Motor Asincrónico Monofásico

Para aplicaciones de pequeña potencia (desde pocos vatios hasta algún centenar) está frecuentemente utilizado el motor asincrónico monofásico.

Para ilustrar el funcionamiento se puede pensar de alimentar un motor trifásico a través de dos solas bornes con una tensión sinusoidal, dejando abierto el tercero (Figura 1); se obtiene así un único devanado monofasico constituido por la serie de dos devanados de fase y distribuidos según los dos tercios de cada polo.


Fig. 1 - Alimentación monofásica
S = Estator, R = Rotor

Con el rotor parado no se obtiene un campo magnético rodante, pero un campo alternativo que puede ser considerado como suma de dos campos que tienen ambos amplitud mitad de aquella del campo alterno y rodante con velocidad opuestas, n0'=n0 e n0"=-n0.

En primera aproximación, se puede estudiar el comportamiento del motor sobreponiendo los efectos que cada uno de los dos campos produce sobre el rotor obrando independientemente desde el otro. Si se supone que el rotor esté en moto con velocidad nS, esto presenta velocidad relativas diferentes respecto a los dos campos rodantes y pues pueden estar definidos dos distintos deslizamientos, s' e s".

Ellos asumen iguales valores s'=s"=1 cuando el rotor está parado (n = 0), mientras resultan respectivamente s'=0 e s"=2, cuando el rotor rueda a la velocidad de sincronismo n0' o viceversa s'=2 y s"=0 cuando el rotor rueda a la velocidad de sincronismo n0". A cada uno de los campos rodantes corresponde un par electromecánico con tendencia en función de la velocidad análogo a aquello de Fig. 2.

Las dos parejas C' e C", reportados en Figura 2 en función de nr, tienen una tendencia simétrica respecto al origen; el par global C es igual a la suma de estos y resulta nulo con el rotor parado: Ca=C(O)=O.


Fig. 2 - Tendencia del par en función de la velocidad

Arranque del motor monofásico

Siendo nulo el par de arranque, el motor no puede arrancar espontáneamente. 
Además cuando está parado se encuentra en una condición de equilibrio instable: si viene puesto en rotación, también lenta, en una dirección o en la otra, se produce un par electromecánico no nulo que tiende en hacerlo acelerar hasta el conseguimiento de una condición de equilibrio estable.
Porque el motor pueda arrancarse solo es entonces suficiente dotarlo de un par de arranque auxiliar.
Esto de costumbre se obtiene produciendo un campo magnético auxiliar sinusoidal, desplazado en lo espacio y desfasado en el tiempo respecto al campo principal, que, sobreponiéndose a esto, produce un campo rodante también pequeño, pero suficiente para crear el par de arranque.

Motor de condensador
El campo auxiliar puede estar producido con un devanado auxiliar desplazado en el espacio respecto al devanado monofasico principal, al cual está aplicada una corriente desfasada en el tiempo respecto a aquella del otro; a tal fin el devanado auxiliar está conectado en serie con un condensador y pues la serie está alimentada con la misma tensión aplicada al devanado principal (Figuras de lado). 

Con el arranque ocurrido el circuito auxiliar está excluido abriendo el interruptor S manualmente o en manera automática (a través de un interruptor centrífugo).

Para realizar este tipo de funcionamiento se puede utilizar un común motor trifásico, la tercera fase del cual está empleada como devanado auxiliar.


Fig. 3 - Ap=Devanado principal, Aa=Devanado auxiliar

Fig. 4

Motor de polos protegidos
Para potencias hasta alguna decena de vatios se utilizan también motores de polos protegidos. El estator es de polos salientes, cada uno dotado de una ranura longitudinal, donde está alojada una grande espira conductora que circunda una porción del polo (Figura 5 en alto)
Cada espira puede estar considerada como el secundario en cortocircuito de un transformador del cual el primario está constituido por el devanado principal. El flujo alterno concatenado con la espira induce en esta una corriente desfasada respecto a aquella del devanado principal, así que genera un flujo φa desfasado respecto al flujo principal φp que cruza la remanente parte del polo. 
El desplazamiento espacial y el desfase temporal entre los dos flujos son de pequeña entidad, pero normalmente suficientes para garantizar el par de arranque requerido.

Fig. 5 - S=Espira, R=Rotor, As=Devanado de estator