Jaula de ardilla
Un rotor de jaula de ardilla es la
parte que rota usada comúnmente en un motor de inducción de corriente alterna. Un motor eléctrico con un rotor de jaula de ardilla también se llama
"motor de jaula de ardilla". En su forma instalada, es un cilindro montado en un eje. Internamente
contiene barras conductoras longitudinales de aluminio o de cobre con surcos y conectados
juntos en ambos extremos poniendo en cortocircuito los anillos que forman la
jaula. El nombre se deriva de la semejanza entre esta jaula de anillos, las
barras y la rueda de un hámster (ruedas probablemente
similares existen para las ardillas domésticas).
La base
del rotor se construye con láminas de hierro apiladas
Los devanados corriente inductores en el estator de un motor de inducción
incitan al campo
magnético a rotar alrededor del rotor. El movimiento relativo entre
este campo y la rotación del rotor induce eléctrica, un flujo en las barras
conductoras. Alternadamente estas corrientes que fluyen longitudinalmente en
los conductores reaccionan con el campo magnético del motor produciendo una fuerza que actúa tangente al rotor, dando por resultado un esfuerzo de torsión para dar vuelta al eje. En efecto, el rotor
se lleva alrededor el campo magnético, pero en un índice levemente más lento de
la rotación. La diferencia en velocidad se llama "deslizamiento" y aumenta con la carga.
IMAGEN 1
ESQUEMA DEL ROTOR JAULA DE ARDILLA
Funcionamiento
El núcleo
de hierro sirve para llevar el campo magnético a través del motor. En estructura y material
se diseña para reducir al mínimo las pérdidas. Las láminas finas, separadas por
el aislamiento de barniz, reducen las corrientes
parásitas que circulan resultantes de las corrientes de Foucault (en inglés, 'eddy
current').
El material,
un acero bajo
en carbono pero alto en silicio (llamado por ello acero
al silicio), con varias veces
la resistencia del hierro puro, en la reductora adicional. El contenido bajo de
carbono le hace un material magnético suave con pérdida bajas por histéresis.
El mismo
diseño básico se utiliza para los motores monofásicos y trifásicos sobre una
amplia gama de tamaños. Los rotores para trifásica tienen variaciones en la
profundidad y la forma de las barras para satisfacer los requerimientos del
diseño. Este motor es de gran utilidad en variadores de velocidad.
Por
norma, todos los motores están diseñados para operar en un ambiente con
temperatura no superior a 40 ºC y en una altura no superior a 1000 metros sobre
el nivel del mar. La instalación en cualquier ambiente por encima de estas condiciones
hará que el motor deba ser operado a una carga menor de la nominal.
Cortamente,
esto sucede porque las propiedades refrigerantes disminuyen. La vida útil de un
motor está principalmente en su devanado. Si la refrigeración es insuficiente,
el devanado se debilita y sufre daños severos. Generalmente, los motores jaula
de ardilla están refrigerados mediante aire. A mayor altitud sobre el nivel del
mar, el aire toma una densidad mayor y a una misma velocidad, se tendrá menor
flujo de aire. En cuanto a la temperatura ambiente, es necesario garantizar que
el motor no tendrá una elevación de temperatura tal que lo haga tener un
calentamiento por encima de su límite térmico (definido por su clase de aislamiento).
Clases de motores con rotor jaula
de ardilla
Clase A
Es un motor de jaula de ardilla normal o
estándar fabricado para uso a velocidad constante. Tiene grandes áreas de
ranuras para una muy buena disipación de calor, y barras con ranuras ondas en
el motor. Durante el periodo de arranque, la densidad de corriente es alta
cerca de la superficie del rotor; durante el periodo de la marcha, la densidad
se distribuye con uniformidad. Esta diferencia origina algo de alta resistencia
y baja reactancia de arranque,
Clase B
A veces
se les llama motores de propósito general; es muy parecido al de la clase A
debido al comportamiento de su deslizamiento-par. Las ranuras de su motor están
embebidas algo más profundamente que el los motores de clase A y esta mayor
profundidad tiende a aumentar la reactancia de arranque y la marcha del rotor.
Este aumento reduce un poco el par y la corriente de arranque.
CLASE C
Estos
motores tienen un rotor de doble jaula de ardilla, el cual desarrolla un alto
par de arranque y una menor corriente de arranque.
CLASE D
Los motores
comerciales de inducción de jaula de ardilla clase D se conocen también como de
alto par y alta resistencia.
Las barras
del rotor se fabrican en aleación de alta resistencia y se colocan en ranuras
cercanas a la superficie o están embebidas en ranuras de pequeño diámetro. La
relación de resistencia a reactancia del rotor de arranque es mayor que en lo
motores de las clases anteriores.
CLASE F
También
conocidos como motores de doble jaula y bajo par. Están diseñados
principalmente como motores de baja corriente, porque necesita la menor
corriente de arranque de todas las clases. Tiene una alta resistencia del rotor
tanto en su devanado de arranque como en el de marcha y tiende a aumentar la
impedancia de arranque y de marcha, y a reducir la corriente de marcha y de
arranque.
Aplicación del motor jaula de
ardilla
El motor
jaula de ardilla se encuentra en los artefactos eléctricos como:
Ø Ventilador
Ø Licuadora
Ø Secador de
cabello
Ø Bombas de
agua
Partes del rotor
Ø Anillos
Ø Eje
Ø Escobillas
Ø Bobinado
Ø Terminales
a resistencias de arranque
Ø Anillos: Destaca por el bajo ruido dinámico, la calidad de
contacto y una vida muy larga.
Ø Eje: Es un elemento constructivo destinado a guiar el
movimiento de rotación a una pieza o de un conjunto de piezas, como una rueda o
un engranaje. Un eje se aloja por un diámetro exterior al diámetro interior de
un agujero, como el de cojinete o un cubo, con el cual tiene un determinado
tipo de ajuste.
Ø Escobillas: Enfrente de los anillos se disponen unos bloques
de carbón, que mediante unos resortes, hacen presión sobre ellos para
establecer el contacto eléctrico necesario. Estos bloques de carbón se
denominan escobillas
Ø Bobinado: con una conexión en estrella interna y sus tres
terminales al exterior por medio de tres anillos colectores que realizan el
contacto por medio de escobillas.
Ø Terminales a resistencias de arranque: Este
motor tiene aplicación cuando se requiere reducir la intensidad de arranque con
buenas características de par inicial.
POR QUÉ EL MOTOR
JAULA DE ARDILLA
Dentro del universo de motores eléctricos, el
motor jaula de ardilla es el más común y de uso más generalizado por diversas
razones:
Ø Bajo costo Bajo mantenimiento Fácil de
adquirir
Ø Alto grado de protección
Ø Pocos componentes Robusto
Por carecer de chispas internas, puede
instalarse en ambientes de riesgo. Con el avance de la electrónica de potencia,
hoy en día es el motor más práctico para realizar aplicaciones en donde se
requiere variación de velocidad, llegando incluso a desplazar el motor de
corriente continua.
IMAGEN 2
DIAGRAMA DE CONEXIÓN
IMAGEN 3
IMAGEN 4
IMAGEN 5
Las normas
Existen dos normas bajo las cuales se fabrican los
motores.
IEC
Comisión Electrotécnica Internacional que es acogida por la gran mayoría de
países y especialmente los europeos
NEMA
Asociación Nacional de Fabricantes de Equipos Eléctricos.
Es una norma
nacional de Estados Unidos, pero es común en muchos países. Hay varias
diferencias en la construcción dependiendo de la norma, pero lo más
significativo es que mientras que las dimensiones según IEC son en milímetros,
según NEMA son en pulgadas. Por esta razón, la intercambiabilidad no es
inmediata.
Bibliografía
Theodore
wildy México 2007 máquinas electicas y sistema de potencia
eltemario.com