¿Cómo hacer funcionar un motor de inducción trifásico en una fuente de alimentación monofásica?

Hacer funcionar un motor de inducción de 3 Φ con suministro monofásico:3 métodos

Según el tipo de fuente de alimentación de CA, los motores de inducción se clasifican en dos tipos; motor de inducción trifásico y motor de inducción monofásico. En la mayoría de las aplicaciones industriales y agrícolas, se usa mucho un motor de inducción trifásico en comparación con un motor de inducción monofásico.

Debido a la deficiencia de energía, la energía trifásica no está disponible de forma continua en las aplicaciones agrícolas. En este caso, una fase se desconecta del interruptor de operación múltiple (GOS). Por lo tanto, la mayoría de las veces, dos de las tres fases están disponibles. Pero con cualquier arreglo especial, no es posible operar un motor trifásico en una fuente de alimentación monofásica.

Como sabemos, el motor de inducción trifásico es un motor de arranque automático. Como el devanado del estator del motor de inducción trifásico genera un campo magnético giratorio. Esto creará un cambio de fase de 120˚. Pero, en el caso de un motor de inducción monofásico, se induce un campo magnético pulsante. Por lo tanto, un motor de inducción monofásico no es un motor de arranque automático. Requiere algún auxiliar adicional para propósitos de arranque.

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Lo mismo aquí, necesitamos hacer algunos arreglos adicionales para operar un motor de inducción trifásico en un suministro monofásico. Hay tres métodos;

• Uso de condensador estático (método de cambio de fase)
• Uso de VFD (unidad de frecuencia variable)
• Uso del convertidor rotatorio

En este artículo, discutiremos cada método brevemente.

Uso de condensador estático

Cuando suministramos alimentación de CA trifásica al estator del motor de inducción trifásico, se produce un campo magnético rotativo balanceado que varía en el tiempo con una separación de 120˚. Pero en el caso de un motor de inducción monofásico, se induce un campo magnético pulsante. Y en este caso no se produce par inicial (par de arranque). En un motor de inducción monofásico, se utiliza un devanado adicional para crear un cambio de fase. En lugar de un devanado de arranque, también se usa un capacitor o inductor para crear un desplazamiento de fase.

De manera similar a este principio, podemos usar un devanado trifásico de un motor de inducción trifásico y cambiar un devanado usando un capacitor o un inductor. Una vez que el motor de inducción trifásico arranca con un suministro monofásico, funciona continuamente con capacidad reducida. La salida neta o eficiencia del motor se reduce 2/3 ^rd de su capacidad nominal.

Este método también se conoce como el método de conversión de fase estática o método de cambio de fase o método de rebobinado .

En algunos arreglos, se usan dos capacitores; uno para arrancar y el segundo para correr. El condensador de arranque tiene una capacidad de 4 a 5 veces mayor en comparación con un condensador en funcionamiento. El diagrama de circuito de este arreglo se muestra en la siguiente figura.

El capacitor de arranque solo se usa para propósitos de arranque. Se desconectará del circuito después de arrancar. El condensador de funcionamiento siempre permanece en el circuito. Aquí, como se muestra en la figura, el motor está conectado en estrella. Y ambos capacitores están conectados entre dos fases de bobinado.

El suministro monofásico tiene dos terminales. Un terminal está conectado a la combinación en serie del devanado y el segundo terminal está conectado con el terminal restante del devanado trifásico. A veces sólo se utiliza un condensador. Este tipo de disposición se muestra en la siguiente figura.

En la mayoría de los casos, los motores de inducción pequeños se conectan en estrella. Aquí, hemos tomado un motor de inducción trifásico conectado en estrella. Se utiliza un autotransformador para aumentar el nivel de voltaje. Porque el nivel de voltaje del suministro trifásico es de 400-440 V y el nivel de voltaje del suministro monofásico es de 200-230 V para 50 Hz de suministro.

Podemos usar este circuito sin usar un autotransformador. En ese caso, el nivel de tensión se mantiene en potencia monofásica (200-230 V). En esta condición también, el motor funcionará. Pero como el voltaje es bajo, el par producido por el motor es bajo. Este problema se puede resolver conectando un condensador de arranque extra (fig-1). Este condensador se conoce como condensador de arranque o condensador de bloqueo de fase.

Si necesita invertir la dirección del motor, cambie el diagrama de conexión como se muestra en la figura a continuación.

Limitaciones:

Las limitaciones del método del condensador estático se enumeran a continuación.

• La potencia de salida del motor de inducción trifásico se reduce en 2/3 ^rd de potencia a plena carga.
• Este método se puede utilizar con un propósito temporal. No es adecuado para aplicaciones de funcionamiento continuo.
• En este método, el efecto de carga está continuamente en dos fases. Esto reducirá la vida útil del motor.

Uso de VFD

VFD significa unidad de frecuencia variable . Es un dispositivo que se utiliza para controlar el motor (velocidad ajustable en funcionamiento). VFD ajusta la corriente de entrada de un motor según la demanda (carga). Este dispositivo permite que el motor funcione de manera eficiente en condiciones de carga variables.

Este método es el mejor para operar un motor de inducción trifásico en un suministro monofásico. En este caso, se proporciona un suministro monofásico disponible como entrada al VFD. VFD convierte el suministro monofásico en CC mediante la rectificación. Nuevamente, convierte el suministro de CC en un suministro de CA trifásico. Y la frecuencia de la salida trifásica se ajusta mediante VFD.

Por lo tanto, la potencia disponible (monofásica) se proporciona al VFD y la salida (potencia trifásica) del VFD se utiliza como entrada de un motor trifásico. También elimina la sobrecorriente durante el arranque del motor. También proporciona un arranque suave de un motor desde parado hasta la condición de velocidad máxima. Hay diferentes tipos y clasificaciones de VFD disponibles para diferentes aplicaciones y motores. Solo necesita elegir el VFD adecuado para sus aplicaciones.

El costo de VFD es más que un capacitor estático. Pero da un mejor rendimiento del motor. El costo de VFD es menor que el convertidor de fase rotatorio. Por lo tanto, en la mayoría de las aplicaciones, se utiliza VFD en lugar de convertidores de fase rotativos.

Ventajas de VFD:

Las ventajas de usar VFD para hacer funcionar un motor de inducción trifásico en una fuente de alimentación monofásica.

• Al ajustar el parámetro de VFD, podemos lograr un arranque suave del motor.
• Es fácil de operar con el mejor rendimiento con mayor eficiencia.
• Tiene una función de autodiagnóstico que se utiliza para proteger el motor de sobretensión, sobrecarga, sobrecalentamiento, etc.
• Está programado para lograr el control automático del motor.

Uso del convertidor de fase giratorio

Otro método utilizado es hacer funcionar un motor de inducción trifásico en una fuente de alimentación monofásica mediante un convertidor de fase rotatorio (RPC). Este proceso es muy costoso. Ofrecerá el mejor rendimiento en comparación con todos los demás métodos. Porque el convertidor de fase rotativo genera una señal trifásica perfecta en la salida. Además, no se usa mucho ya que el costo del convertidor rotativo es muy alto.

El diagrama de conexión del convertidor de fase rotativo se muestra en la siguiente figura.