Rotor de jaula de ardilla en motores de inducción: funcionamiento, arranque y control

Resumen

El documento explica qué es el rotor de jaula de ardilla, la parte giratoria más común en los motores de inducción de corriente alterna, y cómo está construido con barras conductoras y anillos de cortocircuito. Describe su comportamiento durante el arranque y el par, el arranque a tensión reducida con sus ventajas y limitaciones, y el principio de funcionamiento como motor.

Puntos clave

El rotor de jaula de ardilla está formado por barras conductoras longitudinales de aluminio o cobre unidas en sus extremos por anillos de cortocircuito, sobre una base de láminas de hierro apiladas.
El campo magnético giratorio del estator induce corriente en las barras del rotor, produciendo el movimiento.
Al aumentar la velocidad desde el reposo, el deslizamiento disminuye y el par baja hasta alcanzar el par máximo.
El arranque a tensión reducida requiere menos corriente y ofrece un arranque más suave, con un par también menor.
El arranque directo solo conviene si la potencia del motor es débil frente a la red, si la máquina tiene un reductor que evita arranques bruscos o si se necesita un par de arranque elevado.
En funcionamiento, el rotor gira a una velocidad algo inferior a la de sincronismo del campo del estator.

Ponte a prueba

El Rotor de Jaula de Ardilla

Un rotor de jaula de ardilla es la parte rotativa usada comúnmente en un motor de inducción de CA. En su forma instalada, es un cilindro montado sobre un eje. Internamente, contiene barras conductoras longitudinales de aluminio o cobre con surcos, conectadas juntas en ambos extremos mediante anillos de cortocircuito (CC) que forman la estructura de la jaula. La base del rotor se construye de láminas de hierro apiladas. Los devanados inductores en el estator de un motor de inducción incitan al campo magnético a rotar alrededor del rotor. El movimiento relativo entre este campo y la rotación del rotor induce corriente eléctrica y un flujo en las barras conductoras.

Comportamiento y Par de Arranque

Suponiendo que un motor de inducción de jaula de ardilla se arranque con su voltaje nominal en los terminales, este desarrollará un par de arranque acorde que hará que aumente su velocidad. Al aumentar su velocidad a partir del reposo, disminuye su deslizamiento y su par disminuye hasta el valor en el que se desarrolle el par máximo.

Generador de Inducción y Métodos de Control

Arranque a Tensión Reducida

Respecto al generador de inducción y el sentido de giro, se considera el arranque del motor de inducción a tensión reducida:

Ventaja: Esto permite incrementar la velocidad del motor en pequeñas etapas, lo que resulta en una menor cantidad de corriente requerida que en el caso de un arranque tradicional. El par es también reducido, lo que resulta en un arranque más suave y fácil.
Desventaja: Solo es posible usar el arranque directo en los siguientes casos:
- La potencia del motor es débil con respecto a la de la red, para limitar las perturbaciones que provoca la corriente solicitada.
- La máquina accionada no requiere un aumento progresivo de velocidad debido a que posee un dispositivo reductor que impide el arranque brusco.
- El par de arranque debe ser elevado.

Funcionamiento como Motor

En el funcionamiento como motor, cuando se conecta a la corriente, la máquina empezará a trabajar girando a una velocidad un poco menor a la de sincronismo del campo magnético del estator. ¿Qué es lo que ocurre? Si observamos las barras del rotor, tenemos un campo magnético moviéndose respecto al rotor; esto induce una corriente muy elevada en las barras, que apenas ofrecen resistencia debido a que están en cortocircuito (CC) por los anillos finales.

Preguntas frecuentes

¿Qué es un rotor de jaula de ardilla?

Es la parte giratoria de un motor de inducción de CA, formada por un cilindro montado sobre un eje, con barras conductoras longitudinales unidas por anillos de cortocircuito.

¿De qué materiales están hechas las barras del rotor?

Las barras conductoras se fabrican de aluminio o cobre.

¿Cuál es la ventaja del arranque a tensión reducida?

Permite incrementar la velocidad en pequeñas etapas, con menor corriente requerida que en un arranque tradicional y un arranque más suave y fácil.