Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

446 CAPÍTULO 9 Motores monofásicos y de uso especial
El par de arranque de un motor de inducción monofásico depende del ángulo de fase entre la
corriente en el devanado primario y la corriente en el devanado auxiliar, y el par máximo se presenta
cuando el ángulo alcanza los 90°. Puesto que la construcción de fase partida proporciona sólo una
pequeña diferencia de fase entre los devanados auxiliar y principal, su par de arranque es modesto.
Los motores de capacitor de arranque están hechos con devanados auxiliares con un desplazamiento
de fase de aproximadamente 90°, por lo que tienen un par de arranque más grande. Los motores
con capacitor dividido, que cuentan con capacitores similares, tienen pares de arranque intermedios
entre los de motor de fase partida y los motores con capacitor de arranque. Los motores de polos
sombreados muestran un desplazamiento de fase efectivo muy pequeño y por lo tanto tienen un par
de arranque pequeño.
Los motores de reluctancia y los de histéresis son de ca de uso especial que pueden operar a
velocidad síncrona sin los devanados de campo del rotor que requieren los motores síncronos y que
pueden acelerar hasta llegar a la velocidad síncrona por sí mismos. Estos motores pueden tener estatores
monofásicos o trifásicos.
Los motores de avance paso a paso se usan para que la posición del eje o de algún otro dispositivo
mecánico avance una cierta distancia cada vez que se recibe un pulso de control. Se utilizan
mucho en sistemas de control para ubicar y localizar objetos.
Los motores de cd sin escobillas son similares a los de avance paso a paso con rotores de imán
permanente, excepto que incluyen un sensor de posición. Éste se utiliza para conmutar la bobina del
estator energizada siempre que el rotor está por alinearse con ella, lo que mantiene al rotor girando
a una velocidad establecida por la electrónica de control. Los motores de cd sin escobillas son más
caros que los motores de cd ordinarios, pero requieren poco mantenimiento y son altamente confiables,
tienen una larga vida útil y generan poco ruido de radiofrecuencia. Sólo están disponibles en
tamaños pequeños (de 20 W o menos).
PREGUNTAS
9-1. ¿Qué cambios se requiere hacer en un motor de cd en serie
para que pueda operar con una fuente de potencia de ca?
9-2. ¿Por qué la característica par-velocidad de un motor universal
con una fuente de ca es diferente de la característica parvelocidad
del mismo motor con una fuente de cd?
9-3. ¿Por qué un motor de inducción monofásico no puede arrancar
por sí mismo sin devanados auxiliares especiales?
9-4. ¿Cómo se desarrolla el par inducido en un motor de inducción
monofásico: a) de acuerdo con la teoría del doble campo giratorio
o b) de acuerdo con la teoría de campo cruzado?
9-5. ¿De qué forma un devanado auxiliar proporciona el par de
arranque a un motor de inducción monofásico?
9-6. ¿De qué manera se logra el desplazamiento de fase de la corriente
en el devanado auxiliar de un motor de inducción de
fase partida?
9-7. ¿Cómo se logra el desplazamiento de fase de la corriente en
el devanado auxiliar de un motor de inducción con capacitor
de arranque?
9-8. ¿Cómo es el par de arranque de un motor de capacitor permanente
dividido en comparación con el de un motor con capacitor
de arranque del mismo tamaño?
9-9. ¿Cómo se puede invertir la dirección de rotación de un motor
de inducción de fase partida o con capacitor de arranque?
9-10. ¿Cómo es el par de arranque que se produce en un motor de
polos sombreados?
9-11. ¿Cómo arranca un motor de reluctancia?
9-12. ¿Cómo puede un motor de reluctancia operar a velocidad síncrona?
9-13. ¿Qué mecanismo produce el par de arranque en un motor de
histéresis?
9-14. ¿Qué mecanismo produce el par síncrono en un motor de histéresis?
9-15. Explique la operación de un motor de avance paso a paso.
9-16. ¿Cuál es la diferencia entre un motor de avance paso a paso
de imán permanente y un motor de avance paso a paso de
reluctancia?
9-17. ¿Cuál es la distancia óptima entre fases en un motor de avance
paso a paso de reluctancia? ¿Por qué?
9-18. ¿Cuáles son las ventajas y las desventajas de los motores de
cd sin escobillas en comparación con los motores de cd con
escobillas ordinarios?
PROBLEMAS
9-1. Un motor de inducción de fase partida con cuatro polos, de
120 V, 1 4 hp y 60 Hz, tiene las siguientes impedancias:
R 1 2.00 Ω X 1 2.56 Ω X M 60.5 Ω
R 2 2.80 Ω X 2 2.56 Ω
Con un desplazamiento de 0.05, las pérdidas rotacionales del
motor son de 51 W. Se puede suponer que las pérdidas rotacionales
son constantes en el intervalo de operación normal
del motor. Si el deslizamiento es de 0.05, encuentre las siguientes
cantidades del motor: