos. En el caso de un rotor, se trata de barras de aluminio o cobre que conectan dos anillos entre sí. Forman así algo parecido a una jaula. Las barras que construyen la jaula se colocan oblicuamente, lo que permite una rotación uniforme. Este motor también se llama compacto. Esto se debe al hecho de que el circuito eléctrico del rotor en este tipo de accionamiento siempre está cortocircuitado.

La principal desventaja de los motores asíncronos de jaula de ardilla son las altas corrientes de arranque con un par de arranque bajo. Los motores de cortocircuito consumen una corriente de cinco a ocho veces la corriente nominal. Esto hace que los devanados se calienten, lo cual es una desventaja. Además, un consumo de corriente tan elevado puede provocar fluctuaciones de tensión en la red. Por este motivo, los motores con una capacidad superior a 4kW ni siquiera deben conectarse directamente a la red. Por lo tanto, se proporcionan algunas soluciones específicas para la puesta en servicio.

Uno de ellos es el uso del sistema estrella-triángulo. Esto significa que durante el arranque, el motor funciona con menos par durante un cierto período de tiempo y el voltaje en cada devanado es igual al voltaje de fase. Después de la aceleración parcial del motor, el interruptor estrella-triángulo cambia las conexiones del devanado a una en la que el comienzo de un devanado se conecta al final del otro, no se usa el cable neutro y el motor funciona a potencia nominal.

La segunda forma de arrancar de forma segura un motor de jaula de ardilla es utilizar un dispositivo llamado «arranque suave». Es un sistema electrónico hecho de tiristores y triacs, que está diseñado para aumentar suavemente el voltaje aplicado a los devanados. En la mayoría de los proyectos contemporáneos, es más probable que se elija esta solución que el clásico interruptor estrella-triángulo.

Motor trifásico de anillo

Un motor de anillo es el segundo tipo más popular de variador trifásico. Su construcción es más complicada, lo que se traduce en mayores costos asociados a la compra y uso de este tipo de motor. En este caso, hay un devanado conectado en estrella de tres partes en las ranuras, es decir, los extremos de cada uno de ellos (generalmente marcados con las letras U, V, W) están conectados en un punto común. Los otros tres extremos (K, L, M) están conectados a los anillos colectores sobre los que descansan las escobillas. Los extremos de estos devanados son conducidos hacia afuera, lo que permite conectar circuitos adicionales a los devanados, lo que permite, por ejemplo, un arranque suave.

Motores trifásicos, bifásicos y monofásicos: cómo se fabrican, para qué sirven

El arranque de los motores de anillo se puede solucionar con el uso de resistencias adicionales en el circuito del rotor. Permiten reducir la corriente del rotor y, por tanto, también la corriente extraída de la red. Esta solución se usa cada vez menos debido a los altos costos y la estructura compleja.

Otra solución es utilizar un inversor. Esta solución tampoco es barata, aunque ofrece grandes oportunidades. Permite un control preciso de la velocidad del motor. Los inversores también se utilizan en conjunto con los motores de jaula de ardilla, lo que significa que en la industria se encuentran cada vez menos motores de anillo cada vez más caros.

Para hacer que el motor se mueva, es necesario crear un campo magnético giratorio. En el caso de motores trifásicos es autogenerado. Esto es posible gracias a un cambio de fase de 120 grados entre sí. La situación es diferente en el caso de los motores monofásicos. Allí tienes que inducir tú mismo el cambio de fase.

Motor monofásico

Los motores monofásicos rara vez se utilizan en la industria, pero se encuentran comúnmente en los hogares, por ejemplo, en electrodomésticos o herramientas eléctricas. Esto se debe a que la mayoría de estos dispositivos no necesitan demasiada energía y deben ser fáciles de usar. Por lo tanto, deben funcionar cuando están enchufados a una toma de corriente ordinaria, sin necesidad de tener una instalación trifásica en el apartamento. Los motores monofásicos suelen proporcionar una potencia de hasta aproximadamente 2 kW, que es suficiente para la mayoría de los artículos domésticos.

¿Cómo accionar un motor monofásico?

La construcción de un motor monofásico es algo similar a los motores trifásicos discutidos anteriormente. Sin embargo, debido al hecho de que tiene un solo devanado, el campo magnético giratorio no surge cuando se aplica voltaje, y su ausencia significa que el rotor no gira. Por esto, si movemos el eje del motor, girará por sí solo. Es decir, mover manualmente el motor no es seguro ni conveniente. Por lo tanto, se usa un condensador para inducir el movimiento y un devanado adicional conectado a él, llamado devanado de inicio. La mayoría de las veces está desfasada 90 grados desde el devanado principal. El devanado de arranque solo se utiliza cuando se arranca el motor. Una vez que el motor ha alcanzado su par nominal, debe desconectarse. De lo contrario, el sistema podría quemarse debido al calor generado en él.

Motor de dos fases

Un tipo muy raro de motor eléctrico son los motores de inducción de dos fases. Alguna vez se encontraron en soluciones industriales, aunque también eran raros allí. Actualmente, prácticamente no se utilizan en absoluto y se mencionan casi exclusivamente en la categoría de curiosidades. Los motores bifásicos están construidos de manera similar a los motores monofásicos y operan con principios similares.

La principal diferencia es que el papel del devanado de arranque, que ocurre en los motores monofásicos, lo desempeña el devanado simétrico al devanado principal, geométricamente desplazado en 90 grados. Para obtener un desfase cercano a los 90 grados, es necesario, como en el caso de los motores monofásicos, utilizar un condensador de la capacidad correcta. Además, es necesario realizar una instalación eléctrica bifásica adecuada, lo cual no es práctico: la gran mayoría de los receptores se alimentan desde una o tres fases.

Por esta razón, el uso de motores bifásicos no era muy común. Actualmente, han sido reemplazados por completo por accionamientos monofásicos y trifásicos, que son mucho más prácticos y universales.

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Contenido elaborado por TME Transfer Multisort Elektronik y publicado previamente en https://www.tme.eu/es/news/library-articles/page/43518/Motores-trifasicos-bifasicos-y-monofasicos-como-se-fabrican-para-que-sirven/

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