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Los motores de jaula de ardilla constan, fundamentalmente, de un rotor y un estator. El estator se compone de

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1 / 8 Estructura 1

Estructura 2

Funcionamiento 3

Respuesta de servicio: factor de potencia 4

Respuesta de servicio: arranque 5

Respuesta de servicio: carga 6

Aplicaciones 7

Placa de datos 8

Bloque de bornes

La denominación de «motor asíncrono» indica que la velocidad del rotor es menor que la del campo rotatorio (asíncrono = que no transcurre en completa correspondencia temporal).

Estos motores se diferencian entre sí por la estructura del rotor.

Existen los siguientes tipos:

Motores asíncronos con rotor de jaula de ardilla (véase la imagen) Motores asíncronos con anillos deslizantes

Los motores de jaula de ardilla constan, fundamentalmente, de un rotor y un estator. El estator se compone de

Carcasa Devanado

Paquete de chapas

El arrollamiento del estator se configura como un devanado de corriente trifásica. Los extremos iniciales y finales de los devanados salen de la carcasa para llegar al bloque de bornes. En todos los motores de corriente trifásica, el número de bobinas del estator es siempre un múltiplo de tres.

El rotor se compone de Eje

Rodamiento Núcleo del rotor Ventilador

El núcleo o paquete de chapas posee ranuras por las que se introducen las barras del rotor, que representan su devanado. En los dos extremos del paquete, estas barras están unidas a anillos por lo que se encuentran cortocircuitadas. El arrollamiento del rotor también recibe el nombre de devanado de jaula de ardilla.

Tanto el estator como el rotor se componen de chapas aisladas entre sí. Esto minimiza la aparición de corrientes parásitas.

2 / 8 Funcionamiento 1

Estructura 2

Funcionamiento 3

Respuesta de servicio: factor de potencia 4

Respuesta de servicio: arranque 5

Respuesta de servicio: carga 6

Aplicaciones 7

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Placa de datos 8

Bloque de bornes

El devanado de jaula de ardilla es la más sencilla forma de arrollamiento. En el momento de su activación se genera en el estator un campo giratorio. Dicho campo fluye a través del rotor, todavía en reposo, por lo que, debido a la modificación del flujo magnético, en la jaula de ardilla se genera una tensión de inducción.

Por su parte, en la jaula de ardilla, la corriente de inducción genera un campo magnético alrededor de las barras del rotor. Este se orienta como si su intención fuera la de inhibir el campo giratorio. Pero, dado que el rotor puede entrar en movimiento, esto se produce gracias al impulso que le proporciona el campo giratorio del estator, que genera entonces un par que actúa sobre el rotor.

Si el número de revoluciones del rotor aumenta, entonces su velocidad se aproxima a la del campo rotatorio.

De esta manera, la velocidad con que varía el flujo se reduce y, así, ocurre lo mismo con la tensión que se induce en el devanado del rotor. De esta manera también disminuye el par que impulsa el rotor. Si la velocidad del rotor alcanzara a la del campo giratorio, ya no se producirían modificaciones del flujo magnético en el rotor. En consecuencia, la tensión y la corriente de inducción, al igual que el par de giro, serían igual a cero. El motor permanecería entonces detenido.

Esta es la razón por la que el número de revoluciones n del rotor siempre es menor al número ns del campo giratorio. La diferencia entre los valores n y ns recibe el nombre de velocidad de deslizamiento Δn. El

deslizamiento s se indica en tantos por ciento en relación con el número de revoluciones del campo giratorio.

\[s = \frac{ n_s - n }{ n_s } \]

3 / 8 Respuesta de servicio: factor de potencia 1

Estructura 2

Funcionamiento 3

Respuesta de servicio: factor de potencia 4

Respuesta de servicio: arranque 5

Respuesta de servicio: carga 6

Aplicaciones 7

Placa de datos 8

Bloque de bornes

Los rotores de jaula de ardilla existen en forma de rotores de desplazamiento y de barras redondas La siguiente respuesta de servicio corresponde al rotor de barras redondas.

Estos rotores poseen una sección transversal redonda y una resistencia RL muy pequeña.En el momento de la activación se tiene la máxima tensión en el rotor y también su mayor frecuencia. Es por esto que, en dicho instante, la reactancia XL es muy elevada. La intensa corriente de arranque es, en su mayor parte, reactiva y no genera un par de giro.

Por lo tanto, los rotores de barras redondas poseen elevadas corrientes de arranque pero un débil par de arranque, puesto que el factor de potencia activa coseno de φ de la corriente es menor.

Si aumenta la velocidad del rotor, la tensión inducida en él y su frecuencia disminuye. De esta manera también desciende la reactancia XL. Dado que la resistencia óhmica RL es constante, aumenta el factor de potencia coseno de φ.

4 / 8 Respuesta de servicio: arranque 1

Estructura 2

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Funcionamiento 3

Respuesta de servicio: factor de potencia 4

Respuesta de servicio: arranque 5

Respuesta de servicio: carga 6

Aplicaciones 7

Placa de datos 8

Bloque de bornes

Las curvas características de par de giro trazadas (representadas en marrón en la animación) muestran los pares del motor en función de la velocidad durante la aceleración.

El par más reducido que aparece después de la puesta en marcha recibe el nombre de par mínimo MS durante el arranque. Por medio de determinados diseños, por ejemplo, números diferentes de ranuras en el estator y el rotor, o con barras de rotor colocadas en posición oblicua, es posible reducir la generación del par mínimo en cuestión.

Si aumenta el número de revoluciones también asciende del factor de potencia coseno de φ. Por lo tanto, también aumenta el par hasta alcanzar su valor mayor, el par de vuelco MK. Si la velocidad continúa en aumento, disminuye aún más la corriente inducida en el rotor (representada en rojo en la animación) y el valor del par de giro desciende.

Si se tiene el par asignado MN, el motor gira con la velocidad asignada o nominal nN.

5 / 8 Respuesta de servicio: carga 1

Estructura 2

Funcionamiento 3

Respuesta de servicio: factor de potencia 4

Respuesta de servicio: arranque 5

Respuesta de servicio: carga 6

Aplicaciones 7

Placa de datos 8

Bloque de bornes

La curva característica de carga trazada muestra el número de revoluciones del rotor en función del par de giro. Si se cuenta con la carga asignada, es decir, con el par nominal MN, el motor marcha con la velocidad asignada nN.

En el rango de operación, el número de revoluciones solo varía muy poco incluso ante la presencia de elevadas variaciones de la carga. En situación de subcarga la máquina llega a marchar en ralentí. En este caso, el motor gira casi con la velocidad nS del campo rotatorio.

En situación de sobrecarga la máquina llega al par de vuelco MK. Si, en este momento, se vuelve a

aumentar la carga, el número de revoluciones pasa a cero. El motor se detiene y los devanados se calientan.

Por esta razón, en la práctica, se emplean disyuntores de protección del motor u otros dispositivos de seguridad. Estos se ajustan de manera tal que desconecten la máquina ante corrientes demasiado elevadas con lo que se evita la fundición de los devanados.

6 / 8 Aplicaciones

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1

Estructura 2

Funcionamiento 3

Respuesta de servicio: factor de potencia 4

Respuesta de servicio: arranque 5

Respuesta de servicio: carga 6

Aplicaciones 7

Placa de datos 8

Bloque de bornes

Los motores con rotor de jaula de ardilla son las máquinas de más frecuente empleo. Presentan las siguientes ventajas:

Son sólidos

Obedecen a estándares Son económicos

Casi no necesitan mantenimiento

Pueden soportar elevadas cargas en tiempos breves Tienen bajos costes de fabricación

Se encuentran disponibles como accionamientos de alta eficiencia (η>95%)

Se emplean en la industria en calidad de accionamientos de grúas, ventiladores y bombas. En los talleres se los encuentra como accionamientos de máquinas herramienta, como es el caso de las sierras circulares, las fresadoras, los tornos y taladros.

Por lo demás, los rotores de jaula de ardilla también se utilizan en vehículos eléctricos.

7 / 8 Placa de datos 1

Estructura 2

Funcionamiento 3

Respuesta de servicio: factor de potencia 4

Respuesta de servicio: arranque 5

Respuesta de servicio: carga 6

Aplicaciones 7

Placa de datos 8

Bloque de bornes

En la placa de datos se encuentran los parámetros más importantes del motor. De la placa adjunta, perteneciente a un motor de 15 kW, se puede extraer la siguiente información:

1. El fabricante del motor es la empresa Lucas-Nülle GmbH.

2. Se trata de un motor de corriente trifásica para conexión a una red de alimentación también trifásica.

3. La frecuencia nominal es de 50 Hz.

4. Se trata de un motor normalizado con una potencia asignada o nominal correspondiente.

5. El número de fabricación es 12246-77.

6. El motor es apto para un funcionamiento permanente.

7. La potencia nominal entregada es de 15 kW.

8. El número de revoluciones asignado es de 2910 rpm. Se trata de una máquina asíncrona.

10. El factor de potencia coseno de φ es de 0,90.

11. Datos nominales de la máquina configurada en estrella: 400 V con 27,5 A.

13. Datos nominales de la máquina configurada en triángulo: 230 V con 47,8 A.

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17. La máxima temperatura del motor solo debe ascender a 180 °C.

18. Protección contra acumulación de polvo y contra salpicaduras de agua provenientes de todas las direcciones.

19. El peso del motor es de 127 Kg.

20. El motor guarda conformidad con la norma DIN 60034-1.

8 / 8 Bloque de bornes 1

Estructura 2

Funcionamiento 3

Respuesta de servicio: factor de potencia 4

Respuesta de servicio: arranque 5

Respuesta de servicio: carga 6

Aplicaciones 7

Placa de datos 8

Bloque de bornes

Los extremos iniciales y finales de cada devanado se conducen al bloque de bornes. Esto permite la configuración del motor en circuito estrella o triángulo.

U1 y U2 son las conexiones del primer devanado V1 y V2 son las conexiones del segundo devanado W1 y W2 son las conexiones del tercer devanado

En función del tipo de configuración, los conectores puente se montan entre cada una de las conexiones.

Un circuito estrella requiere el puenteado de W2, U2 y V2

Un circuito triángulo requiere el puenteado de U1 y W2, V1 y U2, además de W1 y V2

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