En este caso estaremos tratando sobre los
motores de jaula de ardilla.
Estos motores provienen de los motores
polifásicos de
inducción.
Suponiendo que un
motor
de inducción comercial de jaula de ardilla se haga arrancar con el
voltaje nominal de las terminales de línea de su estator desarrollará un
par de arranque que hará que aumente la
velocidad.
Al aumentar la velocidad a partir del reposo (100% de deslizamiento)
disminuye su deslizamiento y su par disminuye hasta que se desarrolla un
par máximo. Esto hace que la velocidad aumente todavía más, reduciéndose
en forma simultánea el deslizamiento y el par que desarrolla el motor de
inducción.
Los pares desarrollados al arranque y al
valor
de desplazamiento que produce el par máximo, en ambos exceden el par de
la carga, por lo tanto la velocidad del motor aumentará hasta que el
valor de desplazamiento sea tan pequeño que el par que se desarrolla se
reduzca a un valor igual al aplicado por la carga. El motor continuará
trabajando a esa velocidad y el valor de
equilibrio
del desplazamiento, hasta que aumente o disminuya el par aplicado.
La
característica
esencial que distingue a una máquina de inducción de los demás
motores
eléctricos es que las corrientes
secundarias son creadas únicamente por inducción.
Cuando se desarrolló por primera vez el rotor
de doble jaula de ardilla se creo tal variedad y adaptabilidad en el
diseño
de rotores para motores de inducción que ha llevado a diversas
características de curva deslizamiento - par. Al dar la proporción
correcta al devanado de doble jaula de ardilla, los fabricantes han
desarrollado numerosas variaciones del diseño del rotor de vaciado o
normal único. Estas variaciones tienen por consecuencia pares de
arranque mayores o menores que el diseño normal y también menores
corrientes de arranque.
Para distinguir entre diversos tipos
disponibles, la National Eléctrical Manufacturers Association (NEMA) ha
desarrollado un
sistema
de identificación con letras en la cual cada tipo de motor comercial de
inducción de jaula de ardilla se fabrica de acuerdo con determinada
norma de diseño y se coloca en determinada clase, identificada con una
letra. Las propiedades de la
construcción
eléctrica y
mecánica
el rotor, en las cinco clases NEMA de motores de inducción de jaula de
ardilla, se resume en la siguiente tabla:
Tabla 1 características de los motores
comerciales de inducción de jaula de ardilla de acuerdo con la
clasificación en letras NEMA.
*Los voltajes citados son para el voltaje
nominal en el arranque.
MOTORES DE INDUCCION DE JAULA DE ARDILLA CLASE
A
El motor clase A es un motor de jaula de
ardilla normal o estándar fabricado para uso a velocidad constante.
Tiene grandes áreas de ranuras para una muy buena disipación de
calor,
y barras con ranuras
ondas
en el motor. Durante el periodo de arranque, la
densidad
de corriente es alta cerca de la superficie del rotor; durante el
periodo de la marcha, la densidad se distribuye con uniformidad. Esta
diferencia origina algo de alta
resistencia
y baja reactancia de arranque, con lo cuál se tiene un par de arranque
entre 1.5 y 1.75 veces el nominal ( a plena carga). El par de arranque
es relativamente alto y la baja resistencia del rotor producen una
aceleración bastante rápida hacia la velocidad nominal. Tiene la mejor
regulación de velocidad pero su corriente de arranque varía entre 5 y 7
veces la corriente nominal normal, haciéndolo menos deseable para
arranque con línea, en especial en los tamaños grandes de corriente que
sean indeseables.
Motores de inducción de jaula de ardilla clase
B
A los motores de clase B a veces se les llama
motores de propósito general; es muy parecido al de la clase A debido al
comportamiento
de su deslizamiento-par. Las ranuras de su motor están embebidas algo
más profundamente que el los motores de clase A y esta mayor profundidad
tiende a aumentar la reactancia de arranque y la marcha del rotor. Este
aumento reduce un poco el par y la corriente de arranque.
Las corrientes de arranque varían entre 4 y 5
veces la corriente nominal en los tamaños mayores de 5 HP se sigue
usando arranque a voltaje reducido. los motores de clase B se prefieren
sobre los de la clase A para tamaños mayores.
Las aplicaciones típicas comprenden las
bombas
centrífugas de impulsión, las
máquinas
herramientas
y los sopladores.
MOTORES DE INDUCCION DE JAULA DE ARDILLA CLASE
C
Estos motores tienen un rotor de doble jaula de
ardilla, el cual desarrolla un alto par de arranque y una menor
corriente de arranque.
Debido a su alto par de arranque, acelera
rápidamente, sin embargo cuando se emplea en grandes cargas, se limita
la disipación térmica del motor por que la mayor parte de la corriente
se concentra en el devanado superior.
En condiciones de arranque frecuente, el rotor
tiene tendencia a sobre calentarse se adecua mejor a grandes cargas
repentinas pero de tipo de baja inercia.
Las aplicaciones de os motores de clase C se
limitan a condiciones en las que es difícil el arranque como en bombas y
compresores
de pistón
MOTORES DEINDUCCION DE JAULA DE ARDILLA CLASE D
Los motores comerciales de inducción de jaula
de ardilla clase D se conocen también como de alto par y alta
resistencia.
Las barras del rotor se fabrican en aleación de
alta resistencia y se colocan en ranuras cercanas a la superficie o
están embebidas en ranuras de pequeño diámetro. La relación de
resistencia a reactancia del rotor de arranque es mayor que en lo
motores de las clases anteriores.
El motor está diseñado para
servicio
pesado de arranque, encuentra su mayor aplicación con cargas como
cizallas o troqueles, que necesitan el alto par con aplicación a carga
repentina la regulación de velocidad en esta clase de motores es la peor.
MOTORES DE INDUCCIÓN DE JAULA DE ARDILLA DE
CLASE F
También conocidos como motores de doble jaula y
bajo par. Están diseñados principalmente como motores de baja corriente,
porque necesita la menor corriente de arranque de todas las clases.
Tiene una alta resistencia del rotor tanto en su devanado de arranque
como en el de marcha y tiende a aumentar la impedancia de arranque y de
marcha, y a reducir la corriente de marcha y de arranque.
El rotor de clase F se diseño para remplazar al
motor de clase B. El motor de clase F produce pares de arranque
aproximadamente 1.25 veces el par nominal y bajas corrientes de arranque
de 2 a 4 veces la nominal. Los motores de esta clase se fabrican de la
capacidad de 25 hp para servicio directo de la línea. Debido a la
resistencia del rotor relativamente alta de arranque y de marcha, estos
motores tienen menos regulación de voltaje de los de clase B, bajan
capacidad de sobrecarga y en general de baja
eficiencia
de funcionamiento. Sin embargo , cuando se arrancan con grandes cargas,
las bajas de corrientes de arranque eliminan la necesidad de equipo para
voltaje reducido, aún en los tamaños grandes.
CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES DE INDUCCIÓN DE
JAULA DE ARDILLA DE ACUERDO CON EL ENFRIAMIENTO Y EL
AMBIENTE
DE TRABAJO.
Los motores comerciales de inducción de jaula
de ardilla, y en general todos lo motores eléctricos , se pueden
clasificar también de acuerdo con el ambiente en que funcionan, sí
también como en los
métodos
de enfriamiento.
La
temperatura
ambiente juega un
papel
importante en la capacidad y
selección
del tamaño de armazón para una dínamo, parte importante del motivo es
que la temperatura ambiente influye en la elevación permisible de
temperatura por sobre los 40º C normales. Por ejemplo una dínamo que
trabaje a una temperatura ambiente de 75º C empleando aislamiento clase
B tiene un aumento permisible de temperatura de tan solo 55º C. Si
trabajara a su temperatura ambiente normal de 40 º C se podría permitir
un aumento de temperatura de 90º C, sin dañar su aislamiento.
También se hizo notar que la hermeticidad de la
máquina afecta a su capacidad. Una máquina con una armazón totalmente
abierta con un ventilador interno en su eje, permite un fácil paso de
aire
succionado y arrojado. Esta caja origina una temperatura final de
trabajo en los devanados, menor en comparación que la de una máquina
totalmente cerrada que evita el intercambio de aire con el exterior.
Esto da como resultado que existe una
clasificación de los motores por el tipo de carcaza.
TIPOS DE ENVOLVENTES O CARCAZAS.
La NEMA reconoce los siguientes:
- carcaza a prueba de
agua.
Envolvente totalmente cerrada para impedir que entre agua aplicada
en forma de un chorro o manguera, al recipiente de aceite y con
medios
de drenar agua al interior. El medio para esto último puede ser una
válvula de retención o un agujero machuelado en la parte más
inferior del armazón, para conectar un tipo de drenado.
- carcaza a prueba de ignición de polvos.
Envolvente totalmente cerrada diseñada y fabricada para evitar que
entren cantidades de polvo que puedan encender o afectar
desempeño
o capacidad.
- carcaza a prueba de explosión. Envolvente
totalmente cerrada diseñada y construida para resistir una explosión
de un determinado
gas
o vapor que pueda estar dentro de un motor, y también para evitar la
ignición de determinado gas o vapor que lo rodee, debido a chispas o
llamaradas en su interior.
- carcaza totalmente cerrada envolvente que
evita el intercambio de aire entre el interior y el exterior de ella
pero que no es lo suficiente mente cerrada para poderla considerar
hermética al aire.
- carcaza protegida al temporal. Envolvente
abierta cuyos conductos de ventilación están diseñados para reducir
al mínimo la entrada de lluvia o nieve y partículas suspendidas en
el aire, y el acceso de estas en las partes eléctricas.
- carcaza protegida. Envolvente abierta en
la cual todas las aberturas conducen directamente a partes vivas o
giratorias, exceptuando los ejes lisos del motor, tienen tamaño
limitado mediante el diseño de partes estructurales o parrillas
coladeras o metal desplegado etc. Par< evitar el contacto accidental
con las parte vivas
- Carcaza a prueba de salpicaduras.
Envolvente abierta en la que las aberturas de ventilación están
fabricadas de tal modo que si caen partículas de sólidos o gotas de
líquidos a cualquier ángulo no mayor de 100º con la vertical no
puedan entrar en forma directa o por choque de flujo por una
superficie horizontal o inclinada hacia adentro.
- Carcaza a prueba de goteo envolvente
abierta en que las aberturas de ventilación se construye de tal modo
que si caen partículas sólidas o gotas de líquido a cualquier ángulo
no mayor de 15º con la vertical no pueda entrar ya sea en forma
directa o por choque y flujo por una superficie horizontal o
inclinada hacia adentro.
- Carcaza abierta envolvente que tiene
agujeros de ventilación que permiten el flujo de aire externo de
enfriamiento sobre y alrededor de los devanados de la máquina.
El
costo
y el tamaño de los motores totalmente cerrados es mayor que el de los
motores abiertos, de la misma
potencia
y ciclo de trabajo y elevación sobre la temperatura ambiente.
