Motores eléctricos: asíncronos monofásicos

Los motores eléctricos son máquinas destinadas a transformar la energía eléctrica en energía mecánica y su uso en instalaciones de refrigeración y climatización ha sido una de sus más importantes aplicaciones. 

Antes que nada, recordemos el principio de funcionamiento de los motores eléctricos, que consiste en la aparición de una fuerza de rotación a partir de un campo magnético generado por la circulación de corriente eléctrica a través de una espira o bobina, que es impulsada por una fuerza electromotriz o tensión. A este principio de funcionamiento se debe el nombre a los motores de inducción. 

Composición de los motores eléctricos

Un motor eléctrico está conformado principalmente por estas dos partes: un rotor y un estator. 

El estator es el elemento que permanece fijo a través de un sistema de sujeción por medio de la carcasa que lo proteje y es el encargado de crear el campo magnético giratorio mediante unas bobinas (o también llamadas devanados o arrollamientos), las cuáles son fabricadas con hilos de cobre aislados eléctricamente entre sí mediante un barniz que evita el contacto entre una espira y otra. Estas son alimentadas con una corriente alterna impulsada por una tensión también alterna. 

Por otro lado, el rotor es el elemento o parte que gira y que permite, a través de un sistema de transmisión, transmitir (válgase la redundancia) la fuerza mecánica acorde a las necesidades del usuario. 

Existen rotores de dos tipos: 

- Los bobinados: los cuáles están formados por una bobinas similares a las que se encuentran en el estator. 

- Los de jaula de ardilla: en las que una barras de cobre, bronce o aluminio, sin aislar se encuentran conectadas en cortocircuito en sus dos extremos. Debido a que son más económicos y su simplicidad de fabricación, este tipo de rotores son los más utilizados. 

Rotor tipo jaula de ardilla

En los motores eléctricos de inducción, el rotor nunca gira a la misma velocidad que el campo magnético que se genera, ya que si lo hiciera, en la bobina no existiría ninguna variación del campo magnético que la atraviesa y en consecuencia, no sé induciría ninguna tensión (F.E.M.) que permita circular la corriente para generar la fuerza giratoria. Es debido a esto que los motores bajo este principio se denominan asíncronos. 

"Se denomina deslizamiento a la diferencia que existe entre la velocidad del campo magnético y el rotor. Concepto básico en los motores asíncronos".

Motores asíncronos monofásicos 

Este tipo de motores los podemos encontrar en los sistemas de ventilación de las unidades de refrigeración y climatización. Estos funcionan con una tensión monofásica (110v/220v) y tienen dos devanados en el estator. Uno de los devanados se denomina auxiliar que es utilizado para el arranque y este se encuentra desplazado 90° geométricos con respecto al segundo devanado, ya que este, denominado "devanado principal", no puede generar un campo magnético giratorio por sí solo, siendo este el principio de funcionamiento de los motores de inducción. 

Tecnológicamente, estos motores se basan en el mismo principio de los motores trifásicos, sin embargo, la diferencia radica en que el tercer conductor se obtiene con la ayuda de un condensador. 

Conexionado de los motores asíncronos monofásicos 

Las bobinas de los motores cuentan con terminales de conexión con denominaciones habituales para reconocerlas: C para el común, S (Start) para la bobina secundaria, también llamada auxiliar o arranque y R (Run) para la bobina principal, también llamada trabajo o marcha. 

Conexión de un motor eléctrico monofásico

Para que la corriente que recorre el devanado auxiliar o de arranque (Start) esté desfasada respecto a la corriente que recorre el devanado principal o de marcha (Run), se alimenta el arranque a través de un relé de intensidad, o bien, con la combinación de un relé de intensidad y un condensador. Esto permite que exista un desfase en la corriente que lo recorre de 90° en el tiempo con respecto a la tensión que se le aplica. 

Sin embargo, aunque el devanado de arranque o Start, realmente no produce el desfase de 90° exactos que se desean, el que se produce es suficiente como para producir un campo magnético giratorio que permita el arranque del motor. 

Una vez alcanzada una cierta velocidad de giro es momento que el condensador se desconecte del devanado auxiliar o arranque. Esto se logra gracias al relé de intensidad y una vez hecho, el motor queda girando alimentado a través del devanado de marcha o trabajo (Run). 

Es importante mencionar que en algunos tipos de motores es normal encontrar un condensador conectado todo el tiempo. Estos se denominan condensadores permanentes o de marcha, y permiten mantener el régimen de trabajo mucho más estable y mejorar el factor de potencia del motor. No hay que confundir con los condensadores de arranque.

Ref.: Manuales prácticos de refrigeración Tomo IV.