¿Qué hay dentro? Un vistazo a la construcción del rotor de jaula de ardilla.

¿Se ha preguntado alguna vez qué hace girar un motor eléctrico? Una gran parte de varios motores eléctricos comunes es algo llamado rotor de jaula de ardilla. Parece curioso, ¿verdad? Pero es un elemento muy importante. En este breve artículo, estoy mosting probable que le diga todo acerca de la construcción y la construcción del rotor de jaula de ardilla. Vamos a echar un vistazo a lo que está hecho y exactamente cómo se pone juntos. Comprender esto nos ayuda a reconocer lo eficaces que son los trabajos con motores de inducción. ¡Créeme, es más fácil de lo que piensas, y es por eso que estos motores están casi en todas partes! Merece la pena leer este breve artículo porque descubrirá los secretos de una herramienta que impulsa gran parte de nuestro mundo.

¿Qué es exactamente un rotor en un motor de inducción?

En pocas palabras, el rotor es el componente giratorio de un motor de inducción. Piense en una peonza giratoria; el rotor se le parece, pero está dentro del motor. El rotor es una pieza clave que ayuda a transformar la energía eléctrica en energía mecánica. Este movimiento puede después realizar un trabajo, como girar un seguidor o hacer funcionar un equipo. El motor de inducción necesita este rotor giratorio para hacer su trabajo. El rotor se encuentra dentro del estator. El estator es la parte fija del motor de inducción. El rotor tiene generalmente una forma cilíndrica. Está montado en el eje del motor . Cuando el rotor gira, el eje gira también. Este eje después de que se une a lo que el motor está destinado a trasladar. Por lo tanto, el rotor es realmente el corazón de la acción en un motor de inducción. Reconocer el rotor es el primer paso para entender todo el motor de inducción. Varios tipos de motores de inducción hacen uso de un tipo específico de rotor.

¿Por qué lo llaman rotor "jaula de ardilla"?

¿Por qué el nombre de "rotor en jaula de ardilla"? Bueno, si se pudiera sacar el componente central del rotor y comprobar sus componentes conductores de electricidad por sí solos, sin duda se parecería un poco a una jaula. El tipo de jaula en la que podría correr una ardilla o un hámster. Esta "jaula" se construye a partir de barras conductoras que recorren la longitud del rotor. Estas barras están conectadas en ambos extremos por un anillo, llamado anillo final. Así, usted tiene estas barras idénticas y 2 anillos que las mantienen unidas. Esta estructura es la que da nombre al rotor de jaula de ardilla. Es un diseño básico pero extremadamente brillante. Este diseño de rotor de jaula es realmente típico en un motor de inducción de jaula de ardilla. Es un diseño robusto, lo que implica que es fuerte y dura mucho tiempo. El nombre básico realmente ayuda a la gente a imaginarse a qué se parece este componente del motor de inducción. El rotor gira, y este marco de la jaula es esencial para la forma en que funciona con el campo magnético del estator.

¿Cómo se fabrica exactamente el núcleo de un rotor de motor de inducción de jaula de ardilla?

El núcleo de una inducción de jaula de ardilla rotor del motor no es sólo una pieza maciza de metal. Estas láminas se llaman laminados . Piense en una baraja de cartas; el núcleo del rotor es así, pero con láminas de acero. Estas láminas de acero se apilan para formar la forma cilíndrica del núcleo del rotor. Hay una gran razón para este estilo de laminación. El uso de laminados ayuda a reducir las pérdidas de energía en el motor de inducción. Estas pérdidas son típicamente el resultado de algo llamado corrientes parásitas. Una corriente parásita es una corriente no deseada que puede fluir en el metal. Mediante el uso de láminas delgadas y aisladas , estas corrientes parásitas se mantienen poco. Esto hace que el motor de jaula de ardilla sea más eficiente. El núcleo del rotor también tiene puertos cortados en él. Estas ranuras en el rotor son donde irán las barras del rotor. Todo el edificio del rotor está pensado a fondo.

¿Qué son las barras del rotor y los anillos terminales en un rotor de jaula de ardilla?

Ahora vamos a hablar del componente "jaula" del rotor de jaula de ardilla. Las barras del rotor son barras conductoras muy importantes. Se colocan en las ranuras del núcleo del rotor de las que acabamos de hablar. Estas barras del rotor suelen ser de aluminio o, a veces, de cobre. El aluminio es común porque es ligero y realiza bien la energía eléctrica. Para motores más grandes, se pueden utilizar barras de cobre porque el cobre es un conductor mucho mejor. En cada extremo del núcleo del rotor, estas barras están unidas entre sí. Están conectadas por lo que llamamos anillos extremos o anillos de cortocircuito. Imagínese las barras como los componentes rectos de la jaula y los anillos extremos como los elementos circulares que las mantienen unidas. Estos anillos finales crean un camino eléctrico cerrado para que la corriente fluya a través de las barras del rotor. Así se completa la estructura de la "jaula". Las barras del rotor y los anillos extremos juntos crean el devanado del rotor, a pesar de que se ve muy diferente del devanado en espiral que se ve en un estator. Este es un componente clave de cómo funciona exactamente el motor de inducción de jaula de ardilla.

¿Cómo obtienen la corriente las barras del rotor en un motor de inducción?

Aquí es donde entra en juego la parte de "inducción" de un motor de inducción. Las barras del rotor en un rotor de jaula de ardilla no están unidas directamente a ningún tipo de fuente exterior de energía con cables, como lo está el bobinado del estator. En su lugar, la corriente en el rotor es "generada". Esto significa que es producida por un campo magnético alterado. El estator del motor de inducción tiene su propio bobinado . Cuando se suministra corriente alterna al devanado del estator , éste desarrolla un campo magnético giratorio . Este campo magnético giratorio del estator barre las barras del rotor. Dado que las barras del rotor son conductoras, esta zona cambiante genera una tensión en ellas. Dado que las barras del rotor están cortocircuitadas por los anillos extremos, esta tensión hace que fluya una corriente a través de las barras y los anillos. Esta corriente inducida en las barras del rotor crea entonces su propio campo magnético. Los dos campos electromagnéticos (del estator y del rotor) interactúan y hacen girar al rotor. Los anillos terminales completan el circuito del rotor. La velocidad del rotor será siempre un poco inferior a la velocidad del campo magnético giratorio; esta diferencia se denomina deslizamiento. Este deslizamiento es necesario para inducir la corriente.

¿Son todos los rotores de jaula de ardilla exactamente iguales? ¿Y los de doble jaula de ardilla?

Pero hay varios tipos. Uno de los más habituales es el rotor de jaula solitaria del que hemos estado hablando. Sin embargo, para algunos trabajos especiales, los ingenieros crearon algo llamado rotor de jaula de ardilla doble. Este tipo de rotor tiene 2 juegos de "jaulas" o devanados de rotor en el mismo núcleo de rotor. ¿Por qué dos jaulas? Bueno, un rotor de jaula de ardilla doble puede dar al motor de inducción un mejor par de arranque. El par de arranque es la presión de giro que tiene el motor cuando se pone en marcha por primera vez. Una jaula, normalmente la externa, está fabricada con un material de mayor resistencia. Esto contribuye a un buen par de arranque y limita la corriente de arranque. La jaula interior tiene menor resistencia, lo que beneficia el funcionamiento eficiente a velocidad regular con bajo deslizamiento. Así, un estilo de doble jaula de ardilla intenta obtener lo más efectivo de ambos globos. Este es un método inteligente para transformar exactamente cómo se comporta un motor de jaula de ardilla para diferentes trabajos. Esta clasificación del rotor permite diseños de motores de inducción aún más específicos.

¿Por qué está torcido el rotor en algunos motores de jaula de ardilla?

A menudo, cuando se echa un vistazo a un rotor de jaula de ardilla, se puede observar que las barras del rotor (y las ranuras del rotor en las que se encuentran) no son perfectamente paralelas al eje del motor. En su lugar, están ligeramente inclinadas, o "sesgadas". Hay un par de factores excelentes para hacer esto. Un factor principal para la inclinación es hacer que el motor de inducción funcione aún más suave y silenciosamente. Si las barras del rotor fueran rectas, podrían asociar los dientes del estator simultáneamente mientras el rotor gira. Esto puede provocar movimientos bruscos y aún más ruido. Inclinar las barras del rotor implica que entran en el campo electromagnético del estator de forma más gradual. Esto ayuda a reducir el ruido y las vibraciones. Otra ventaja de la inclinación es que puede impedir que el motor se "atasque" a determinadas velocidades (un fenómeno que suele denominarse "cogging"), especialmente durante el arranque del motor. También ayuda a ofrecer un par mucho más uniforme. Así pues, esa ligera inclinación en la construcción del rotor supone una gran diferencia en el rendimiento del motor de inducción.

¿En qué se diferencia un rotor de jaula de ardilla de un rotor bobinado o de un rotor de motor síncrono?

El rotor de jaula de ardilla es muy habitual, pero no es el único tipo de rotor que existe para un motor de inducción. Existe además algo llamado "rotor bobinado". Un rotor bobinado es diferente debido al hecho de que, en lugar de barras de rotor sólido , tiene bobinados reales en espiral , al igual que el devanado del estator . Estos devanados son después de que se conecta a los anillos colectores en el eje . Las escobillas se montan en estos anillos deslizantes, lo que permite conectar resistencias exteriores al circuito del rotor. Esto proporciona un mayor control sobre la velocidad del motor y el par de arranque. Por lo tanto, un motor de inducción de rotor bobinado proporciona más control de velocidad, pero es mucho más complejo y caro que un motor de inducción de jaula de ardilla. Después está el motor síncrono. El rotor de un motor síncrono también es muy diferente. Suele tener polos magnéticos definidos, ya sea mediante imanes permanentes o proporcionando CC a un devanado del rotor (de nuevo, normalmente con anillos colectores). El aspecto clave de un motor síncrono es que su rotor gira exactamente a la misma velocidad que el campo electromagnético giratorio del estator: funciona a un ritmo continuo sin ningún deslizamiento bajo una carga típica. El rotor de un motor de inducción de jaula de ardilla siempre tiene cierto deslizamiento. También un generador puede utilizar diseños similares a los rotores del motor, sin embargo su función es crear energía eléctrica. Un rotor de jaula de ardilla es más simple y más robusto que estos otros tipos de rotor.

¿Es el rotor la única parte secreta de un motor de inducción? (Un vistazo al estator).

Aunque en realidad nos hemos centrado mucho en el fantástico rotor de jaula de ardilla , es necesario tener en cuenta que un motor de inducción tiene una parte más muy integral: el estator . El rotor es la parte que gira, sí, pero el estator es la parte fija que rodea al rotor. El rotor descansa dentro del estator. El estator también está hecho de láminas para reducir las pérdidas por corrientes parásitas. Tiene su propio conjunto de bobinados hechos de cable aislado, normalmente de cobre. Cuando se conecta una fuente de CA trifásica (o monofásica para motores más pequeños) al bobinado del estator, se produce el campo electromagnético giratorio. Este campo es el que "genera" el existente en el rotor de jaula de ardilla y hace que se transforme. Así pues, el estator y el rotor colaboran como un equipo. El estator produce el campo mágico y el rotor responde a él. Ambos son necesarios para que el motor de inducción funcione. El armazón del motor sostiene el conjunto del estator y el rotor (que incluye el eje ). La interacción entre el campo magnético del estator y la corriente provocada en los conductores del rotor es el núcleo del funcionamiento de un motor de inducción.

¿Por qué es tan popular y fiable el motor de inducción de jaula de ardilla?

Lo principal es su sencilla y robusta construcción del rotor. El rotor de jaula de ardilla no tiene escobillas (a diferencia de algunos motores eléctricos de CC o motores de rotor bobinado), ni anillos colectores (a menos que se trate de un rotor bobinado especializado que a veces obtiene contrastes, pero el verdadero motor de inducción de jaula de ardilla no los tiene), ni contactos eléctricos móviles en el propio rotor. Esto lo hace realmente fiable e implica que necesita muy poco mantenimiento. Dado que la construcción del rotor es sencilla, utilizando barras y anillos terminales de aluminio o cobre robusto, también es más barato de fabricar. Estos motores de inducción de jaula de ardilla (especialmente los de inducción de jaula de ardilla trifásicos) son eficientes, pueden funcionar a una velocidad casi continua con diferentes cargas (aunque siempre hay algo de deslizamiento) y tienen un buen par de arranque para numerosos trabajos, especialmente si utilizan diseños como la jaula de ardilla doble. Pueden fabricarse en una importante serie de tamaños, desde los más pequeños hasta los más grandes. Esta combinación de precio asequible, alta fiabilidad y buen rendimiento es la razón por la que el motor de jaula de ardilla es un caballo de batalla en industrias de todo el mundo. El estilo del rotor es una parte importante de ese éxito. Este tipo de motor de inducción se puede instalar de muchas maneras. La ausencia de problemas de aislamiento para el devanado del rotor (ya que son sólo barras) también simplifica las cosas. Muchos motores eléctricos también pueden desarrollarse para el arranque a tensión reducida.