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Motor monofásico: cómo se realiza la inversión de giro.

Por Ruta 401

Un motor monofásico es una máquina rotativa alimentada por corriente eléctrica capaz de transformar la energía eléctrica en mecánica. Sin embargo, para que esa energía mecánica se pueda ejercer en diferentes sentidos, se ha de producir la inversión de giro del motor. 

¿Cómo se produce y para qué se aplica esta inversión del giro en un motor monofásico? Te lo contamos.

inversion de giro de un motor monofásico

Para qué sirve invertir el giro en un motor monofásico

La inversión del giro permite al motor monofásico ejercer fuerza mecánica en sentidos opuestos, aunque no de forma simultánea. Por ejemplo, cuando se utiliza un motor de este tipo para elevar una plataforma para vehículos, se puede invertir el giro para pararla.

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También se puede emplear un motor monofásico como elemento de ayuda para subir o bajar las ventanillas eléctricas, cuando el coche no tiene batería y se le acopla una alimentación externa (siempre y cuando no exista una centralita que comande el conjunto).

Características de un motor monofásico

Un motor monofásico es una máquina rotativa alimentada eléctricamente, capaz de transformar la energía eléctrica en mecánica. Este tipo de motores son utilizados principalmente en pequeñas instalaciones, electrodomésticos y otros utensilios como taladros, máquinas de aire acondicionado, sistemas de apertura y cierre de puertas de garaje, hormigoneras, bombas de agua, sierras circulares, tornos, etc.

Funcionan a través de una fuente de potencia monofásica, por lo que su cableado está compuesto por dos tipos de cables: neutros y calientes. Habitualmente, son motores con un tamaño reducido y con poco par, aunque los hay con potencias de hasta 3 kW.

Los motores monofásicos se caracterizan esencialmente por no poder producir un campo magnético rotatorio por sí mismos, solo pueden crear un campo alterno. Por este motivo requieren de un método auxiliar para arrancar, que varía en función del tipo de motor monofásico. 

Generalmente, esta clase de motores se utilizan cuando no se dispone de un sistema trifásico, ya que no todas las instalaciones eléctricas disponen de suministro de corriente alterna trifásica. De hecho, lo habitual en los domicilios es contar con una instalación de corriente monofásica y, por este motivo, todos los electrodomésticos tienen una alimentación de esta clase.

Ventajas y desventajas de los motores monofásicos

Los motores monofásicos ofrecen muchas ventajas frente a otros tipos. Algunas de las más importantes son las siguientes:

  • No poseen escobillas internas, por lo que no se desgastan tan fácilmente y tienen un mantenimiento más económico.
  • Son fáciles y baratos de reparar.
  • Trabajan con una tensión que no es peligrosa para la manipulación.
  • Su cableado es sencillo, ya que están compuestos por solo dos cables.
  • Es fácil cambiar el sentido de giro del motor.

Sin embargo, existen ciertos aspectos que hacen que, en ocasiones, el motor monofásico no sea el idóneo para determinadas aplicaciones. A continuación se detallan algunas de sus desventajas:

  • Los dientes de sus engranajes internos se desgastan y pueden romperse.
  • Sus rodamientos también se desgastan, cosa que provoca holguras en los ejes. Referente a estos dos primeros tipos de piezas, se puede añadir que el uso de retenedores químicos siempre ayuda en gran medida, no sólo a fijar estos componentes, sino también a proteger y alargar el buen estado de las superficies de estas uniones envolventes en movimiento, evitando la corrosión por frotamiento, por ejemplo. Para este sellado y protección en estas uniones envolventes SIN desgaste se puede usar LOCTITE 648, mientras que, si además de sellar y proteger contra la corrosión mecánica y química, también hay que montar superficies con un cierto nivel de desgaste ya presente, la opción es LOCTITE 660, que cura previa aplicación en las piezas del activador LOCTITE SF 7649.
  • Son sensibles a los picos de tensión.
  • Tienen un voltaje de trabajo más bajo y, para igualar la potencia de un motor con potencia alterna, se necesitan cables más gruesos.
  • Necesitan un condensador para poder arrancar.
  • Su funcionamiento habitual puede ser más ruidoso y con mayores vibraciones.
  • Aunque los motores monofásicos son muy similares a los trifásicos, su rendimiento y factor de potencia son inferiores. Así, en potencias iguales, un motor monofásico es mucho más voluminoso.

Componentes principales de un motor monofásico

Un motor monofásico consta, principalmente, de los siguientes componentes:

  • Estator. Se trata de la parte fija del motor eléctrico, donde se lleva a cabo la rotación de este. Es un núcleo cilíndrico hueco, con varias ranuras espaciadas de forma uniforme que proporcionan el espacio necesario para alojar su hilo conductor.
  • Rotor o inducido. Es la parte que gira del motor monofásico, valiéndose del estator para hacerlo. Consiste en un eje con núcleo magnético.
  • Colector o conmutador. Esta es la parte encargada de permitir, de forma continua, la transmisión de energía eléctrica desde una corriente de campo a una fuente rotativa y a la inversa. También se le llama anillo rotatorio o interfaz rotativa.
  • Carcasa. Se trata del revestimiento exterior del motor, cuya función principal es proteger las piezas interiores y disipar el calor mediante el estriado exterior de la misma.

Los motores monofásicos también incorporan dos tapas o escudos en ambos extremos de la carcasa. En uno de los lados se encuentra, además, el ventilador, que permite la eficaz refrigeración del sistema.

Cómo se realiza la inversión del giro en motores monofásicos

A continuación, te presentamos los diferentes tipos de motores monofásicos y te explicamos cómo se realiza la inversión del giro en cada uno de ellos:

Motor monofásico de fase partida

Los motores de fase partida son motores de inducción que se caracterizan, fundamentalmente, por disponer de un estator compuesto por dos bobinados (uno principal y otro auxiliar para el arranque).

Estos son los componentes principales de un motor monofásico de fase partida:

  • Estator. Consta de dos devanados o bobinas aisladas entre sí y conectadas para que formen dos devanados separados, uno principal y otro auxiliar. 
  • Rotor. Se trata de un núcleo en forma de cilindro de acero. Sobre su mismo eje se suele instalar un ventilador para que refrigere. 
  • Interruptor centrífugo. Su función principal es desconectar el devanado auxiliar una vez que el motor ya se ha puesto en marcha.
  • Escudos. Su misión es mantener el rotor en su sitio, evitando fricciones y rozaduras.
  • Carcasa. Alberga y protege el resto de elementos del motor.

En el momento del arranque el motor de fase partida es bifásico, con sus devanados desfasados entre sí 90º para que se pueda poner en marcha. Cuando se alcanza el régimen de vueltas necesario se desconecta el devanado de arranque y, a partir de entonces, funciona como motor monofásico.

La desconexión del devanado auxiliar se realiza mediante los interruptores centrífugos situados en el eje. Los devanados están conectados en paralelo a una placa de bornes y, aparte, el devanado auxiliar se suele conectar en serie a un condensador electrolítico con la finalidad de mejorar el par de arranque y su rendimiento. Se pone en marcha de forma manual, mediante un interruptor de dos polos.

Los pasos básicos para realizar la inversión del giro de un motor monofásico de este tipo son los siguientes:

  1. Retirar la carcasa de protección del conexionado eléctrico según el manual del fabricante.

  2. Desconectar cualquier tipo de alimentación existente tanto para evitar averías en el motor como para no poner en riesgo la integridad del técnico.

  3. Invertir las conexiones de uno de los devanados en la placa de bornes. Para facilitar este paso y posibilitar una inversión de giro automatizada, estos motores disponen de una placa de bornes con los terminales de ambos devanados. En ningún caso se deben invertir las conexiones de alimentación, porque el motor seguiría girando en la misma dirección.

La principal desventaja de este tipo de motores es el nulo par de arranque que ofrecen. Esta característica es la que limita su uso.

La mayoría de motores monofásicos de fase partida son motores pequeños, como por ejemplo los de taladradoras, compresores pequeños, ventiladores, bombas de extracción de bajo rendimiento, sierras eléctricas, etc.

Motor monofásico con arranque por condensador

Aunque los motores monofásicos con arranque por condensador están más desarrollados que los de fase partida, son muy similares. Igual que estos, disponen de dos bobinas. Sin embargo, la bobina auxiliar dispone de un condensador en serie que hace que el campo magnético generado por este devanado auxiliar se adelante con respecto al generado por el bobinado principal. Gracias a ello, se mejora el arranque, ya que se aumenta hasta 3 y 4 veces el par normal de giro. Por ello, se suele tratar de motores sometidos a una gran carga de trabajo, como los de bombas de alta exigencia, compresores, lavadoras industriales, etc.

El funcionamiento es prácticamente el mismo que el de un motor monofásico de fase partida y, por tanto, la forma de invertir su giro sería cambiando entre sí los terminales del devanado de arranque.

Si los comparamos con los trifásicos, las principales desventajas de este tipo de motores son el alto peso, el bajo par de arranque y el hecho de necesitar un componente adicional: el condensador, que es un elemento muy sensible que suele averiarse ante un pico de tensión. Cuando esto sucede, el condensador se hincha y queda totalmente inutilizado.

Motor monofásico de espira en cortocircuito

Se trata de un motor monofásico exclusivamente de corriente alterna y de baja potencia, formado por un estator con polos salientes y un rotor con jaula de ardilla. En él se instala una espira en cortocircuito en la masa polar (espira de “Frager”), abarcando así gran parte del polo. A su vez, los devanados rodean las masas polares.

En cuanto a su funcionamiento, al aplicar corriente a los devanados se crea un campo magnético. Pero este no es capaz de arrancar el motor por sí mismo, por lo que la corriente que pasa por la espira crea una fuerza electromotriz inducida. Al mismo tiempo, produce un flujo propio que se opone al principal, lo que crea un sistema de dos flujos en el que el propio está desfasado respecto al principal, lo cual permite girar al motor.

Por tanto, el sentido de giro del motor es el que va desde el eje del polo hacia la espira. Si deseamos invertir el sentido de giro es necesario desmontar el motor e invertir el conjunto del rotor manteniendo a su vez la posición del estator. Esto solo puede llevarse a cabo siempre y cuando el motor sea simétrico.

Este tipo de motores se utilizan cuando se requiere de poca potencia (normalmente menos de 300 W) y larga duración con bajo mantenimiento, ya que no poseen escobillas. Son motores monofásicos de poca potencia, de bajo par y baja eficiencia

Su uso se extiende a electrodomésticos pequeños como, por ejemplo, ventiladores de aire acondicionado o de equipos informáticos, secadores domésticos, artículos de juguetería, bombas de desagües, subcomponentes de electrodomésticos mayores, etc. 

Aquí hemos hablado del funcionamiento y constitución de un motor monofásico, si quieres más información sobre las variantes utilizadas en automoción, puedes visitar nuestro artículo sobre motores eléctricos.

Recomendaciones

A la hora de llevar a cabo una inversión de giro sobre un motor monofásico es fundamental ser metódico y ordenado. Es de gran ayuda identificar cada una de las partes desmontadas para preservar el estado de fábrica del motor.

Una vez realizada la inversión de giro y si ha sido necesario el desmontaje del motor, en el caso concreto de un motor de espira en cortocircuito, se recomienda verificar que el giro del eje es suave (comprobación manual) y que no existe ningún tipo de descentramiento.

La inversión de giro no debe afectar a la función de la bobina de arranque, siempre y cuando el motor cumpla con un mantenimiento preventivo periódico en función de la exigencia del mismo. En este sentido, la limpieza puede ser fundamental para garantizar la vida útil de un motor monofásico. Por ello, se recomienda el uso de productos especializados como el limpiador concentrado LOCTITE SF 7840, el espray limpiador de contactos eléctricos LOCTITE SF 7039, etc.

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Categorias: Mecánica