<p style=”text-align: justify;”>La teoría del campo giratorio se utiliza para el análisis del comportamiento del motor de inducción monofásico. Antes de entrar en los detalles de la teoría del campo giratorio, primero debemos saber por qué necesitamos estudiar esta teoría.
Bueno, un motor de inducción monofásico con su devanado principal solo se puede representar como se muestra en la figura a continuación.
Cuando un motor de inducción monofásico recibe una fuente de voltaje en su estator, el estator desarrolla un flujo alterno en el entrehierro que es estacionario pero de naturaleza pulsante. Este flujo se vincula con el devanado del rotor y produce una corriente en las barras del rotor. Para la dirección asumida del flujo del estator Øs como se muestra en la figura anterior, la distribución de corriente a lo largo de la periferia de las barras del rotor de jaula de ardilla será como se muestra en la figura. Esta distribución de corriente en el rotor produce un flujo Ør. Observe que la dirección del flujo producido por el rotor Ør está en oposición con el flujo producido por el estator Øs, lo cual está de acuerdo con la ley de Lenz.
Como sabemos, el par producido en cualquier máquina eléctrica es directamente proporcional al seno del ángulo de par α, es decir, Sinα (el ángulo de par se define como el ángulo entre el flujo del estator y el flujo del rotor). En nuestro caso, Torque Angle α = 180°, lo que significa que no se producirá torque ya que Sin180° = 0.
Por lo tanto, podemos explicar por qué el motor de inducción monofásico no arranca automáticamente. Pero una vez que se arranca un motor de inducción por cualquier medio en cualquier dirección, continúa funcionando en esa dirección. ¿Cómo podemos explicar esta asombrosa característica del motor de inducción monofásico? Para explicar esto, necesitamos el concepto de teoría del campo giratorio.
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Ahora estamos en una etapa para discutir la teoría del campo giratorio. De acuerdo con la teoría del campo giratorio, la onda mmf pulsante estacionaria se puede resolver en dos ondas mmf contrarrotantes de igual amplitud pero que giran a una velocidad síncrona.
Supongamos que la onda mmf del estator se distribuye sinusoidalmente en el espacio y varía sinusoidalmente en el tiempo. Así que matemáticamente podemos escribir la onda mmf del estator como,
Fs = FsmaxSinwtCosƟ
Donde Fsmax es el valor pico de mmf correspondiente a la corriente instantánea máxima en el devanado del estator y Ɵ es el ángulo de desplazamiento del espacio medido desde el eje del devanado principal del estator.
Como bien sabemos por Trigonometría que,
2SenoACosB = Seno(A+B) + Seno(AB)
Por lo tanto, SinACosB = [Sin(A+B) + Sin(A-B)] / 2
Por lo tanto, la onda mmf estacionaria pero pulsante del estator se puede escribir como,
Fs = (1/2)FsmaxSin(wt-Ɵ) + (1/2)FsmaxSin(wt+Ɵ)
El primer término (1/2)FsmaxSin(wt-Ɵ) es la onda mmf de rotación hacia adelante y el segundo término (1/2)FsmaxSin(wt+Ɵ) es la onda mmf de rotación hacia atrás. ¿Cómo estoy diciendo esto? ¿Cómo puedo juzgar cuál gira hacia adelante y cuál gira hacia atrás?
Esto es bastante simple de explicar y entender. Tomemos Ɵ = 30° y fijémoslo y varíemos el valor de wt.
valor del peso | Valor de (1/2)FsmaxSin(wt-Ɵ) a Ɵ = 30° |
0 | -0.25Fsmáx |
30° | 0 |
60° | 0.25Fsmáx |
90° | 0.433Fsmáx |
Por lo tanto, de la tabla anterior, observamos que el valor aumenta progresivamente o la curva sinusoidal se mueve de izquierda a derecha. Esta es la razón por la que decimos que (1/2)FsmaxSin(wt-Ɵ) es la onda mmf de rotación hacia adelante.
Otra vez,
valor del peso | Valor de (1/2)FsmaxSin(wt+Ɵ) a Ɵ = 30° |
0 | 0.25Fsmáx |
30° | 0.433Fsmáx |
60° | 1 |
90° | 0.433Fsmáx |
De la tabla anterior, la curva sinusoidal se mueve de derecha a izquierda. Esta es la razón por la que decimos que (1/2)FsmaxSin(wt+Ɵ) es la onda mmf que gira hacia atrás.
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Ahora usaremos la teoría del campo giratorio para explicar por qué un motor de inducción continúa funcionando cuando se inicia por cualquier medio en cualquier dirección.
Debido a la onda mmf del estator hacia adelante y hacia atrás, habrá dos flujos, uno girando hacia adelante y otro hacia atrás. Por lo tanto, podemos asumir la producción de par por los flujos individuales y luego superponerlos para obtener las características de deslizamiento de par resultantes del motor de inducción monofásico. Cabe señalar en este punto que los flujos hacia adelante y hacia atrás tienen la misma magnitud cuando el motor está parado, mientras que a cualquier otra velocidad del rotor, la onda de flujo hacia adelante es mucho mayor que la onda de flujo hacia atrás.
El par de torsión hacia adelante Tf y el par de torsión hacia atrás Tb estarán en dirección opuesta, como se muestra en la figura a continuación.
A partir de las características de deslizamiento del par anteriores, está bastante claro que en la condición de parada el par neto es cero, mientras que a cualquier velocidad del rotor existe un par. También tenga en cuenta que el par existe en ambas direcciones y esta es la razón por la que un motor de inducción monofásico, iniciado por cualquier medio en cualquier dirección, continúa girando.
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