Motor de Inducción de Jaula de Ardilla: Principio de Funcionamiento y Aplicaciones

Qué es un motor de inducción de jaula de ardilla

Un motor de inducción de jaula de ardilla de 3 fases es un tipo de motor de inducción trifásico que funciona basado en el principio del electromagnetismo. Se llama motor de «jaula de ardilla» porque el rotor dentro de él, conocido como «rotor de jaula de ardilla», se parece a una jaula de ardilla.

Este rotor es un cilindro de laminaciones de acero, con metal altamente conductor (normalmente aluminio o cobre) incrustado en su superficie. Cuando se pasa una corriente alterna a través de los devanados del estator, se produce un campo magnético giratorio.

Esto induce una corriente en el devanado del rotor, que produce su propio campo magnético. La interacción de los campos magnéticos producidos por los devanados del estator y del rotor produce un par en el rotor de la jaula de ardilla.

Una gran ventaja de un motor de jaula de ardilla es la facilidad con la que puede cambiar sus características de velocidad y par. Esto se puede hacer simplemente ajustando la forma de las barras en el rotor. Los motores de inducción de jaula de ardilla se utilizan mucho en la industria, ya que son confiables, de arranque automático y fáciles de ajustar.

Principio de funcionamiento del motor de inducción de jaula de ardilla

Cuando se da un suministro de 3 fases al devanado del estator, establece un campo magnético giratorio en el espacio. Este campo magnético giratorio tiene una velocidad que se conoce como velocidad síncrona.

Este campo magnético giratorio induce el voltaje en las barras del rotor y, por lo tanto, las corrientes de cortocircuito comienzan a fluir en las barras del rotor. Estas corrientes del rotor generan su campo magnético que interactuará con el campo del estator. Ahora el campo del rotor intentará oponerse a su causa, y por lo tanto el rotor comienza a seguir el campo magnético giratorio.

En el momento en que el rotor atrapa el campo magnético giratorio, la corriente del rotor cae a cero, ya que no hay más movimiento relativo entre el campo magnético giratorio y el rotor. Por lo tanto, en ese momento el rotor experimenta una fuerza tangencial cero, por lo que el rotor se desacelera por el momento.

Después de la desaceleración del rotor, el movimiento relativo entre el rotor y el campo magnético giratorio restablece, por lo tanto, la corriente del rotor se induce de nuevo. De nuevo, la fuerza tangencial para la rotación del rotor se restaura, y por lo tanto, de nuevo el rotor comienza a seguir el campo magnético giratorio, y de esta manera, el rotor mantiene una velocidad constante que es justo menor que la velocidad del campo magnético giratorio o la velocidad síncrona.

El deslizamiento es una medida de la diferencia entre la velocidad del campo magnético giratorio y la velocidad del rotor. La frecuencia de la corriente del rotor = deslizamiento × frecuencia de suministro

Construcción del motor de inducción de jaula de ardilla

Un motor de inducción de jaula de ardilla consta de las siguientes partes:

• Estator
• Rotor
• Ventilador
• Rodamientos

Estator

Consiste en un devanado de 3 fases con un núcleo y una carcasa metálica. Los devanados están colocados de tal manera que están eléctrica y mecánicamente a 120o de distancia del espacio. El devanado está montado en el núcleo de hierro laminado para proporcionar una trayectoria de baja reluctancia para el flujo generado por las corrientes de CA.

Rotor

Es la parte del motor que estará en rotación para dar salida mecánica a una cantidad determinada de energía eléctrica. La potencia nominal del motor se menciona en la placa de identificación en caballos de fuerza. Consiste en un eje, barras de cobre/aluminio cortocircuitadas y un núcleo.

El núcleo del rotor está laminado para evitar pérdidas de potencia por corrientes de foucault e histéresis. Los conductores están sesgados para evitar que se atoren durante la operación de arranque y proporcionan una mejor relación de transformación entre el estator y el rotor.

Ventilador

Un ventilador está conectado a la parte posterior del rotor para proporcionar intercambio de calor, y por lo tanto mantiene la temperatura del motor por debajo de un límite.

Rodamientos

Los rodamientos se proporcionan como base para el movimiento del rotor, y los rodamientos mantienen la rotación suave del motor.

Aplicación del motor de inducción de jaula de ardilla

Los motores de inducción de jaula de ardilla se utilizan comúnmente en muchas aplicaciones industriales. Son especialmente adecuados para aplicaciones en las que el motor debe mantener una velocidad constante, ser de arranque automático o hay un deseo de bajo mantenimiento.

Estos motores se utilizan comúnmente en:

• bombas Centrífugas
• accionamientos Industriales (por ejemplo,
• Sopladores y ventiladores grandes
• Máquinas herramientas
• Tornos y otros equipos de torneado

Ventajas del motor de inducción de jaula de ardilla

Algunas ventajas de los motores de inducción de jaula de ardilla son:

• Son de bajo costo
• Requieren menos mantenimiento (ya que no hay anillos deslizantes o cepillos)
• Buena regulación de velocidad (pueden mantener una velocidad constante)
• Alta eficiencia en la conversión de energía eléctrica a energía mecánica (mientras se ejecuta, no durante el arranque)
• Tienen una mejor regulación del calor (es decir, no se caliente tanto)
• Pequeño y ligero
• A prueba de explosiones (ya que no hay cepillos que eliminen los riesgos de chispas)

Desventajas del motor de inducción de jaula de ardilla

Aunque los motores de jaula de ardilla son muy populares y tienen muchas ventajas – también tienen algunas desventajas. Algunas desventajas de los motores de inducción de jaula de ardilla son:

• Control de velocidad muy pobre
• Aunque son energéticamente eficientes mientras funcionan a plena carga, consumen mucha energía al arrancar
• Son más sensibles a las fluctuaciones en el voltaje de alimentación. Cuando se reduce la tensión de alimentación, el motor de inducción consume más corriente. Durante las sobretensiones, el aumento de voltaje satura los componentes magnéticos del motor de inducción de jaula de ardilla
• Tienen una corriente de arranque alta y un par de arranque pobre (la corriente de arranque puede ser 5-9 veces la corriente a carga completa; el par de arranque puede ser 1.5-2 veces el par a plena carga)

Diferencia Entre la jaula de ardilla y el motor de inducción de Anillo colectando

Mientras que los motores de inducción de anillo colectando (también conocidos como motor de rotor enrollado) no son tan populares como los motores de inducción de jaula de ardilla, tienen algunas ventajas.

A continuación se muestra una tabla de comparación de motores de tipo jaula de ardilla vs rotor de herida:

	Motor De Jaula De Ardilla	Anillo Deslizante Del Motor
Costo	Bajo	Alta
Mantenimiento	Bajo	Alta
Control de velocidad	Baja	Buenas
la Eficiencia en el inicio	Baja	Buenas
la Eficiencia durante la operación	Buena	Buenos
La regulación de la temperatura	Buena	Buenos
En rush actual & par	Alto	Bajo

Clasificación del Motor de inducción de Jaula de Ardilla

NEMA (Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos) en Estados Unidos y IEC en Europa ha clasificado el diseño de los motores de inducción de jaula de ardilla en función de sus características de velocidad y par en algunas clases. Estas clases son Clase A, Clase B, Clase C, Clase D, Clase E y Clase F.

Diseño de clase A

1. A par de arranque normal.
2. Una corriente de arranque normal.
3. Deslizamiento bajo.
4. En esta clase, el par de arranque es siempre del 200 al 300 por ciento del par a plena carga y se produce con un deslizamiento bajo (es inferior al 20 por ciento).
5. Para esta clase, el par de arranque es igual al par nominal para motores más grandes y es aproximadamente el 200 por ciento o más del par nominal para motores más pequeños.

Diseño de clase B

1. Par de arranque normal,
2. Corriente de arranque inferior,
3. Deslizamiento bajo.
4. El motor de inducción de esta clase produce aproximadamente el mismo par de arranque que el motor de inducción de clase A.
5. El par de arranque siempre es mayor o igual al 200 por ciento del par de carga nominal. Pero es menor que la del diseño de clase A porque ha aumentado la reactancia del rotor.
6. De nuevo, el deslizamiento del rotor sigue siendo relativamente bajo (menos del 5 por ciento) a plena carga.
7. Las aplicaciones de diseño de clase B son similares a las del diseño A. Pero el diseño B se prefiere más debido a sus requisitos de corriente de arranque más bajos.

Diseño de clase C

1. Alto par de arranque.
2. Corrientes de arranque bajas.
3. Deslizamiento bajo a plena carga (menos del 5 %).
4. Hasta el 250 por ciento del par de carga completa, el par de arranque es de esta clase de diseño.
5. El par de arranque es inferior al de los motores de inducción de clase A.
6. En este diseño, los motores se construyen a partir de rotores de doble jaula. Son más caros que los motores de las clases A y B.
7. Los diseños de clase C se utilizan para cargas de par de arranque elevado (bombas cargadas, compresores y transportadores).

Diseño de clase D

1. En este diseño de motores de clase tiene un par de arranque muy alto (275 por ciento o más del par nominal).
2. Una corriente de arranque baja.
3. Un deslizamiento alto a plena carga.
4. De nuevo en esta clase de diseño, la alta resistencia del rotor desplaza el par máximo a una velocidad muy baja.
5. Incluso es posible a velocidad cero (100 por ciento de deslizamiento) que se produzca el par más alto en esta clase de diseño.
6. El deslizamiento a carga completa (generalmente es del 7 al 11 por ciento, pero puede llegar al 17 por ciento o más) en esta clase de diseño es bastante alto debido a la alta resistencia del rotor siempre.

Diseño de clase E

1. Par de arranque Muy Bajo.
2. Corriente de arranque Normal.
3. Deslizamiento bajo.
4. El compensador o el arrancador de resistencia se utilizan para controlar la corriente de arranque.

Diseño de clase F

1. Par de arranque bajo, 1,25 veces de par de carga completa cuando se aplica voltaje completo.
2. Corriente de arranque Baja.
3. Deslizamiento normal.