Rotor de Jaula de Ardilla: Estructura y Funcionamiento
Un rotor de jaula de ardilla es la parte rotatoria comúnmente utilizada 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 en ambos extremos mediante anillos que forman 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 (un flujo) en las barras conductoras. 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 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 desarrolla el par máximo.
Tipos de Rotores de Jaula de Ardilla
- Jaula Única: Rotores de jaula de ardilla normales con ranura única.
- Barra Profunda: Rotores de desplazamiento de corriente.
- Doble Jaula de Ardilla: Cuya barra está dividida en dos barras individuales que suelen estar eléctricamente aisladas.
- Jaula de Alta Resistencia: Con formas de ranura de un rotor de jaula de ardilla normal, pero con conductores de latón o de aleación de aluminio de alta resistencia.
Generador de Inducción (Asíncrono)
La velocidad de un generador asíncrono variará con la fuerza de giro (momento o par de torsión) que se le aplique. El hecho de que el generador aumente o disminuya ligeramente su velocidad si el par de torsión varía es una propiedad mecánica muy útil. Esto significa que habrá menor rotura y desgaste en la caja multiplicadora (menor par de torsión máximo). Esta es una de las razones más importantes para la utilización de generadores asíncronos, en lugar de generadores síncronos, en aerogeneradores directamente conectados a la red eléctrica.
Limitaciones del Generador de Inducción
Como generador, una máquina de inducción tiene varias limitaciones serias. Puesto que le falta un circuito de campo separado, un generador de inducción no puede producir potencia reactiva.
Aplicaciones Comunes
Se utiliza en molinos de viento y sistemas de recuperación de calor.
Motor Monofásico de Fase Partida
El motor monofásico de fase partida es un motor de inducción con dos bobinados en el estator: uno principal y otro auxiliar o de arranque. El motor de fase partida es uno de los distintos sistemas ideados para el arranque de los motores asíncronos monofásicos. Se basa en transformar, al menos durante el arranque, el motor monofásico en uno bifásico. El motor dispone de dos devanados, el principal y el auxiliar; además, lleva incorporado un interruptor centrífugo cuya función es la de desconectar el devanado auxiliar después del arranque del motor. El funcionamiento de este tipo de arranque se basa en que, en el momento del arranque, ambos devanados se hallan conectados a la red de alimentación. Cuando el motor ha alcanzado aproximadamente el 75% de su velocidad de régimen, el interruptor centrífugo se abre y deja fuera de servicio el arrollamiento de arranque; el motor sigue funcionando entonces únicamente con el arrollamiento de trabajo principal. La mayoría de los motores de fase partida son motores pequeños de caballaje fraccionario, tanto para 115 V como para 230 V en servicio monofásico. La gran desventaja de estos motores es que, por ser monofásicos, su campo magnético no rota; puesto que no hay campo magnético rotacional en el estator, un motor monofásico de inducción no tiene par de arranque inherente.
Pruebas de Motores de Inducción
Prueba en Vacío
La prueba en vacío de un motor de inducción mide las pérdidas rotacionales del motor y brinda información sobre su corriente de magnetización.
Prueba de Rotor Bloqueado
La prueba de rotor bloqueado se puede llevar a cabo en un motor de inducción para determinar los parámetros de su circuito. En esta prueba se bloquea el rotor para que no se pueda mover, se aplica un voltaje al motor y se miden el voltaje, la corriente y la potencia resultante.
Motor de Inducción Monofásico con Condensador de Arranque
Los motores de inducción monofásicos con condensador de arranque son motores superiores a los de fase partida. Disponen de dos devanados, uno auxiliar y otro principal. Sobre el devanado auxiliar se coloca un condensador en serie, cuya función es aumentar el par de arranque entre 2 y 4 veces el par normal. Como se sabe, el condensador desfasa la corriente en 90°, lo cual significa que el campo magnético del devanado auxiliar se adelanta 90° respecto al del principal.
Procedimiento de Prueba Bajo Carga
Prueba Bajo Carga de un Motor de Fase Partida
Para realizar la prueba bajo carga de un motor de fase partida, siga los siguientes pasos:
- Arrancar el motor de fase partida.
- Ajustar la fuente de tensión que alimenta al circuito de campo del generador de CC a 115 V.
- Ajustar la resistencia del reóstato de campo del generador de CC, de manera que en la armadura se estén generando una tensión de 100 V.
- Conectar una carga resistiva a los terminales de la armadura del generador de CC. El generador de CC actúa como carga del motor monofásico de fase partida y aumentará su frenado cuando entregue más potencia a la carga resistiva.
- Regular la carga resistiva para cada cambio de carga del motor, manteniendo 100 V constantes.
Comparativa y Diferencias Clave
Ventajas Relativas: Motor de Fase Partida vs. Motor de Inducción Trifásico
No existen ventajas directas de un motor de fase partida sobre un motor de inducción (trifásico) en términos de comparación general, debido a que no entran en un rango comparativo directo, ya que el motor de fase partida es monofásico, mientras que el motor de inducción (generalmente se refiere al trifásico) es trifásico. Cada uno tiene su ámbito de aplicación específico.
Importancia del Condensador de Arranque
La función del condensador de arranque en un motor es aumentar el par de arranque que este produce. Este condensador es utilizado solo durante el arranque y luego es puesto fuera de funcionamiento para que el motor opere normalmente. El condensador desfasa la corriente en el devanado auxiliar en 90°, lo cual significa que el campo magnético generado por el devanado auxiliar se adelanta 90° respecto al campo del devanado principal. Gracias a esto, el factor de potencia (FP) en el momento del arranque está próximo al 100%, ya que la reactancia capacitiva del condensador anula la reactancia inductiva.
Diferencias Clave: Motor de Fase Partida vs. Motor de Inducción de Jaula de Ardilla
- El motor de inducción de jaula de ardilla (comúnmente trifásico) es el tipo más robusto y ampliamente utilizado en la industria. Ofrece un buen par de arranque y alta eficiencia en su rango de operación.
- El motor de fase partida es una variante de motor de inducción monofásico. Aunque su diseño permite un par de arranque, su eficiencia es generalmente menor en comparación con los motores trifásicos de jaula de ardilla de potencia similar, y su aplicación se limita a cargas de menor potencia.
Es importante destacar que el término ‘motor de inducción de jaula de ardilla’ se refiere a la construcción del rotor y puede encontrarse tanto en motores monofásicos como trifásicos, aunque su asociación más común es con los motores trifásicos debido a su predominancia industrial.