El motor de polos sombreados es el tipo original de motor eléctrico monofásico de CA , que se remonta al menos a 1890. [1] Un motor de polos sombreados es un motor en el que el devanado auxiliar está compuesto por un anillo o barra de cobre que rodea una parte de cada polo para producir un campo magnético de rotación débil . [2] Cuando se aplica una fuente de alimentación de CA monofásica al devanado del estator, debido al sombreado proporcionado a los polos, se genera un campo magnético giratorio. Este devanado auxiliar de una sola vuelta se llama bobina de sombreado . Las corrientes inducidas en esta bobina por el campo magnético crean una segunda fase eléctrica al retrasar la fase del cambio de flujo magnético para ese polo (un polo sombreado ) lo suficiente como para proporcionar un campo magnético giratorio de 2 fases . La dirección de rotación es desde el lado no sombreado hasta el lado sombreado (anillo) del polo. [2] Dado que el ángulo de fase entre las secciones sombreadas y no sombreadas es pequeño, los motores de polos sombreados producen solo un pequeño par de arranque en relación con el par a plena velocidad. Los motores de polos sombreados del tipo asimétrico que se muestra en la imagen solo se pueden revertir desmontándolos y dándoles la vuelta al estator, aunque algunos motores de aspecto similar tienen pequeños devanados auxiliares de alambre fino que se pueden poner en cortocircuito mediante un interruptor en lugar de barras de cobre gruesas y pueden invertirse eléctricamente. Otro método de inversión eléctrica implica cuatro bobinas (dos pares de bobinas idénticas). [3]
La forma asimétrica común de estos motores (en la imagen) tiene un solo devanado, sin condensador ni devanados de arranque/interruptor de arranque, lo que los hace económicos y confiables. Los tipos más grandes y modernos pueden tener múltiples devanados físicos, aunque eléctricamente solo uno, y se puede usar un condensador. Debido a que su par de arranque es bajo, son más adecuados para impulsar ventiladores u otras cargas que se encienden fácilmente. Pueden tener múltiples tomas cerca de un extremo eléctrico del devanado, lo que proporciona velocidad y potencia variables mediante la selección de una toma a la vez, como en los ventiladores de techo. Además, son compatibles con los controles de velocidad variable basados en TRIAC , que a menudo se usan con ventiladores. Se construyen en tamaños de potencia de hasta aproximadamente 1 ⁄ 4 caballos de fuerza (190 W) de salida. Por encima de 1 ⁄ 3 caballos de fuerza (250 W), no son comunes, y para motores más grandes, otros diseños ofrecen mejores características. Una desventaja principal es su baja eficiencia de alrededor del 26%. [4] Una ventaja importante es que la corriente de parada del motor es apenas superior a la corriente de funcionamiento, por lo que existe un riesgo bajo de sobrecalentamiento grave o de que se dispare el circuito de protección si el motor se detiene por algún motivo.
Incluso para los estándares de los motores de polos sombreados, la potencia de salida de estos motores suele ser muy baja. Debido a que a menudo no hay un mecanismo de arranque explícito, el rotor de un motor que funciona con una red de frecuencia constante debe ser muy ligero para que pueda alcanzar la velocidad de funcionamiento dentro de un ciclo de la frecuencia de la red. Un desarrollo posterior prescinde por completo de los anillos de sombreado. La aplicación de energía proporciona al rotor magnetizado un "movimiento" suficiente para moverlo lo suficientemente rápido como para establecer el sincronismo. Un medio mecánico evita que el rotor arranque en la dirección incorrecta. Este diseño solo funcionará satisfactoriamente si la carga en reposo es cercana a cero y tiene muy poca inercia. Esto es similar al motor utilizado en los relojes mecánicos con cronometraje de cuarzo. En tiempos más recientes, el uso de controles de frecuencia variable permite que los motores síncronos arranquen lentamente y entreguen más par.
