Motor de inducción de polo sombreado: construcción, trabajo y aplicaciones

El motor de inducción de polo sombreado es una de las tecnologías más interesantes y versátiles en el mundo de la ingeniería eléctrica. Este tipo de motor cuenta con características únicas que le permiten ser utilizado en una amplia variedad de aplicaciones, desde electrodomésticos hasta maquinaria industrial. En este artículo, exploraremos a fondo la construcción, el funcionamiento y las diferentes aplicaciones de este fascinante motor. Si quieres conocer más sobre esta impresionante tecnología, ¡no te pierdas este artículo!

Un tipo de motor de inducción monofásico de arranque automático que tiene anillos de cobre que dan sombra a los polos de campo se conoce como motor. motor de inducción de polo sombreado. El motor de inducción de polo sombreado es un tipo de motor de inducción monofásico de fase dividida.

Los anillos de sombra (o anillos de cobre) se utilizan para hacer que el motor arranque automáticamente. El motor de inducción de polo sombreado solo puede girar en una dirección particular. No es posible la rotación del motor en sentido inverso.


Es de construcción muy simple, libre de mantenimiento y económico, por lo que se usa ampliamente en una variedad de aplicaciones de pequeña potencia como relés, ventiladores, extractores, pequeñas bombas de agua, sopladores de aire caliente, etc.

El motor de polo sombreado es muy popular para potencias nominales inferiores a 40 vatios.


¿Por qué el motor de inducción de polo sombreado es adecuado para una potencia nominal baja?

Los siguientes cuellos de botella de este motor lo hacen inadecuado para una potencia nominal superior.

  • El factor de potencia del motor es muy bajo, consume una gran corriente de magnetización. Por lo tanto, las pérdidas sin carga del motor son bastante altas.
  • El par de arranque del motor es muy bajo.
  • La eficiencia del motor es muy baja debido a las mayores pérdidas.

Todas las restricciones anteriores no permiten un diseño de un motor de inducción de polo sombreado de mayor potencia nominal. Por lo tanto, están diseñados para potencias nominales bajas.

Construcción del motor de inducción de polo sombreado

Al igual que todos los motores de inducción, el motor de inducción de polo sombreado también tiene dos partes, a saber, el estator y el rotor. El motor de polo sombreado se puede diseñar en dos o cuatro polos. La velocidad del motor es inversamente proporcional al número de polos y, por lo tanto, la velocidad del motor de 4 polos es el doble de la velocidad del motor de dos polos. El diagrama de conexión de un motor de inducción de polo sombreado típico de 4 polos se muestra en la siguiente figura.

Motor de inducción de polo sombreado: construcción, trabajo y aplicaciones

Para simplificar, consideramos solo dos polos en el motor. El diagrama de conexión de un motor de inducción típico de polos sombreados de 2 polos se muestra en la siguiente figura.

Motor de inducción de polo sombreado: construcción, trabajo y aplicaciones

Estator:

Como su nombre lo indica, un estator es la parte estacionaria del motor que lleva el devanado de campo principal del motor. El estator del motor consta de polos salientes que se proyectan hacia la armadura. Cada uno de los polos contiene un devanado excitante. Los polos están laminados para reducir la pérdida por corrientes de Foucault. La laminación es el proceso de uso de múltiples capas de material para fabricar los postes. La resistencia de los postes también mejora con la laminación de los postes.

Este tipo de motor generalmente se diseña en dos y cuatro polos. Es posible un mayor número de diseños de polos, pero el diseño del motor es complejo.

Los polos del motor se dividen en dos partes desiguales, donde la parte más pequeña está sombreada con un anillo de cobre, por lo que se denomina la parte sombreada del polo. El anillo de cobre se llama bobina de sombreado.

Rotor:

El rotor del motor es de tipo jaula de ardilla. En este motor, los conductores del rotor están inclinados 60° para reducir el bloqueo magnético y aumentar el par de arranque. Además, los conductores del rotor están sesgados en forma de V para que puedan producir un mejor par de arranque. La inclinación tipo V reduce aún más el bloqueo magnético entre el estator y el rotor.

El motor no tiene conmutador, escobillas o anillos colectores, lo que hace que el diseño del motor sea complejo. Tampoco tiene un interruptor centrífugo. Por tanto, el motor tiene un número menor de piezas y mejora la fiabilidad del motor. Todas estas características mejoran la fiabilidad del motor.

Banda de cobre

La banda de cobre se utiliza para dar sombra a una parte del polo para producir el campo magnético giratorio. Aproximadamente 1/3 parte del poste está rodeada por una banda de cobre de baja resistencia. El otro nombre de la banda de cobre es banda de sombra o bobina sombreada. Después de proteger un poste con una banda de cobre, ambos extremos de la bobina de cobre se cortocircuitan para formar un circuito cerrado. La banda de cobre simplemente actúa como un devanado secundario de transformador cortocircuitado. Cada polo tiene una banda de cobre separada.

Funcionamiento del motor de inducción de polo sombreado

El funcionamiento de un motor de inducción de polos sombreados es bastante simple. Cuando se proporciona un suministro de CA monofásico a su devanado del estator, se produce el campo magnético del estator. Este campo magnético se vincula con los anillos de sombreado. Como resultado, se induce un EMF en los anillos de sombreado.

Los anillos de sombra están hechos de cobre de alta conductividad y forman un circuito cerrado. La corriente comienza a circular en el anillo de sombreado debido a la FEM inducida en él. Esta corriente circulante también produce un campo magnético que se opone al campo magnético principal. Por tanto, existe un desplazamiento espacial en la parte sombreada y la parte no sombreada del motor. El desplazamiento espacial entre el campo principal y el campo sombreado tiene un ángulo de 90°.

El motor produce un campo magnético giratorio debido al desplazamiento de tiempo y espacio entre el campo principal y el campo de la parte sombreada. El campo magnético giratorio gira desde la parte no sombreada hasta la parte sombreada del motor. En consecuencia, este campo magnético giratorio desarrolla el par de arranque en el motor.

¿Cómo se produce el campo magnético giratorio en el motor de inducción de polo sombreado?

Comprendamos el mecanismo de producción del campo giratorio en un motor de inducción de polos sombreados.

El voltaje de CA se alimenta al estator del motor. La CA es sinusoidal y tiene una tasa diferente de aumento de voltaje en su forma de onda completa. Dividimos el primer medio ciclo de la forma de onda de CA en tres regiones que tienen diferentes tasas de aumento de voltaje, como se muestra en la siguiente figura.


Motor de inducción de polo sombreado: construcción, trabajo y aplicaciones

Región-1

En la región 1, la tasa de cambio de voltaje es mayor, por lo tanto, la tasa de cambio de flujo es mayor. La mayor tasa de cambio de flujo provoca un aumento de la FEM inducida en una bobina de sombreado. El aumento de EMF en una bobina de desprendimiento provoca más corriente circulante y, por lo tanto, produce más flujo que se opone al flujo principal.

Motor de inducción de polo sombreado: construcción, trabajo y aplicaciones

Así, en esta región, el flujo en el área sombreada es menor que en el área no sombreada. La porción máxima del flujo principal pasará a través del área no sombreada y el flujo resultante se concentrará en el área sombreada del polo.

Región-2

En la región 2, la tasa de cambio de voltaje es casi constante, por lo tanto, hay una tasa de cambio insignificante en el flujo. El voltaje inducido en la bobina de desprendimiento es cero cuando no hay tasa de cambio de flujo. No hay flujo opuesto al flujo principal en la región-2.

Motor de inducción de polo sombreado: construcción, trabajo y aplicaciones

Por lo tanto, el flujo principal se distribuye por igual en las áreas sombreadas y no sombreadas. La posición del campo magnético neto se desplaza desde el lado izquierdo del área no sombreada hacia el centro del polo.

Región-3

En la región-3. la tasa de cambio de flujo está disminuyendo, por lo tanto, la FEM inducida en la bobina de desprendimiento disminuye. La disminución de EMF en la bobina de desprendimiento provoca una disminución del flujo opuesto. Así, el flujo principal se concentra en la región sombreada. Así, el campo magnético neto se mueve hacia el área sombreada del polo.

Motor de inducción de polo sombreado: construcción, trabajo y aplicaciones

De lo anterior, está claro que el campo magnético neto se mueve del área no sombreada al área sombreada en un semiciclo positivo de la forma de onda de CA. En el siguiente medio ciclo negativo, el campo magnético se mueve desde el área sombreada al centro de los polos al área no sombreada. Por lo tanto, el campo magnético completa una rotación en un ciclo de CA completo. Por lo tanto, se produce un campo magnético giratorio en el motor de inducción de polo sombreado.

La dirección de rotación del campo magnético no se puede invertir en un motor de inducción de polo sombreado, por lo tanto, el motor de inducción de polo sombreado es unidireccional.

Ventajas del motor de inducción de polo sombreado

Las siguientes son algunas de las principales ventajas de los motores de inducción de polo sombreado:

  • Los motores de inducción de polo sombreado tienen una construcción bastante simple.
  • La corriente de arranque del motor de polo sombreado es menor.
  • Requieren muy menos mantenimiento.
  • Los motores de polos sombreados tienen par de arranque automático.
  • Su vida útil es larga.

Desventajas del motor de inducción de polo sombreado

Las principales desventajas de los motores de inducción de polo sombreado se enumeran a continuación:

  • La desventaja más importante de los motores de polo sombreado es que tienen un par de arranque muy bajo.
  • No es posible invertir la rotación en el caso de un motor de inducción de polo sombreado.
  • Al principio, tienen un factor de potencia muy pobre.
  • La eficiencia del motor es muy baja.

Aplicaciones del motor de inducción de polo sombreado

Los motores de inducción de polo sombreado se utilizan ampliamente en aplicaciones de baja potencia, por lo general de menos de 40 vatios. A continuación se enumeran algunos usos comunes de los motores de polos sombreados:

  • Los motores de inducción de polo sombreado se utilizan en aplicaciones donde se requiere un par de arranque bajo, como dispositivos de accionamiento.
  • Estos se utilizan en dispositivos pequeños como extractores de aire, ventiladores de mesa, secadores de pelo, etc.
  • Este tipo de motor también se utiliza para poner en marcha un reloj electrónico.
  • Estos también se utilizan en refrigeradores y acondicionadores de aire para impulsar mecanismos de enfriamiento.
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