Efecto de la resistencia del rotor.

Para tener una alta eficiencia y velocidad de operación relativamente constante se requieren valores bajos de Rr.. Pero para un par de arranque grande y corrientes de arranque pequeñas se deben tener valores relativamente grandes de resistencia en el rotor. Este problema para el proyectista se resuelve de dos maneras. La primera, requiere un rotor diferente al de jaula de ardilla. En un rotor devanado, labran ranuras en el rotor y allí se enrollan devanados trifásicos que se conectan a unos anillos rozantes que por medio de escobillas dejan disponibles los terminales de conexión al operario. Con un rotor devanado se puede maximizar el torque de arranque con resistencias externas y después retirarlas cuando el motor funciona en régimen normal. Sin embargo la máquina de rotor devanado es más costosa y requiere de más mantenimiento que el rotor jaula de ardilla.

La segunda alternativa es construir los rotores jaula de ardilla con dos barras, una delgadas cerca de la periferia del motor y otras más gruesas en el fondo. Con los primeros se tiene una resistencia relativamente grande y una inductancia de dispersión pequeña porque el espacio de aire cercano al rotor limita el flujo de fuga que circula a las corrientes de los conductores del rotor. Por consiguiente, los conductores delgados ofrecen buenas características de arranque pero son deficientes en marcha. Por otra parte, los conductores más gruesos y profundos tienen una resistencia más baja y una inductancia de dispersión más grande. Los rotores de este tipo brindan mejores

características de marcha pero, producen un par de arranque pequeño porque la gran inductancia predomina durante el arranque.

Fig 5-15 rotor jaula de arilla con dos jaulas.

Sin embargo, se pueden tener ambas características a la vez o más bien se pueden moldear los conductores a fin de tener una parte de gran resistencia y poca inductancia cerca de la superficie y una parte de poca resistencia y gran inductancia a mayor profundidad en el rotor.

Fig 5-16 tipos de barras en las jaula de ardilla.

5.14 Clases de diseño nema.

Los proyectistas pueden usar algunas de las formas de las barras conductoras y cada una de ellas le da al motor características diferentes cuando funcionan con carga o en el momento del arranque. Los constructores americanos de máquinas eléctricas establecieron la norma NEMA que agrupa algunas características en común que tienen los motores y creo unas categorías, así cualquier fabricante puede “matricular” sus motores en cada una de ellas y estas son:

- Diseño A. es considerado como un motor estándar y se puede aplicar en máquinas que necesiten una velocidad constante en plena carga. El motor puede ser arrancado a la tensión nominal. En este momento el motor puede desarrollar una torque de arranque entre 1.25 y 1.75 veces el torque nominal. La corriente de arranque esta entre 5 y 7 veces la corriente nominal. El deslizamiento a plena carga es menos del 5% porque la resistencia del devanado es baja. La regulación de velocidad está entre el 2% y 4%. En la construcción del motor las barras son colocadas cerca de la periferia del rotor con el fin de reducir la reactancia de

y posee altas aceleraciones. Se aplican típicamente en ventiladores, sopladores, bombas rotatorias.

- Diseño B, el motor bajo esta categoría es considerado como uno de propósito general y puede ser arrancado a tensión nominal. La resistencia del rotor de una máquina clase B es un poco más alta que la respectiva de la clase A, las barras son colocadas mas profundas en las ranuras que en los motores clase A. Por tal motivo la reactancia de dispersión es más alta y por tal razón el torque de arranque es un poco menor mientras que un aumento en la resistencia del rotor lo aumenta. Los dos cambios realizados anteriormente se compensan mutuamente de tal manera que el torque del motor clase A y clase B. la ganancia que se obtiene es que la corriente esta en 4.5 y 5.5 veces la corriente de carga. Al fin y al cabo los motores de clase A y clase B se remplazar entre si. La regulación de velocidad de un motor esta entre 3% y el 5 % .

- Diseño C, los motores clase c se fabrican con rotores de doble jaula y son diseñados a arrancarse a plena tensión. La jaula del rotor de alta resistencia limite la corriente de arranque 3.5 a 5 veces la corriente a plena carga. El torque de arranque esta entre 200% y 265% del torque a plena carga. la relación de velocidad esta entre el 4% y el 5% .este tipo de motor es usado en aplicaciones que requieren altos torques de arranque.

- Diseño D, el motor en esta categoría tiene una alta resistencia en el rotor de tal manera que puede desarrollar entre 250 y 300% del torque nominal. La alta resistencia en el rotor es creada por medio de aleaciones de alta resistencia para construcción de las barra del rotor además se reduce su sección transversal. Bajo diseño específico la corriente de arranque puede estar entre 3 y 8 veces la corriente nominal, la eficiencia de este tipo de motor es baja. La regulación de velocidad puede alcanzar el 10%.

- Diseño F, es también un motor de doble jaula este motor tiene un bajo torque en le momento de carga y toma la corriente de arranque mas baja de todos los motores. por otra parte el torque de arranque es 1.25 veces el torque nominal, mientras que la corriente de arranque esta entre 2 y 4 veces la corriente nominal. El regulación de velocidad esta sobre el 5%. Estos motores puede ser arrancados aplicando la tensión nominal. Estos motores son diseñados para remplazar los motores en la categoría clase B y son fabricados a tamaños superiores 25 hp.

- tiene un par de arranque normal pero tiene una corriente de arranque menor. Esta categoría tiene un deslizamiento en plana carga menor del 5%. Se aplican típicamente en ventiladores, sopladores, bombas rotatorias, ciertos transportadores, máquinas herramientas para cortar metales y maquinaria diversa.

- El diseño C tiene un par de arranque alto y una corriente de arranque relativamente pequeña; trabaja con deslizamiento bajo a potencia nominal. Esta los motores en esta categoría se aplican a máquinas que tengan una alto momento de inercia como: sopladores centrífugos grandes, volantes y tambores de trituración, arranque de bombas de embolo, compresores y transportadores. - El diseño D, tiene un par de arranque alto y su corriente de arranque es pequeña,

pero trabaja con un deslizamiento grande, cercan al 11% cuando trabaja a potencia nominal. Este tipo de motores se puede usar en máquinas que tengan un momento inicial grande y con cargas altas. Así como también para máquinas donde el par de arranque varía considerablemente a lo largo de un periodo de carga. Sus aplicaciones características son en prensas punzadoras, cizallas,

máquinas herramientas para conformar, grúas, malacates, montacargas, caballetes de bombeo en pozos petroleros.

- El diseño E, que no se encuentra, es un nuevo diseño NEMA para motores de gran eficiencia. El motor tiene una corriente de arranque grande.