Arranque de motores monofásicos de 3 hp

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA - UNAC
MÁQUINAS ELÉCTRICAS II
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INTRODUCCIÓN
El tema que a continuación presentamos es sobre los motores monofásicos, en
particular su sistema de arranque. Debemos de entender que los motores
monofásicos tienen una sola fase de alimentación, no poseen un campo
giratorio sino que tienen un campo magnético pulsante, la cual se hace difícil de
que exista un torque en el arranque, por lo que necesita de otros dispositivos
extras para iniciar el movimiento de la máquina.
Para el arranque se utilizará un bobinado auxiliar en conjunto con otros
dispositivos, estos bien posicionados y colocados adecuadamente de tal forma
que se creará una fase ficticia y de esta manera hará posible que se cree un
campo giratorio para dar par y así pueda dar movimiento.
Los motores eléctricos monofásicos son una alternativa para el uso doméstico,
pues su aplicación se ve en la vida cotidiana, como por ejemplo en una vivienda
se tienen los electrodomésticos tales como la licuadora, ventiladores, batidora,
extractora, lustradora, aspiradora, etc.
Existen una variedad de tipos de motores, conocemos los tipos de motores con
jaula de ardilla y estos son ventajosos por su fabricación, robustez, y sobre
todo la duración. También se puede comentar sobre la variedad en cuanto a la
utilización de estos motores, es decir que existen para diferentes usos, a veces
es necesario que dichos motores funciones de manera inversa, dicho de otra
manera que el giro sea contrario y que funciones a diferentes tensiones.
Antes de empezar a con el tema en sí que es del arranque de motores
monofásicos, daremos una explicación general sobre los motores monofásicos,
características, tipos de arranques y aplicaciones.

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INDICE
ARRANQUE DE MOTORES MONOFÁSICOS DE 3HP
1. Resumen 3
2. Concepto de motor monofásico 4
3. Características:
Partes que están compuestos
4. Tipos de arranque con condensador: 5
a) Motor con condensador de arranque
b) Motor con condensador permanente
c) Motor con doble condensador
5. Dispositivos auxiliares para el arranque: 7
a) Llave centrífuga
b) Condensador con impregnación de aceite
c) Condensador electrolítico
6. Arranque de motores monofásicos de 3HP 9
(Motor con doble condensador)
a) Construcción
b) ¿Cómo arranca el motor?
c) Interpretación de curvas
7. Aplicaciones de los motores de 3HP 15
8. Instalación de un motor monofásico 17
9. Conclusiones 18
10.Recomendaciones 19
11.Bibliografía 19
12.Apéndices y anexos 20

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RESUMEN
Para el arranque de un motor es indispensable contar con los dispositivos
idóneos para generar el torque necesario, en nuestro caso trata de los
arranques de los motores monofásicos de 3HP, en particular estos tipos de
motores utilizan el tipo de arranque con un condensador o con doble
condensador, es decir que estos se conectan en paralelo entre sí y en serie con
la bobina de arranque. En compañía de un interruptor centrífugo que irá en
serie con el capacitor de arranque.
Básicamente se debe de entender que durante la fase de arranque que ambos
condensadores, unidos en paralelo entre sí. Al aplicar la tensión monofásica el
motor alcanza aproximadamente el 75% de su velocidad régimen, el interruptor
centrífugo desconecta el condensador de arranque (condensador centrífugo),
dejando únicamente en servicio el condensador permanente (condensador de
papel impregnado).
Este tipo de motor combina el funcionamiento silencioso y el posible amplio
control de velocidad del motor con el elevado torque de arranque del motor con
capacitor de arranque. Se usan dos capacitores, uno de éstos es electrolítico,
de elevada capacitancia 10 a 15 µF y de operación intermitente, es decir,
únicamente durante el proceso de arranque del motor. Pues existe un
interruptor centrífugo que se encarga de desconectarlo cuando el s = 0.25, el
otro capacitor es generalmente de aceite y trabaja en forma continua.
Al usar doble capacitor se eleva el rendimiento, el factor de potencia y el par
máximo o par de desenganche. Al igual que para el caso anterior, este motor
funciona como un motor bifásico desequilibrado y por ende, desarrolla un par
más uniforme, siendo mucho más silencioso y más eficiente que aquellos que
funcionan como monofásicos puros (en operación usan un sólo devanado).
Se les presenta a continuación a detalle la explicación de los arranques de
motores, para el caso de 3HP.

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ARRANQUE DE MOTORES MONOFÁSICOS DE 3HP
1. CONCEPTO DE MOTOR MONOFÁSICO:
Los motores monofásicos, como su propio nombre indica son motores con un
solo devanado en el estator, que es el devanado inductor. Prácticamente todas
las realizaciones de este tipo de motores son con el rotor en jaula de ardilla.
Suelen tener potencias menores de 1KW, aunque hay notables excepciones
como los motores de los aires acondicionados con potencias superiores a 10KW.
Se pueden alimentar entre una fase y el neutro o entre dos fases. No presentan
los problemas de excesiva corriente de arranque como en el caso de los
motores trifásicos de gran potencia, debido a su pequeña potencia, por tanto
todos ellos utilizan el arranque directo.
2. CARACTERÍSTICAS:
 Se caracterizan por sufrir vibraciones debido a que la potencia instantánea
absorbida por cargas monofásicas es pulsante de frecuencia doble que la de
la red de alimentación.
 Tienen un campo magnético pulsante y carece de campo magnético
giratorio.
 "No arrancan solos", debido a que el par de arranque es cero. Para explicar
esta última afirmación recordemos la expresión general del campo
magnético en el entrehierro generado por una corriente monofásica.
 El rotor y estator están en fase.
PARTES DE QUE ESTA COMPUESTO:
Fig. Nº 1 Partes principales de un motor monofásico

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3. TIPOS DE ARRANQUE CON CONDENSADOR:
Los motores con condensador trabajan con corriente alterna monofásica. El
motor con condensador como su nombre lo dice, contiene un elemento
adicional que diferencia a los demás, es decir que cuenta con un condensador
que está conectado en serie con el arrollamiento auxiliar o de arranque. El
condensador suele ir montado encima del motor, pero puede estar también
situado en otros puntos exteriores del motor e incluso dentro de la carcasa del
mismo.
a) MOTOR CON CONDENSADOR DE ARRANQUE: Es un motor en el
cual el condensador y el arrollamiento donde está conectado sólo actúan
durante el periodo de arranque. La imagen análoga se muestra en la Fig.
Nº 2, Y en la Fig. 3 vemos el diagrama fasorial para el arranque.
Fig. Nº 2 Fig. Nº 3
Tipos de motores con condensador de arranque:
 Una sola tensión de servicio, con sentido de giro reversible exteriormente.
 Una sola tensión de servicio, con sentido de giro reversible exteriormente
y con protección térmica contra sobrecargas.
 Una sola tensión de servicio, sentido de giro irreversible y caja de bornes
con condensador incluido.
 Una sola tensión de servicio, con sentido de giro irreversible y relé.
 Dos tensiones de servicio, con sentido de giro reversible.
 Dos tensiones de servicio, con sentido de giro reversible exteriormente.
 Dos tensiones de servicio, con protección térmica contra sobrecargas.
 Dos velocidades de régimen, con uno o doble arrollamiento y condensador
de arranque.

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b) MOTOR CON CONDENSADOR PERMANENTE: Es un motor en el cual el
condensador está conectado permanentemente en el circuito, es decir, tanto
durante el periodo de arranque como durante el de servicio. La imagen
análoga se muestra en la Fig. Nº 4.
Fig. Nº 4.
Tipos de motores con condensador permanente:
 Una sola tensión de servicio, con dos terminales al exterior.
 Dos tensiones de servicio.
 Una sola tensión de servicio, con tres terminales al exterior para la
inversión del sentido de giro.
 Una sola tensión de servicio y dos velocidades de régimen.
 Una sola tensión de servicio y tres velocidades.
c) MOTOR CON DOBLE CONDENSADOR: Es un motor como el precedente,
pero con la particularidad de que la capacidad inserta en el circuito durante
los periodos de arranque y de servicio, respectivamente, no tiene el mismo
valor. La imagen análoga se muestra en la Fig. Nº 5.
Fig. Nº 5

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Tipos de motores con doble condensador:
 Una sola tensión de servicio, con sentido de giro irreversible
exteriormente.
 Una sola tensión de servicio, con sentido de giro reversible exteriormente.
 Dos tensiones de servicio, con sentido de giro irreversible exteriormente.
 Dos tensiones de servicio, con sentido de giro reversible exteriormente.
 Dos tensiones de servicio, con protección térmica contra sobrecargas.
OBSERVACIÓN: El tema es arranque de motores monofásicos de 3 HP, estos
pueden arrancar tanto con condensador permanente como con doble
condensador, el principio es casi el mismo, pero ahora nos centraremos en el
arranque con doble condensador ya que proporciona un poco más de análisis.
4. DISPOSITIVOS AUXILIARES PARA EL ARRANQUE:
a) INTERRUPTOR CENTRÍFUGO: Un interruptor centrífugo es un interruptor
eléctrico que funciona con la fuerza centrífuga creada desde un eje de
rotación, como se muestra en la Fig. Nº6. El interruptor se diseña para
activar o para desactivar en función de la velocidad rotatoria del eje. el
interruptor se utiliza para desconectar la bobina de arranque una vez que el
motor se aproxime a su velocidad de funcionamiento normal.
Fig. Nº6 Interruptor centrífugo
b) CONDENSADOR CON IMPREGNACIÓN DE ACEITE: Se utiliza como
capacitores de arranque en motores monofásicos. Este dieléctrico está
constituido por varias hojas de papel impregnadas de aceite. A igual de
capacidad, ocupan un volumen sensiblemente mayor que los de tipo
electrolítico. Los diversos fabricantes utilizan distintas clases de aceite o de

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líquidos sintéticos como substancia de impregnación. Se construyen con
capacidades comprendidas entre 2 y 50 microfaradios. Fig. Nº 7.
Fig. Nº 7 Condensador con impregnación de aceite
Los capacitores de arranque son usados para proveer el torque de arranque
necesario, para arrancar motores monofásicos de AC.
c) CONDENSADOR ELECTROLÍTICO: Se utiliza como capacitores
permanentes en de motores monofásicos. Son diseñados para prestar
únicamente un servicio intermitente de breve duración (unos cuantos
segundos). Consisten en dos folios de aluminio, obtenida previamente por
vía electrolítica, como se muestra en la Fig. Nº 8 que constituye el medio
aislante o dieléctrico del condensador. Estos folios se arrollan también sobre
sí mismo y se introducen en una envoltura de aluminio o de plástico, de la
cual sobresalen los bornes para la conexión al circuito exterior.
Fig. Nº 8 Condensador Electrolítico

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Es usado en los motores para mejorar su eficiencia, disminuir la corriente de
operación, disminuir el ruido y mejorar el factor de potencia.
OBSERVACIÓN: Generalmente estos condensadores van instalados fuera del
motor, es decir que van montados. En algunas oportunidades son utilizados
sólo para el arranque y luego deja de funcionar. También se incluyen dentro de
la bornera de conexión. Cada una de estos funciona dependiendo del tipo de
arranque se establezca.
5. ARRANQUE DE MOTORES MONOFÁSICOS DE 3HP
(Motor con doble condensador)
El tema corresponde al arranque de motores de 3HP, por lo que pasaremos al
detalle en lo que respecta. Nombramos que existen muchos tipos de arranques,
pero el arranque específico para este tipo de motor de 3HP es el arranque por
doble condensador.
Este es el circuito análogo para este tipo de motor como se muestra en la Fig.
Nº 9.
Fig. Nº 9 – Circuito análogo del motor de 3HP
a) CONSTRUCCIÓN:
Internamente, está compuesta como en los demás casos por dos bobinas,
una de trabajo y otra de arranque. La diferencia está en que presenta dos
condensadores, se tiene un capacitor permanente y otro capacitor de
arranque, el capacitor de arranque se encuentra en serie con la llave
centrífuga. Estas a su vez están en paralelo y en serie con la bobina de

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arranque. Al aplicar la tensión actúan de tal manera de que se consigue un
torque más elevado en el arranque a comparación de los demás.
b) ¿CÓMO ARRANCA EL MOTOR?
Estos motores arrancan siempre con una elevada capacidad en serie con el
arrollamiento de arranque, lo cual se traduce en un par inicial muy grande,
indispensable en determinadas aplicaciones. Una vez alcanzada cierta
velocidad, el interruptor centrífugo sustituye esta elevada capacidad por
otra capacidad menor. Tanto el arrollamiento de trabajo (a base de
conductor de cobre grueso aislado y de pocas vueltas) como el de
arranque (a base de conductor de cobre fino aislado y de muchas
vueltas) están conectados permanentemente en el circuito.
Estos dos valores diferentes de capacidad se consiguen normalmente
mediante dos condensadores distintos, de los cuales uno queda unido en
paralelo con el otro durante la fase de arranque, pero es unido en paralelo
con el otro durante la fase de arranque, pero es desconectado tan pronto el
motor alcanza una velocidad próxima a la del régimen.
Estos dos arrollamientos (trabajo y arranque) están dispuestos a 90º
eléctricos uno del otro. Ambos condensadores van montados sobre el
motor; uno de ellos de elevada capacidad, es del tipo electrolítico; el otro,
de pequeña capacidad, es del tipo de papel impregnado. Cuando alcanza
aproximadamente el 75% de su velocidad de régimen, el interruptor
centrífugo desconecta el condensador electrolítico, dejando únicamente en
servicio el condensador de papel impregnado. El arrollamiento de trabajo
está conectado directamente a la red.
OBSERVACIÓN: En algunos motores antiguos se consigue un efecto
semejante con ayuda de un solo condensador, alimentado a través de un
autotransformador. Este artificio permite aumentar durante el arranque la
energía almacenada por el condensador, y en consecuencia obtener un par de
arranque más elevado.

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c) INTERPRETACIÓN DE CURVAS:
Velocidad Síncrona vs torque:
Fig. Nº 10 Gráfica de torque vs velocidad síncrona
Interpretación:
En la gráfica podemos notar en primera instancia que el arranque del motor es
grande, se calcula que el valor del el torque de arranque es el 180% al 220%
mayor. Conforme la velocidad aumenta llega hasta aproximadamente un 75%
de la velocidad de régimen, la llave centrífuga se abre cediendo el paso al
funcionamiento al otro condensador, es por eso que ocurre esta conmutación
en la gráfica, obteniéndose por ende un torque que va disminuyendo conforme
la máquina sigue funcionando. Entonces se deduce rápidamente que cada
condensador cumple su función determinada, es decir que colocando se
aprovecha adecuadamente para el funcionamiento. Cuando la máquina ya
alcanzó su velocidad ya no es necesario seguir dándole la fuerza para que se
mueva, así que es en este punto donde cede el paso a el otro condensador
para que lo mantenga en marcha.

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Potencia Útil vs Eficiencia:
Fig. Nº 11 Eficiencia vs Potencia Útil
Interpretación:
Podemos observar que los motores monofásicos con dos condensadores son
mucho más eficientes que los motores convencionales, aportando los 2 motores
una misma potencia útil, el factor económico también puede influir en esta
comparación, ya que naturalmente, el mejor motor es el más caro.
Se nota claramente la diferencia cuando se plasma gráficamente, se sabe que
mientras una máquina sea más eficiente, es mejor. Entonces el motor con dos
condensadores ofrece más energía al sistema, es por eso que estos tipos de
motores generalmente son para cargas mayores, es decir que éstos necesitan
mayor fuerza y así se obtenga el movimiento adecuado para que realice su
objetivo.

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Potencia Útil vs Corriente:
Fig. Nº 12 Corriente vs Potencia Útil
Interpretación:
Vemos que la corriente de operación de un motor monofásico con dos
condensadores en menor que la de un motor monofásico convencional, esta
diferencia se debe a la presencia del capacitor de marcha que posee una alta
capacitancia, para lograr el consumo mínimo de corriente.
Es muy importante no alterar el valor de la capacitancia especificada del
capacitor de marcha, ya que colocar un capacitor con valor de capacitancia por
arriba o debajo de la especificada puede causar una elevación en el consumo
de corriente y con seguridad causará un daño en el motor.
Cabe mencionar que cuando se consume menor corriente, es mejor. Por la
demanda en cuanto a los costos, aunque parezca poca la diferencia en cuanto
al consumo de corriente, a veces es indispensable tomar en cuenta porque el
motor puede estar funcionando muchas horas al día.

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Potencia Útil vs Factor de potencia:
Fig. Nº 13 Factor de potencia vs Potencia Útil
Interpretación:
El condensador de marcha también es responsable que en los motores
monofásicos con dos condensadores se ve una mejora del factor de potencia en
comparación con el factor de potencia de un motor monofásico convencional.
Haciendo hincapié, sabemos que cuando una máquina tiene un factor de
potencia que se acerca a 1, esta se convierte prácticamente a un consumo puro
de potencia activa. Pero los responsables de que esto ocurra son los
condensadores porque actúan como un pequeño banco que absorbe la potencia
reactiva, haciendo de que esta sea menor y así se obtenga un factor de
potencia corregido.

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6. APLICACIONES DE UN MOTOR DE 3HP:
 COMPRESORES: Un compresor es una máquina de fluido que está construida
para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados
compresibles, tal como lo son los gases y los vapores. Abren y cierran válvulas
que con el movimiento del pistón aspira/comprime el gas gracias a un motor
eléctrico incorporado. Es el compresor más utilizado en potencias pequeñas.
Fig. Nº 14 Comprensor
 MÁQUINAS DE PANADERIAS - LAMINADORAS: El motor cumple la
función de hacer rodar las láminas cortantes para hacer el corte necesario y
seccionar el molde del insumo.
Fig. Nº 15 Laminador

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 MÁQUINAS DE PANADERIAS - APLANADORAS:
Fig. Nº 16 Aplanadora
 CORTADORA DE MADERA - SIERRA ELÉCTRICA:
Fig. Nº 17 Sierra Eléctrica

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7. INSTALACION DE MOTOR MONOFÁSICO:
Siempre que se realiza una instalación de un motor, se deberá de tener la
certeza de que esté funcionando en óptimas condiciones. Cualquier motor en
general, contará con sus dispositivos de protección, la cual garantizará de
que en caso de que exista algún desperfecto, el sistema de protección actuará
inmediatamente previniendo daños irreversibles que puede ocurrir en un motor.
a) b)
Fig. Nº 18
Circuito Fuerza
En la Fig. Nº 18 a), la presencia de un interruptor permite el corte en carga del
motor. En los dos circuitos de potencia, el relé térmico protege al motor contra
sobrecargas. En los esquemas se omite la presencia de una protección contra
cortocircuitos, necesaria a instalar en cabecera, bien sea por medio de fusibles
o por un disyuntor automático. Se puede sustituir el relé térmico por un
disyuntor automático magneto térmico que cumpla las funciones de protección
contra cortocircuitos y contra sobrecargas ajustable al consumo nominal del
motor (comúnmente llamados guardamotores o protectores de motor), en cuyo
caso se instalaría en la cabecera de línea, antes del contactor. Nótese, en
cualquier caso, la necesidad de poner en serie dos de los tres polos del
protector de motor, imprescindible para su correcto funcionamiento de
protección térmica.

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Circuito de Control
Fig. Nº 18 b), se ha omitido una protección contra cortocircuitos del circuito de
control, necesaria individualmente o colectivamente para varios circuitos de
control, mediante fusibles o mediante aparatos magneto térmicos. El circuito de
control incluye pulsadores de paro y de marcha a distancia y pulsador eléctrico
de marcha local y paro local por pulsador mecánico que actúa sobre el mismo
relé térmico. Se puede instalar un pulsador de paro eléctrico o incluso pulsador
de paro de emergencia asociándolos en serie con los pulsadores de paro
existentes en este circuito.
8. CONCLUSIONES:
 En cuanto a la variedad de polos que puede existir en un motor eléctrico,
se sabe que cuanto mayor es el número de polos tanto menor es la
velocidad, y cuanto menor es el número de polos tanto mayor es la
velocidad.
 No todas estas técnicas de arranque están disponibles en toda la gama
de tamaños de motor. Es trabajo del ingeniero seleccionar el motor más
barato disponible que funcionará adecuadamente para cierta aplicación.
 Tanto el arrollamiento de trabajo como el de arranque están conectados
permanentemente en el circuito.
 El bobinado de trabajo es fabricado a base de un conductor de cobre
grueso aislado y de pocas vueltas.
 El bobinado de arranque es fabricado a base de conductor de cobre fino
aislado y de muchas vueltas.
 Los condensadores electrolíticos son usados en los motores como
condensadores permanentes para mejorar su eficiencia, disminuir la
corriente de operación, disminuir el ruido y mejorar el factor de potencia.
 Los condensadores con impregnación de aceite son usados como
capacitores de arranque para proveer el torque de arranque necesario,
para arrancar motores monofásicos de AC.
 El capacitor electrolítico es de elevada capacitancia 10 a 15 µF y de
operación intermitente, es decir, únicamente durante el proceso de
arranque del motor.
 Cuando alcanza aproximadamente el 75% de su velocidad de régimen, el
interruptor centrífugo desconecta el condensador electrolítico, dejando
únicamente en servicio el condensador de papel impregnado

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9. RECOMENDACIONES:
 Es muy importante no alterar el valor de la capacitancia especificada del
capacitor de marcha, ya que colocar un capacitor con valor de
capacitancia por arriba o debajo de la especificada puede causar una
elevación en el consumo de corriente y con seguridad causara un daño
en el motor.
 Se recomienda que para adquirir un motor, primero se debe de tener la
información necesaria para el uso, es decir que depende de la carga para
que este no se dañe en el uso.
 Siempre que ocurra una avería, se recomienda no manipularlas
directamente, estas deben de mandarse a repararlas ya sea por una
persona especialista.
 No debemos de manipular los condensadores cuando éstas se
encuentran fuera del motor, es decir que a veces uno piensa que por
que esta desconectado, los dispositivos no son nocivos. Esto es mentira
y muchas veces ocurren accidentes por no conocer, nos referimos a los
condensadores, estos almacenan energía y por más que el motor esté
apagado, estos mantienen esa energía que puede ser nociva para quien
trata de manipularlo.
10. BILIOGRAFIA:
 Manual Electrotécnico/Schneider Electric
 Guías de Máquinas Eléctricas II/Ing. Huber Murillo Manrique.
 http://www.metalcorte.com/portal/manager/ba/arquivos/monofasico%2
0de%20cap%20ESP.pdf
 http://spanish.emersonclimate.com/espanol/art-sp-capacitores.pdf
 http://www-app.etsit.upm.es/departamentos/teat/asignaturas/lab-
ingel/motores%20asincronos%20monofasicos.pdf
 Reparación de motores eléctricos/R.Rosenberg/séptima edición

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11. APÉNDICES Y ANEXOS:
Notas:
Dimensiones en mm.
Las informaciones contenidas en esta hoja están sujetas a modificaciones
sin previo aviso para valores garantizados remitirse a la fábrica “WEG”

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Universidad Nacional del Callao
Facultad de Ing. Eléctrica y Electrónica
Escuela Profesional Ing. Eléctrica
Arranque de motores monofásicos
Con condensadores
Curso : Liderazgo y Relaciones Humanas
Profesor : Ing. Vara Vicente Jesús
Integrantes :
- Goicochea NuñezHenry 062037F
- Sumire SumireJosafat 062513B
Turno : 01T
Ciclo : VII (2010 – B)
2010
CALLAO - PERU

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