Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

CAPÍTULO
9
Motores monofásicos
y de uso especial
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE
• Entender por qué un motor universal se llama así.
• Comprender cómo es posible desarrollar par unidireccional
a partir de un campo magnético pulsante en un motor de
inducción monofásico.
• Entender cómo arrancar motores de inducción monofásicos.
• Comprender las características de las diferentes clases de
motores monofásicos de inducción: de fase partida (de tres
cables), de tipo capacitor y de polo sombreado.
• Poder calcular el par inducido en un motor de inducción
monofásico.
• Entender la operación básica de los motores de reluctancia e
histéresis.
• Comprender la operación de un motor de avance paso a paso.
• Entender la operación de un motor de cd sin escobillas.
Los capítulos 3 al 6 se dedicaron a describir la operación de las dos principales clases de máquinas
de ca (síncronas y de inducción) en sistemas de potencia trifásicos. Los motores y generadores
de este tipo son por mucho los que más se utilizan en los grandes establecimientos comerciales e
industriales. Sin embargo, la mayoría de los hogares y pequeñas empresas no tienen sistemas de potencia
trifásicos. En este tipo de lugares todos los motores deben alimentarse de fuentes de potencia
monofásicas. En este capítulo se aborda la teoría y operación de dos tipos principales de motores
monofásicos: el motor universal y el motor de inducción monofásico. En la sección 9.1 se describe
el motor universal, que es una extensión directa del motor de cd en serie.
En las secciones 9.2 a 9.5 se describe el motor de inducción monofásico. El principal problema
asociado con el diseño de los motores de inducción monofásicos es que, a diferencia de las fuentes
de potencia trifásicas, una fuente de potencia monofásica no produce un campo magnético giratorio.
En cambio, el campo magnético producido por una fuente monofásica es estacionario y oscila
con el tiempo. Puesto que no hay un campo magnético giratorio neto, no funcionan los motores de
inducción convencionales y se requiere de diseños especiales.
Además, hay una cierta cantidad de motores de uso especial que no se han descrito aún en el
libro. Éstos incluyen los motores de reluctancia, de histéresis, de avance paso a paso y los motores
de cd sin escobillas. Todos se incluyen en la sección 9.6.
9.1 EL MOTOR UNIVERSAL
Quizá la aproximación más sencilla al diseño de un motor que opera con una fuente de potencia de
ca monofásico es tomar una máquina de cd y hacerla funcionar con una fuente de ca. Recuérdese
que en el capítulo 7 se definió que el par inducido de un motor de cd está dado por
t ind = KfI A (7-49)
Si se invierte la polaridad del voltaje aplicado a un motor de cd en derivación o en serie, se invierten
tanto la dirección del flujo de campo como la dirección de la corriente del inducido y el par inducido
resultante permanece en la misma dirección que antes. Por lo tanto, debe ser posible lograr un par
oscilante, pero unidireccional, con un motor de cd conectado a una fuente de potencia de ca.