Motor de anillos rozantes
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.
Fórmula del motor de inducción de jaula de ardilla
Un rotor de jaula de ardilla es la parte giratoria del motor de inducción de jaula de ardilla común. Está formado por un cilindro de láminas de acero, con conductores de aluminio o cobre incrustados en su superficie. En funcionamiento, el devanado no giratorio del estator está conectado a una fuente de alimentación de corriente alterna; la corriente alterna en el estator produce un campo magnético giratorio. El devanado del rotor tiene una corriente inducida por el campo del estator, como un transformador, salvo que la corriente en el rotor varía a la velocidad de rotación del campo del estator menos la velocidad de rotación física. La interacción de los campos magnéticos de las corrientes en el estator y el rotor produce un par en el rotor.
Los motores de inducción de jaula de ardilla están muy extendidos en la industria, en tamaños que van desde menos de 1 kilovatio (1,3 CV) hasta decenas de megavatios (decenas de miles de CV). Son sencillos, robustos y autoarrancables, y mantienen una velocidad razonablemente constante desde la carga ligera hasta la plena carga, fijada por la frecuencia de la fuente de alimentación y el número de polos del devanado del estator. Los motores más utilizados en la industria suelen tener tamaños de bastidor estándar IEC o NEMA, que son intercambiables entre fabricantes. Esto simplifica la aplicación y la sustitución de estos motores.
Aplicación del motor de inducción de jaula de ardilla
Un motor de inducción es el tipo más común de motor de CA cuando se conecta con un suministro trifásico conocido como motor de inducción de CA trifásico. El motor de inducción trifásico tiene dos partes principales que son el estator y el rotor. La construcción del estator en cualquier motor de inducción es casi la misma, sin embargo la construcción del rotor es diferente con respecto al tipo de motor.
El motor de inducción con rotor de jaula de ardilla se llama motor de inducción de jaula de ardilla. La razón para dar el nombre de “jaula de ardilla” es debido a la forma del rotor que se parece a una jaula de ardilla. La mayoría de las industrias prefieren utilizar el motor de jaula de ardilla, ya que es muy simple en la construcción y requiere un poco de mantenimiento. Vamos a discutir el funcionamiento, la construcción y las diferentes aplicaciones del motor de inducción de jaula de ardilla de 3 fases.
El estator consiste en un marco de acero que encierra el núcleo cilíndrico hueco del estator construido a partir de láminas apiladas. Estas láminas tienen un número de ranuras espaciadas uniformemente, proporcionando espacio para el devanado del estator. El devanado del estator trifásico se enrolla para un número determinado de polos según los requisitos de velocidad.
Piezas de motor de inducción de jaula de ardilla
Es posible que inmediatamente tenga la tonta imagen en su calor de una ardilla corriendo en una rueda como la fuente de la energía para su aire acondicionado, horno o bomba de calor. Por supuesto, el sistema de confort de su hogar no depende de la energía de las ardillas (ni de la energía de ningún otro animal aparte de los humanos que lo construyeron por primera vez), pero quizá le interese saber de qué hablan exactamente sus técnicos y por qué es importante.
Una jaula de ardilla se refiere a un tipo de motor de inducción de CA (corriente alterna, no de aire acondicionado), y a veces se llama rotor de jaula de ardilla. Cuando se conecta a un motor, el conjunto se denomina motor de jaula de ardilla.
La configuración de un rotor de jaula de ardilla es un cilindro que está montado en un eje, lo que hace que se parezca a la rueda que se encuentra en la jaula de un roedor. El rotor contiene barras de cobre o aluminio (las mismas barras por las que correría una ardilla si utilizara la rueda). Cuando el rotor gira, induce una corriente eléctrica en las barras conductoras de cobre/aluminio. Esta corriente reacciona entonces con el campo magnético del motor conectado al rotor, y esto produce el par necesario para girar el eje y hacer funcionar el motor. Básicamente, el rotor gira con el campo magnético cuando las barras conductoras interactúan con él.