Motor Espira de Sombra

Este tipo de motor es el más sencillo y económico que se puede construir para pequeñas potencias que en general son inferiores a los 200W. Posee un circuito magnético que puede ser del tipo polos salientes en versiones de 2 y 4 polos o tipo «esqueleto» o herradura, como veremos más adelante.

Si se toma un polo del motor se aprecia un devanado sobre el núcleo saliente que cumple la función de bobinado de principal (o de trabajo), que esta formado por  cientos de espiras de alambre fino (esta es la única parte que recibe alimentación de la red eléctrica). Sobre la cara polar se practica una ranura que deja definidos dos sectores en relación 1/3 y 2/3 aproximadamente. En dicha ranura se aloja una espira de sombra que consiste en un fleje de cobre o alambre de gran sección cerrado en cortocircuito; esta espira viene a reemplazar al bobinado secundario (o de arranque) y debe ser proyectada con sumo cuidado para no aumentar en exceso la disipación de potencia, ya que queda conectada en forma permanente.

Las espiras de sombra hacen que el campo magnético del estator (parte fija de la máquina) tenga un movimiento de un «barrido» dentro de la extensión de las caras polares, desde la región donde no está la espira de sombra hacia donde se encuentra ésta. Se producen así unos impulsos sobre el rotor, que aunque débiles, al ser muy repetidos (cien por segundo a 50Hz), son capaces de arrastrar al rotor (del tipo jaula de ardilla) y ponerlo en marcha.

En la siguiente figura se analiza la producción del efecto de «barrido» que se logra en el campo magnético del estator. La señal representada corresponde a la corriente que circula por el devanado de trabajo.

Al alimentar al bobinado de trabajo con la tensión de red se genera un flujo magnético variable en todo el núcleo del motor, que al atravesar a las espiras de sombra les induce tensión; y por estar estas en cortocircuito circula una corriente bastante considerable (el efecto es similar al de un transformador reductor en corto). Según la Ley de Lenz, estas corrientes inducidas al circular por las espiras provocarán un flujo magnético dentro del área abarcada o «sombreada» por las mismas que se opone a la causa que generó la inducción, es decir, la variación de flujo del bobinado de trabajo.

Cuando la corriente y el flujo magnético del bobinado de trabajo aumentan (intervalo I – II del gráfico anterior) , sobre las espiras de sombra se induce una corriente que crea un flujo magnético en dirección contraria a dicho flujo y por lo tanto en la parte «sombreada» por las espiras casi no hay flujo (se oponen ambos flujos anulándose); y finalmente la mayor parte del flujo se establece entre las partes no «sombreadas» de las caras polares.

Por  el  contrario  cuando  la  corriente  y  el  flujo  magnético  del  bobinado   de   trabajo disminuyen (intervalo II – III) , sobre las espiras se induce una corriente que produce un flujo magnético que se opone a la variación del flujo principal, es  decir  que  al disminuir  el flujo del bobinado  de  trabajo las espiras de sombra refuerzan el campo para tratar de oponerse a la variación (siempre las espiras de sombra intentan mantener el estado anterior). En estas condiciones el flujo más intenso se establece entre las partes «sombreadas» de las caras polares ya que en esa zona se suman los flujos del bobinado de trabajo y las espiras de sombra.

En los intervalos siguientes se produce el mismo fenómeno pero al invertirse el sentido de circulación de corriente en el bobinado de trabajo (semi-ciclo negativo) el flujo principal cambia de dirección respecto de los intervalos anteriores (aplicar regla de la mano derecha al bobinado de trabajo).

Es importante tener en cuenta que la cupla de arranque de estos motores es muy baja por lo que su aplicación queda restringida a ventiladores de pie, extractores de aire y pequeñas bombas de agua de lavarropas automáticos. Con frecuencia los ventiladores equipados con estos motores no arrancan por ensuciarse sus bujes y generar una cupla resistente mayor a la cupla de arranque del motor. Cuando se bloquea el rotor la corriente es prácticamente la misma que en funcionamiento y el deslizamiento a plena carga suele alcanzar el 40 %.

Otro punto a destacar es la irreversibilidad de giro en este tipo de motores ya que la dirección del barrido que provoca el arranque del motor es siempre de la zona no sombreada del polo a la zona sombreada. Por lo tanto el sentido de giro queda definido por fabricación, según la ubicación de las espiras de sombra.

En general la falla más común en estos motores es el desgaste de sus bujes, que lleva a que el núcleo del rotor sea atraído magnéticamente por el núcleo del campo o estator y ambas piezas se “agarran” y vibran impidiendo la rotación del motor. Por cuestiones de economía, estos motores no llevan rulemanes sino que emplean bujes auto-centrantes (esferas de bronce que son atravesadas por el eje del motor y se mueven libremente para alinearse en sendos soportes alojados en las tapas del motor. Cuando los bujes se gastan el agujero interior por donde pasa el eje se agranda, siendo en muchos casos difícil cambiar los bujes por la forma en que se agarran a las tapas del motor (es difícil volver a ubicarlos en el centro de las tapas).

En el caso poco frecuente de tener que rebobinar el motor, bastará con desencastrar la parte de circuito magnético que hace de núcleo del bobinado, contar las vueltas del mismo (que en muchos casos se encuentra realizado sobre un carrete del tipo empleado en los transformadores) y volver a bobinar respetando el diámetro del alambre original.

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2 comentario en “Motor Espira de Sombra

  1. En caso de tener que cambiar las espiras de sombras como se realizaría siendo que tiene la longitud justa y está alrededor de la parte metálica del motor, como si tuvieras un anillo dentro de otro

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