Laboratorio de Maquinas Elctricas 2 11GUIA DE LABORATORIO N 10 - INSTALACION, ARRANQUE E INVERSION DE MARCHA DEL MOTOR ASINCRONO MONOFASICO CON CONTACTORES1. OBJETIVO: Elaborar el plano de instalacin, realizar el montaje y verificar la correcta operacin e inversin de marcha del motor de induccin monofsico utilizando contactores para su control. Obsrvese las normas que el establece el cdigo elctrico nacional. 2. FUNDAMENTO TEORICO: los motores monofsicos asncronos o tambin llamados motores monofsicos de induccin son las mquinas de impulsin elctrica ms utilizadas por su sencillez, seguridad y costo. En general en todas las dependencias industriales se necesitan pequeos motores que funcionen mediante alimentacin monofsica para los diversos aparatos elctricos.Desarrollar la teora que explique la inversin de marcha del motor asncrono monofsico.

MOTORES ASNCRONOS MONOFSICOSEl motor asncrono monofsico, menos utilizado que su homlogo trifsico, desempea un papel nada despreciable en las aplicaciones de baja potencia.A igualdad de potencia, es ms voluminoso que un motor trifsico.Por otra parte, tanto su rendimiento como su coseno j son mucho ms dbiles que en el caso del motor trifsico y varan considerablemente en funcin de la potencia y del fabricante.Los motores monofsicos, como su propio nombre indica son motores con un solo devanado en el estator, que es el devanado inductor. Prcticamente todas las realizaciones de este tipo de motores son con el rotor en jaula de ardilla. Suelen tener potencias menores de 1KW, aunque hay notables excepciones como los motores de los aires acondicionados con potencias superiores a 10KW.Se utilizan fundamentalmente en electrodomsticos, bombas y ventiladores de pequea potencia, pequeas mquinas-herramientas, en los mencionados equipos de aire acondicionado, etc. Se pueden alimentar entre una fase y el neutro o entre dos fases. No presentan los problemas de excesiva corriente de arranque como en el caso de los motores trifsicos de gran potencia, debido a su pequea potencia, por tanto todos ellos utilizan el arranque directo.COMPOSICINEl motor monofsico, al igual que el trifsico, consta de dos partes:El estatorIncluye un nmero par de polos y sus bobinados estn conectados a la red de alimentacin.El rotorEn la mayora de los casos es de jaula.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTOConsidere un estator que incluye dos devanados, L1 y N, conectados a la red de alimentacin.La corriente alterna monofsica engendra un campo alterno simple en el rotor H que es la superposicin de dos campos giratorios, H1 y H2, de igual valor y de sentido opuesto.En el momento de la parada, dado que el estator est siendo alimentado, los campos presentan el mismo deslizamiento con respecto al rotor y, por tanto, producen dos pares iguales y opuestos. El motor no puede arrancar.Un impulso mecnico sobre el rotor causa la desigualdad de los deslizamientos. Uno de los pares disminuye mientras que el otro aumenta. El par resultante provoca el arranque del motor en el sentido en el que ha sido lanzado. Principio de funcionamiento de un motor asncrono monofsico

MODOS DE ARRANQUELos motores monofsicos no pueden arrancar solos. Por tanto, se emplean diferentes tcnicas para su arranque.

ARRANQUE POR FASE AUXILIAREn este tipo de motores, el estator consta de dos devanados con un decalado geomtrico de 9.Durante la puesta en tensin, y debido a las diferencias de fabricacin de los bobinados, una corriente I1 atraviesa la fase principal y una corriente ms dbil I2 circula por la fase auxiliar con cierta diferencia de tiempo respecto de I1. Dado que los campos estn generados por dos corrientes desfasadas entre s, el campo giratorio resultante es suficiente para provocar el arranque en vaco del motor.Cuando el motor alcanza aproximadamente el 80% de su velocidad, es posible retirar del servicio (acoplador centrfugo) la fase auxiliar o bien mantenerla. De este modo, el estator del motor est transformado en el momento del arranque o permanentemente, como estator bifsico.Para invertir el sentido de rotacin, basta con invertir las conexiones de una fase.Dado que el par que se obtiene durante el arranque es dbil, conviene aumentar el decalado entre los dos campos que producen los bobinados. Para ello, se emplean los siguientes procedimientos de arranque.

ARRANQUE POR FASE AUXILIAR Y RESISTENCIAUna resistencia situada en serie en la fase auxiliar aumenta tanto su impedancia como la diferencia de tiempo entre l1 y l2.Al finalizar el arranque, el funcionamiento es idntico al del mtodo de fase auxiliar.

ARRANQUE POR FASE AUXILIAR E INDUCTANCIASe utiliza el principio anterior, pero la resistencia se sustituye por una inductancia montada en serie en la fase auxiliar para aumentar la diferencia entre las dos corrientes.

ARRANQUE POR FASE AUXILIAR Y CONDENSADOREs el dispositivo ms utilizado. Consiste en situar un condensador en la fase auxiliar.El condensador provoca un desfase inverso al de una inductancia. Por tanto, el funcionamiento durante el perodo de arranque y la marcha normal es muy similar al de un motor bifsico de campo giratorio. Por otra parte, tanto el par como el factor de potencia son ms importantes.Una vez arrancado el motor, es necesario mantener el desfase entre ambas corrientes, pero es posible reducir la capacidad del condensador, ya que la impedancia del estator ha aumentado.

Arranque por fase auxiliar

Arranque por fase auxiliar y resistencia

Dispositivo de inversin de conexiones de la fase auxiliar

Arranque por fase auxiliar y condensador

INVERSIN DE GIRO DE UN MOTOR MONOFSICOPara realizar la inversin de giro, se ha de tener presente que para invertir el sentido, slo se invertir el sentido de la corriente en uno de los devanados (bobinados), ya que de hacerlo en ambos no se lograra la inversin deseada. En el siguiente esquema se muestra como conexionar para obtener el cambio de giro de un motor monofsico.

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Si tu motor tiene capacitor de arranque te puedes dar cuenta porque estar entre la bobina U y Ua.3. ELEMENTOS A UTILIZAR: Para los fines del ensayo se utilizara:

Motor asncrono monofsico. Pulsadores. Multmetro. Contactores.

4. PROCEDIMIENTO DE EJECUCION: Reconocer e identificar los terminales del motor, elaborar el esquema de conexiones de las bobinas.

Elaborar el diagrama completo del circuito de fuerza para una tensin de alimentacin de 220V.

Elaborar el diagrama del circuito de control considerando una tensin de alimentacin a la bobina del contactor de 220V.

Registrar la corriente de arranque la corriente de vaco y la corriente que toma el motor en el momento de la inversin de marcha, comprelas y comente sus valores.En marcha directa

En marcha inversa

Las corriente de contramarcha no se pudieron medir porque el motor usado tena un interruptor centrifugo que impeda la inversin del giro del motor

5. CUESTIONARIO DE EVALUACION:EXPLIQUE TERICAMENTE POR QUE SE INVIERTE LA ROTACIN DEL MOTOR AL INVERTIR LAS LNEAS DEL CIRCUITO AUXILIAR.El giro del motor monofsico ser posible invertirlo cambiando las conexiones de lnea de dos terminales cualesquiera del estator, ya que simultneamente se cambia el sentido de giro del campo magntico giratorio.

ANALIZAR LA FORMACIN DEL CAMPO MAGNTICO EN EL ROTOR DEL MOTOR MONOFSICO.El campo magntico producido por una corriente monofsica en una bobina est siempre sobre el eje de la misma (es decir no se produce un campo magntico giratorio), si bien variar su valor y sentido. Para que se produzca un campo alterno giratorio tienen que haber por lo menos dos bobinas desfasadas entre s 90.Para que se produzca un campo giratorio en el estator es condicin necesaria que haya un decalaje en el tiempo entre la corriente del arrollamiento auxiliar y la corriente del arrollamiento principal. Los campos alternos que se producen en el arrollamiento principal y arrollamiento secundario estan decalados entre s en el espacio y en el tiempo, y forman un campo giratorio comn. Ese campo giratorio permite autoarranque. Los motores de induccin monofsicos pueden ahora arrancar solos.La velocidad del campo giratorio viene dada, igual que en los motores trifsicos, por el nmero de polos y por la frecuencia de la red. La figura muestra la formacin del campo giratorio en los instantes 1 y 2 para unas corrientes de arrollamiento segn la figura.

El desfase entre las corrientes del arrollamiento principal y del arrollamiento secundario se consigue mediante el efecto de una capacidad, de una resistencia activa o por la mayor inductividad del arrollamiento auxiliar. Si se intercala una capacidad, una resistencia activa o una inductancia en el arrollamiento auxiliar de los motores de induccin monofsicos, se obtiene un campo giratorio. Los motores monofsicos con inductancia se utilizan poco, por su reducido par de arranque.

QU OCURRE CON EL MOTOR SI AMBOS DEVANADOS, PRINCIPAL Y AUXILIAR TIENEN LA MISMA IMPEDANCIA?, HACER UNA EXPLICACIN DETALLADA UTILIZANDO EL DIAGRAMA FASORIAL CORRESPONDIENTE.Durante la fase de arranque, las corrientes que circulan por ambos arrollamientos estn desfasadas entre s al tener distinta resistencia, debido a que se confeccionan con hilo de diferente calibre. Este desfase en las corrientes junto al desfase geomtrico en la situacin de las bobinas hace que el campo magntico resultante sea giratorio, aunque no circular; es decir, que no tiene la misma fuerza magnetomotriz en toda la circunferencia del estator. Por eso el par motor durante el arranque es dbil, aunque suficiente para arrancar.

Este campo giratorio induce corrientes en el arrollamiento rotrico, las cuales generan a su vez otro campo magntico. Ambos campos magnticos reaccionan entre si y determinan el giro del rotor. El arrollamiento de arranque solo es necesario para poner en marcha el motor, es decir, para engendrar el campo giratorio.

POR QU SE RECOMIENDA FABRICAR MOTORES MONOFSICOS DE BAJA POTENCIA?Los motores monofsicos de corriente alterna tienen una construccin idntica al motor trifsico de induccin, slo que tienen una gran limitacin ya que slo poseen una fase en el devanado del estator y por lo tanto el campo magntico en estos motores monofsicos no gira, sino nicamente oscila, hacindose primero ms grande y luego ms pequeo, pero mantenindose siempre en la misma direccin.Esta limitante hace que motor monofsico de induccin no tenga par de arranque propio, y si se hace girar el rotor en cualquier direccin mientras el devanado monofsico este excitado, el motor desarrollar un par en esa direccin; por esta razn es recomendable que los motores monofsicos sean de baja potencia, ya que si fueran de alta potencia no tendran el par de arranque suficiente para funcionar.

DESCRIBA LOS TIPOS DE MOTORES MONOFSICOS QUE MS SE UTILIZAN Y BREVEMENTE EXPLIQUE EL PRINCIPIO DE OPERACIN APLICADO.Los motores monofsicos han sido perfeccionados a travs de los aos, a partir del tipo original de repulsin, en varios tipos mejorados, y en la actualidad se conocen:

1. Motores de fase partida: En general consta de una carcasa, un estator formado por laminaciones, en cuyas ranuras aloja las bobinas de los devanados principal y auxiliar, un rotor formado por conductores a base de barras de cobre o aluminio embebidas en el rotor y conectados por medio de anillos de cobre en ambos extremos, denominado lo que se conoce como una jaula de ardilla. Se les llama as, porque se asemeja a una jaula de ardilla. Fueron de los primeros motores monofsicos usados en la industria, y an permanece su aplicacin en forma popular. Estos motores se usan en: mquinas herramientas, ventiladores, bombas, lavadoras, secadoras y una gran variedad de aplicaciones; la mayora de ellos se fabrican en el rango de 1/30 (24.9 W) a 1/2 HP (373 W).

2. Motores de arranque con capacitor: Este tipo de motor es similar en su construccin al de fase partida, excepto que se conecta un capacitor en serie con el devanado de arranque para tener un mayor par de arranque. Su rango de operacin va desde fracciones de HP hasta 15 HP. Es utilizado ampliamente en muchas aplicaciones de tipo monofsico, tales como accionamiento de mquinas herramientas (taladros, pulidoras, etctera), compresores de aire, refrigeradores, etc. En la figura se muestra un motor de arranque con capacitor.

3. Motores con permanente: Utilizan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de trabajo. El crea un retraso en el devanado de arranque, el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga. La principal diferencia entre un motor con permanente y un motor de arranque con capacitor, es que no se requiere switch centrfugo. stos motores no pueden arrancar y accionar cargas que requieren un alto par de arranque.

4. Motores de induccin-repulsin: Los motores de induccin-repulsin se aplican donde se requiere arrancar cargas pesadas sin demandar demasiada corriente. Se fabrican de 1/2 HP hasta 20 HP, y se aplican con cargas tpicas como: compresores de aire grandes, equipo de refrigeracin, etc.

6. Motores de polos sombreados: Este tipo de motores es usado en casos especficos, que tienen requerimientos de potencia muy bajos. Su rango de potencia est comprendido en valores desde 0.0007 HP hasta 1/4 HP, y la mayora se fabrica en el rango de 1/100 a 1/20 de HP. La principal ventaja de estos motores es su simplicidad de construccin, su confiabilidad y su robustez, adems, tienen un bajo costo. A diferencia de otros motores monofsicos de C.A., los motores de fase partida no requieren de partes auxiliares (capacitores, escobillas, conmutadores, etc.) o partes mviles (switches centrfugos). Esto hace que su mantenimiento sea mnimo y relativamente sencillo.

7. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES Los motores monofsicos se debieron enfrentar obstculos de considerable importancia, primero porque la corriente de tensin monofsica no produce un campo magntico giratorio. Luego de sortear este obstculo los fabricantes se encontraron con la problemtica que trae consigo el hecho que los motores monofsicos no poseen par de arranque intrnseco. Se midieron las corrientes de arranque y nominal, la de contramarcha no se pudo medir debido a que el motor contaba con un interruptor centrifugo que nos impidi invertir la marcha del motor. Las aplicaciones de los motores monofsicos hoy son muy amplias, puesto que cada sistema est diseado con caractersticas especficas, 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 instalacin misma donde ser ubicada. Los diferentes motores que hemos conocido han hecho posible el desarrollo de nuevas mquinas, herramientas y aparatos, tanto para su aplicacin industrial o domstica. No se pudo medir la resistencia de una de las bobinas debido a la presencia de un condensador, y lo que medimos en el multmetro fue circuito abierto.

8. BIBLIOGRAFIAhttp://www.monografias.com/trabajos72/motores-induccion-monofasicos/motores-induccion-monofasicos.shtmlhttp://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lep/salvatori_a_m/capitulo2.pdfhttp://www.cifp-mantenimiento.es/e-learning/index.php?id=22&id_sec=1http://es.slideshare.net/carlosmorcho/motores-monofsicos-de-induccinhttp://www.skf.com/pe/industry-solutions/electric-motors/electric-motors-for-consumer-goods/applications/ac-single-phase-induction-motors/index.htmlhttp://html.rincondelvago.com/motores-de-induccion-monofasicos-asincronos.htmlhttps://es.wikipedia.org/wiki/Motor_monof%C3%A1sico_de_fase_partidahttp://www.ib.cnea.gov.ar/nmayer/monografias/motor%20monof%E1sico.PDF

GUIA DE LABORATORIO N 10: INSTALACION, ARRANQUE E INVERSION DE MARCHA DEL MOTOR ASINCRONO MONOFASICO CON CONTACTORES