Motor de inducción
Los motores eléctricos son máquinas que convierten la energía eléctrica en energía mecánica, y actualmente dominan la industria moderna. Son fáciles de usar, tienen un diseño básico y se presentan en muchas formas, lo que les permite tener éxito en casi todas las situaciones. Los motores eléctricos pueden funcionar con corriente continua (CC) o con corriente alterna (CA), y este artículo investigará un motor de CA específico conocido como motor de jaula de ardilla. Estos motores son un tipo específico de motor de inducción, que utilizan el efecto de inducción electromagnética para transformar la corriente eléctrica en energía rotativa (puede encontrar más información en nuestro artículo sobre motores de inducción). En este artículo se explican los principios de los motores de jaula de ardilla, cómo funcionan y para qué tipo de aplicaciones se utilizan. De este modo, los diseñadores podrán tomar decisiones informadas a la hora de elegir el motor adecuado.
Los motores de jaula de ardilla son una subclase de motores de inducción que aprovechan el electromagnetismo para generar movimiento. Se denominan motores de “jaula de ardilla” porque la forma de su rotor -el componente interior conectado al eje de salida- se parece a una jaula. Dos tapas circulares están unidas por las barras del rotor, sobre las que actúa el campo electromagnético (CEM) generado por el estator, o la carcasa exterior compuesta por láminas metálicas laminadas y bobinas de alambre. El estator y el rotor son las dos partes fundamentales de cualquier motor de inducción, y la jaula de ardilla es simplemente un método para aprovechar el efecto de inducción electromagnética. La corriente alterna que pasa por el estator crea una FEM que fluctúa con la frecuencia de la corriente alterna, que “gira” alrededor del rotor, induciendo campos magnéticos opuestos en las barras del rotor, provocando así el movimiento.
Motores de inducción de rotor bobinado
Los motores de inducción de jaula de ardilla se han utilizado sobre todo por su pequeña capacidad, ya que el par de arranque es menor que la corriente de arranque durante la puesta en marcha. Sin embargo, a medida que se desarrollan más motores de mediana y gran capacidad, también ha aumentado la demanda de mejoras en las características de rendimiento. En este estudio, se analizaron las características de arranque de los motores de inducción de jaula de ardilla en función de los materiales y las formas del rotor utilizando un método de elementos finitos para proporcionar datos de diseño adecuados para diferentes fines de uso y capacidades. Además, se completó el análisis combinando las ecuaciones electromagnéticas deducidas de las ecuaciones de Maxwell y las ecuaciones del circuito de estatores y rotores. Se introdujo un coordinador móvil para hacer girar el rotor durante el análisis, y los pares calculados mediante el método de elementos finitos se combinaron con las ecuaciones de movimiento para calcular la posición y la velocidad angular de los rotores en el momento siguiente, analizando así las características transitorias. Los resultados del análisis de las características transitorias se aplicaron a un motor de inducción trifásico de 4 polos y 5 CV para calcular el par de arranque, la velocidad y el ángulo de rotación de los rotores. En el modelo de referencia, los materiales y las formas de la ranura del rotor se cambiaron a cobre y cobre de silicio y a una ranura profunda, una ranura poco profunda y una ranura con forma de cuello largo.
Motor de corriente alterna
Los motores de jaula de ardilla son los motores de inducción más utilizados, pero su principal inconveniente es su escaso par de arranque debido a la baja resistencia del rotor. (El par de arranque es directamente proporcional a la resistencia del rotor). Pero aumentar la resistencia del rotor para mejorar el par de arranque no es aconsejable, ya que reducirá la eficiencia del motor (debido a más pérdidas de cobre). Ni siquiera se puede añadir una resistencia externa para el arranque, ya que las barras del rotor están permanentemente cortocircuitadas (la construcción de un rotor de jaula de ardilla está aquí). Estos inconvenientes se eliminan con un motor de doble jaula de ardilla, que tiene un alto par de arranque sin sacrificar la eficiencia.
Las barras de alta resistencia y baja reactancia se colocan en la jaula exterior, y las barras de baja resistencia y alta reactancia se colocan en la jaula interior. La jaula exterior tiene una alta “relación reactancia/resistencia”, mientras que la jaula interior tiene una baja “relación reactancia/resistencia”.
Al arrancar el motor, la frecuencia de la emf inducida es alta debido al gran deslizamiento (deslizamiento = frecuencia de la emf del rotor / frecuencia de alimentación). Por lo tanto, la reactancia de la jaula interior (2πfL, donde f = frecuencia de la emf del rotor) será muy alta, aumentando su impedancia total. Por lo tanto, en el arranque la mayor parte de la corriente fluye a través de la jaula exterior a pesar de su gran resistencia (ya que la impedancia total es menor que la de la jaula interior). Esto no afectará a la jaula exterior debido a su baja reactancia. Y debido a la gran resistencia de la jaula exterior el par de arranque será grande.
Motor de inducción monofásico
Los motores eléctricos son máquinas que convierten la energía eléctrica en energía mecánica, y actualmente dominan la industria moderna. Son fáciles de usar, tienen un diseño básico y se presentan en muchas formas, lo que les permite tener éxito en casi todas las situaciones. Los motores eléctricos pueden funcionar con corriente continua (CC) o con corriente alterna (CA), y este artículo investigará un motor de CA específico conocido como motor de jaula de ardilla. Estos motores son un tipo específico de motor de inducción, que utilizan el efecto de inducción electromagnética para transformar la corriente eléctrica en energía de rotación (puede encontrar más información en nuestro artículo sobre motores de inducción). En este artículo se explican los principios de los motores de jaula de ardilla, cómo funcionan y para qué tipo de aplicaciones se utilizan. De este modo, los diseñadores podrán tomar decisiones informadas a la hora de elegir el motor adecuado.
Los motores de jaula de ardilla son una subclase de motores de inducción que aprovechan el electromagnetismo para generar movimiento. Se denominan motores de “jaula de ardilla” porque la forma de su rotor -el componente interior conectado al eje de salida- se parece a una jaula. Dos tapas circulares están unidas por las barras del rotor, sobre las que actúa el campo electromagnético (CEM) generado por el estator, o la carcasa exterior compuesta por láminas metálicas laminadas y bobinas de alambre. El estator y el rotor son las dos partes fundamentales de cualquier motor de inducción, y la jaula de ardilla es simplemente un método para aprovechar el efecto de inducción electromagnética. La corriente alterna que pasa por el estator crea una FEM que fluctúa con la frecuencia de la corriente alterna, que “gira” alrededor del rotor, induciendo campos magnéticos opuestos en las barras del rotor, provocando así el movimiento.