Motor monofásico: qué es y cómo funciona

Hoy hablaremos del motor monofásico. Una de las principales razones para utilizar estos motores es la necesidad de un motor de baja potencia, por ejemplo de hasta 2kW o 3kW.

Los motores monofásicos son aptos para instalaciones domésticas o comerciales donde no se tiene acceso a corriente alterna trifásica. Algunos electrodomésticos como frigoríficos o lavadoras son accionados por motores monofásicos.

Ya hemos hablado del motor trifásico, un motor normalmente destinado a sistemas industriales o comerciales y que requiere de una fuente de alimentación eléctrica trifásica.

¿Qué es un motor monofásico?

La definición más sencilla y concisa para definir esta máquina es la siguiente: el motor monofásico es una máquina rotativa que convierte la energía eléctrica en energía mecánica.

Los motores trifásicos no eran aptos para uso doméstico, principalmente por la necesidad de una fuente de alimentación de corriente alterna trifásica -algo inusual en los hogares-, por eso los motores monofásicos son los motores comunes en la mayoría de los hogares.

Sin embargo, en cuanto a funcionamiento, componentes y sencillez, son muy similares a los motores trifásicos. Se diferencian principalmente en la necesidad de un devanado auxiliar para iniciar el giro del rotor.

Además, el par motor suele ser inferior al de los motores trifásicos, aunque se pueden conseguir potencias de hasta 10cv y funcionando con tensiones de hasta 440V. Esto se debe a que los motores monofásicos tienen una sola tensión alterna, en comparación con la triple onda de los motores trifásicos.

Las fuentes de energía monofásicas son comunes en las instalaciones de nuestros hogares y, por lo tanto, estos motores de pequeño tamaño son ideales para activar los sistemas de todo tipo de electrodomésticos o instalaciones residenciales.

¿Cuáles son las partes de un motor monofásico?

Podemos diferenciar los componentes principales de un motor monofásico en tres tipos. Estos serían los siguientes:

El estator, que es la parte fija del motor. Consiste básicamente en un núcleo de chapas de acero sobre el que se colocan dos bobinados de alambre de cobre en ranuras (principal o de trabajo, y auxiliar o de arranque).

El rotor, que es la parte que gira en un motor monofásico, gracias al campo magnético generado por el estator, como veremos más adelante. Consta de un eje -que al final será el encargado de transferir la energía mecánica-, en el que se inserta un núcleo magnético formado por aspas de acero, que a su vez incorpora barras de aluminio formando longitudinalmente una estructura conocida como “jaula de ardilla” .

En tercer lugar encontramos los escudos, ubicados en los extremos del estator, cuya función es mantener en posición el eje del rotor.

Obviamente, tenemos que hablar de la carcasa, que no es más que el elemento que protege todas las partes de un motor monofásico de cualquier daño o interferencia que venga del exterior.

¿Cómo funciona un motor monofásico?

El funcionamiento de un motor monofásico es esencialmente el mismo que el de un motor trifásico. Generan energía mecánica a través de energía eléctrica basándose en el principio de atracción y repulsión entre un imán y un núcleo magnético al que se le aplica una corriente eléctrica.

En este caso, el estator es el que recibe la corriente alterna del exterior y donde se encuentran las bobinas, por lo que a esta parte también se le conoce como inductor. En el rotor se ubican las barras metálicas que actúan como conductoras de la electricidad.

En el estator, por acción de la corriente monofásica, se genera un campo magnético que produce una fuerza electromotriz en las barras del rotor. Estas barras están dispuestas en forma de espirales y, por lo mencionado anteriormente, giran generando la energía mecánica para la que están diseñadas.

¿Cuáles son los tipos de motores monofásicos?

En los motores monofásicos (a diferencia de los motores trifásicos) el estator produce un campo magnético pulsante estacionario que por sí solo no es capaz de generar un par de arranque. Para generar este par de arranque, el motor necesita un devanado auxiliar desfasado 90° con respecto al devanado principal.

Esta característica se debe a la necesidad de crear un campo bifásico a partir de uno monofásico. Las diferentes disposiciones de estos devanados dictan el tipo de motor monofásico.

Suponiendo que puede haber muchos tipos de motores monofásicos, generalmente se dividen en dos categorías amplias. Son los siguientes: motor monofásico con fase de arranque y giro cortocircuitado o sombreado.

Motor de arranque monofásico

En este motor se distinguen dos devanados, el principal y el auxiliar o de arranque. El devanado auxiliar solo es necesario al arrancar, por lo que en algunos motores un interruptor desconecta la corriente de ese devanado (solución que pocas veces se utiliza), mientras que en la mayoría de los motores el devanado auxiliar va en serie con un condensador que le da la corriente en fase. Turno requerido para el partido. Después del arranque, el devanado auxiliar y su capacitor permanecen activados, por lo que este tipo de motor tan común también se denomina capacitor permanente.

Motor monofásico en cortocircuito

En lugar del devanado o devanado auxiliar, se utiliza un anillo de bronce o cobre, también conocido como “bucle de Frager”, que retarda el flujo magnético para proporcionar un campo alterno. Está diseñado para motores de baja potencia.

¿Cuáles son las aplicaciones de los motores monofásicos?

Comentábamos anteriormente que su baja potencia y la demanda de alimentación monofásica sitúan estos motores en usos no industriales: como viviendas, oficinas o pequeños comercios.

Existe otra tipología no mencionada, conocida como motores monofásicos universales. Estos pueden funcionar independientemente de la corriente que reciban, ya sea corriente alterna o corriente continua. Tienen una potencia alta en comparación con su tamaño, pero tienen una vida útil reducida (debido al desgaste de las escobillas) por lo que se utilizan en aspiradoras, exprimidores, batidoras, etc.

Hemos visto que los motores monofásicos son generalmente de pequeño tamaño y también de baja potencia, lo que los hace aptos para pequeñas instalaciones o electrodomésticos. Por ejemplo en sistemas de ventilación o calefacción, máquinas de coser, taladros, máquinas de aire acondicionado o sistemas para abrir y cerrar puertas de garajes o estacionamientos.

Dado que los motores monofásicos son baratos de producir y simples de construir, se fabrican en masa y tienen un bajo costo para el cliente. Además, la instalación eléctrica diseñada para soportar este tipo de motores no requiere de grandes esfuerzos ni inversiones, lo que también ayudará a ahorrar costes en este sentido.

Obviamente, reduciremos la aplicación de motores monofásicos a áreas muy específicas debido a los factores ya mencionados: bajo par de arranque, eficiencia reducida y también factor de potencia limitado.

Los motores monofásicos son de baja eficiencia, es decir, consumen mucha energía en comparación con la potencia que generan, y por eso cada vez se utilizan más los motores EC (electronicamente conmutados), que son más potentes, rápidos y eficientes que los monofásicos.