Motor de polos sombreados

El motor de polos sombreados es el tipo original de motor monofásico de CA y se remonta al menos a 1890. Un motor de polos sombreados es un motor pequeño con dos o cuatro polos, en los que el devanado auxiliar está compuesto por un anillo o barra de cobre que rodea una parte de cada polo para producir un campo magnético de rotación débil. Cuando se aplica un suministro de CA monofásico al devanado del estator, debido al sombreado proporcionado a los polos, se genera un campo magnético giratorio. Este devanado auxiliar de una sola vuelta se llama bobina de sombreado. Las corrientes inducidas en esta bobina por el campo magnético crean una segunda fase eléctrica al retrasar la fase del cambio de flujo magnético para ese polo (un polo sombreado) lo suficiente como para proporcionar un campo magnético giratorio de 2 fases. La dirección de rotación es desde el lado sin sombra hasta el lado sombreado (anillo) del poste. Dado que el ángulo de fase entre las secciones sombreadas y no sombreadas es pequeño, los motores de polos sombreados producen sólo un pequeño par de arranque en relación con el par a máxima velocidad. Los motores de polos sombreados del tipo asimétrico que se muestran solo son reversibles mediante el desmontaje y la vuelta del estator, aunque algunos motores de apariencia similar tienen pequeños devanados auxiliares de alambre delgado que se pueden acortar mediante interruptor en lugar de barras de cobre gruesas y pueden invertirse eléctricamente. Otro método de inversión eléctrica implica cuatro bobinas (dos pares de bobinas idénticas).

La forma común y asimétrica de estos motores (en la foto) tiene un solo devanado, sin condensador ni devanados de arranque/interruptor de arranque, lo que los hace económicos y confiables. Los tipos más grandes y modernos pueden tener múltiples devanados físicos, aunque eléctricamente sólo uno, y se puede utilizar un condensador. Debido a que su par de arranque es bajo, son más adecuados para accionar ventiladores u otras cargas que se inician fácilmente. Pueden tener múltiples grifos cerca de un extremo eléctrico del devanado, lo que proporciona velocidad y potencia variables mediante la selección de un grifo a la vez, como en los ventiladores de techo. Además, son compatibles con controles de velocidad variable basados en TRIAC, que a menudo se utilizan con ventiladores. Están construidos en tamaños de potencia de hasta aproximadamente 1⁄4< /span> potencia de salida (190 W). Por encima de 1⁄3 caballos de fuerza (250 W), no son comunes y, para motores más grandes, otros diseños ofrecen mejores características. Una desventaja principal es su baja eficiencia de alrededor del 26%. Una ventaja importante es que la corriente de calado del motor es sólo ligeramente superior a la corriente de funcionamiento, por lo que existe un bajo riesgo de sobrecalentamiento grave o de que se active la protección del circuito si el motor se cala por algún motivo.

Tipos

• Squirrel-cage asynchronous: El tipo más común de motor de pólvora sombreada en uso de caballos de fuerza fraccionada tiene un rotor de ardilla-caja que consiste en un cilindro de acero laminado con barras de cobre conductiva o aluminio incrustadas longitudinalmente en su superficie, conectado a los extremos.

• Sincrónico permamagnetizado utiliza un rotor magnetizado, por ejemplo un imán permanente. Este rotor gira sincrónicamente con el campo magnético giratorio: si el rotor comienza a inclinarse detrás del campo giratorio, el par de tracción aumenta y el rotor se acelera ligeramente hasta que la posición del rotor dentro del campo giratorio sea un punto donde el par = arrastre; de forma similar, si la rotación del campo se desacelera, el rotor avanzará en relación con el campo, el torque disminuirá, o incluso se reducirá la velocidad
  Debido a esto, estos motores se utilizan a menudo para conducir los relojes eléctricos y, ocasionalmente, los volquetes de fonógrafo. En estas aplicaciones, la velocidad del motor es tan precisa como la frecuencia de la potencia de las barras aplicada al motor. Estos motores también se utilizan en afeitadoras eléctricas. Frecuentemente, el rotor y su tren de reducción asociado están encapsulados en un recinto de aluminio, cobre o plástico; el rotor cerrado es impulsado magnéticamente a través del recinto. Estos motores engranados están disponibles comúnmente con el eje de salida final o el engranaje girando desde 600 RPM hasta tan bajo como 1/168 revoluciones por hora (1 revolución por semana).

• Sincronización de ardilla combina los dos, ya que el rotor magnetizado se proporciona con una jaula de ardilla, de modo que el motor comienza como un motor de inducción, una vez que el rotor se tira al sincronismo con su imán, la jaula de ardilla no tiene ningún inducido actual y por lo tanto no juega más parte en la operación.

Problemas de arranque y limitaciones de par

Incluso para los estándares de los motores de polos sombreados, la potencia de salida de estos motores suele ser muy baja. Debido a que a menudo no existe un mecanismo de arranque explícito, el rotor de un motor que funciona con un suministro de red de frecuencia constante debe ser muy liviano para que sea capaz de alcanzar la velocidad de funcionamiento dentro de un ciclo de la frecuencia de la red. Otro desarrollo prescinde por completo de los anillos de sombreado. La aplicación de energía le da al rotor magnetizado suficiente movimiento de "movimiento". moverlo lo suficientemente rápido para establecer el sincronismo. Un medio mecánico impide que el rotor arranque en la dirección equivocada. Este diseño sólo funcionará satisfactoriamente si la carga en reposo es cercana a cero y tiene muy poca inercia. Es similar al motor utilizado en los relojes mecánicos de cuarzo. En tiempos más recientes, el uso de controles de frecuencia variable permite que los motores síncronos arranquen lentamente y entreguen más torque.