Motor Jaula de Ardilla

Motor de Inducción Jaula de Ardilla

El motor Jaula de Ardilla reconocido por sus grandes ventajas en la industria y su aplicación en el accionar de maquinarias; es en general un motor eléctrico de tipo trifásico y asíncrono. Es Trifásico, debido a su alimentación eléctrica dado que es un sistema que comprende 3 fases de corriente alterna (AC); y a su vez es Asíncrono por su velocidad de giro, ya que no alcanza la velocidad del campo magnético, por tanto no hay sincronismo. Asimismo también se le conoce como Motor de Inducción de Normal, pues es utilizado en la mayoría de aplicaciones en comparación al Motor de Rotor Devanado con Anillos deslizantes; ambos constituyen dos diseños distintos para la construcción de motores eléctricos de inducción. [toc]

Estructura Principal y Proceso de funcionamiento

Como todo motor eléctrico cuenta con diversas partes, pero es el rotor el componente característico de un motor jaula de ardilla. Por otro lado puede consultar Partes de un motor Eléctrico para una vista general sobre las distintas partes que conforman un motor de tipo eléctrico. De todas formas es importante mencionar la presencia del Estator, es sin duda un componente principal en los motores eléctricos.

Estátor

Estructura cilíndrica fabricado con materiales de alta permeabilidad eléctrica para favorecer al flujo del sistema. El estator o inductor cuenta con una serie de devanados los cuales son conectados directamente a la corriente alterna trifásica de la fuente, para luego producir un campo magnético giratorio. La función principal del estátor es la de generar e inducir campo magnético al rotor.

Rotor

Es la parte móvil del motor de inducción. Desde su creación ha tomado el nombre de Rotor Jaula de Ardilla, debido a su particular forma ya que se asemeja a la de una pequeña jaula para ardillas. En su estructura básica presenta anillos en los extremos y barras alrededor de su eje. Las barras son conductores de corriente cortocircuitados por los anillos de cortocircuito. Este fenómeno generado en el rotor hace que el motor jaula de ardilla también sea denominado Motor de en Cortocircuito. Esta robusta estructura de forma cilíndrica cuenta con una serie de barras oblicuas en su diseño más elemental, estas suelen ser de aluminio o cobre. [caption id="attachment_216" align="aligncenter" width="1278"]

rotor con barras inclinadas[/caption] Ciertamente en otros diseños esta formado por un apilamiento de chapas delgadas aisladas entre sí. Estas laminas de acero forman una masa ferromagnética ideal para evitar perdidas de corriente. Rellenar el rotor de un material ferromagnético, el mismo que es utilizado para la fabricación del estator, da como resultado una inducción más fuerte. [caption id="attachment_183" align="aligncenter" width="954"]

rotor cubierto con aleación de aluminio[/caption] Para motores pequeños es común la presencia de rodamientos o rodajes en torno al eje del motor, en cambio en motores muy grandes estos rodamientos toman la forma de un disco delgado o plano. Su función es la de reducir considerablemente la fricción en el giro, de ahí su nombre técnico más especifico: el de cojinete de antifricción. [caption id="attachment_228" align="aligncenter" width="1119"]

motor jaula de ardilla[/caption] En conclusión el rotor de jaula de ardilla es inducido por el estator y su función es la de generar movimiento respecto al eje del motor, originando energía mecánica.

Ventajas del Motor Trifásico Jaula de Ardilla

Entre sus principales ventajas:

• Es un Producto Robusto, hecho con materiales resistentes garantizando un alto grado de protección.
• Pocos Componentes esto facilita el proceso de mantenimiento.
• Bajos Costos junto a la poca cantidad de componentes facilitan la posibilidad de fabricación.
• A nivel industrial es Económico, además de poseer un sencillo mantenimiento técnico, lo hace una buena opción para adquirir el producto como capital para fines empresariales u otros
• Es Compacto y de construcción simple.
• Velocidad Constante, no posee mecanismos de control.

A su vez tiene desventajas que lo llevaron a perfeccionarse a través de la reestructuración de su diseño inicial:

• Su Bajo Arranque al iniciar el movimiento, es decir su par de arranque es bajo, por consiguiente necesita una corriente de arranque relativamente alta para lograr una buena relación entre par e intensidad.
• No es posible regular la velocidad como en los motores de rotor bobinado.

Desarrollo Experimental

A fin de mejorar su rendimiento, el diseño del rotor jaula de ardilla ha sufrido ciertas remodelaciones así como otras disposiciones a la hora de su construcción.

• Un diseño de rotor con barras inclinadas u oblicuas; inclinar estas barras tras pruebas experimentales han presentado menos vibraciones(reducción del ruido) y mayor estabilidad con respecto a barras paralelas.
• Rotor de doble jaula, permite un mejor arranque.
• Rotor con ranuras profundas, constituido por conductores de cobre, ideal para motores de baja potencia.

El rotor con ranuras profundas es uno de los diseños más comunes en el sector industrial, estas rendijas son el producto de un apilamiento de chapas o laminaciones de acero, cuyo fin más importante es la de garantizar la productividad del motor ante la presencia de corrientes parásitas.

La baja eficiencia del motor es proporcional al incremento de corrientes parásitas

 Para la segunda década del siglo 21, un rotor jaula de ardilla con superficie de cobre se viene empleando en diversos proyectos por su alta eficiencia dejando de lado los rotores convencionales de aluminio. El proceso de fabricación viene desde finales del siglo pasado, pero hoy ya existen distintos modelos y sus respectivos moldes para la fundición y presión del cobre sobre el rotor. 

Bases Científicas del Motor Jaula de Ardilla

A nivel científico el Motor de Jaula de Ardilla cuenta con principios elementales para su funcionamiento. El campo magnético del estator induce voltaje dentro de las barras oblicuas del rotor. De acuerdo con la Ley de Faraday se induce una fuerza electromotriz en las barras, esta fuerza inducida genera una corriente que fluye sobre las barras; luego según la Ley de Lorentz al estar el conductor(barras) dentro de un campo magnético se producirá una fuerza de giro.  El estator induce un campo magnético hacia el rotor; luego el conjunto de fuerzas originadas en torno a las barras harán girar el rotor y este a su vez produce un movimiento de rotación sobre el eje. 

Aspectos Físicos

• Conectada la fuente de corriente alterna ingresa la energía eléctrica al estator y sale como energía mecánica por el rotor dando paso al fenómeno donde la Energía Eléctrica se transforma en Energía Mecánica.
• La característica asíncrona del motor de tipo jaula está presente todo el tiempo, ya que no logra alcanzar la velocidad del campo ejercido por el estátor, este fenómeno estudiado por Faraday permite la variación de campo en el rotor, la fuerza electromotriz y la corriente inducida sobre los conductores.
• En tanto que no es posible el sincronismo para su funcionamiento, la velocidad de giro en el rotor solo se encuentra unos puntos porcentuales por debajo de la velocidad de giro de campo en el Inductor. Este fenómeno es conocido como deslizamiento.
• Otro punto importante es mencionar que la pérdida de energía por el funcionamiento del motor se disipa en forma de calor; luego el motor entra en un proceso de refrigeración por parte de los ventiladores debido al calor disipado.

Aplicaciones del Motor Jaula de Ardilla

Los motores de inducción han gobernado el mundo industrial durante muchas décadas; sin embargo es el motor eléctrico de tipo Jaula de Ardilla el favorito de la industria.

• Máquinas de construcción, ideal por su robustez y resistencia a materiales como el cemento(ambientes polvosos).
• Bandas transportadoras y caminadoras.
• Grúas.
• Bombas centrífugas.
• Elevadoras de materiales de construcción.
• Prensas y cortadoras industriales.

--Informe 24(de 32) av. Nicolás Ayllon 

Profesor de Área: Omar Vilcapoma Poma . -- 

1- * Fernando Victorio Oliva Zevallos.  -- 

2- * Condori Masache Juan Manuel . -- 

3- * Baldeón Arbildo Jossep A. -- 

4- * Colca Bustos Ossmar Fausto .--

2020-2022