A T N A S L E D L A N O I C A N D A D I S R E V I N U
Reconocimiento de motores de rotor en cortocircuito
OBJETIVOS. - Que el alumno conozca el principio de funcionamiento de los motores asíncronos trifásicos de rotor en cortocircuito o de Jaula de ardilla. - Que el alumno reconozca las diferentes partes que conforman al motor mediante el mo ntaje y desmontaje del mismo, así como identificar los arranques que suceden en el motor.
Motor de Rotor en Cortocircuito (“Jaula de Ardilla”) El motor de rotor en cortocircuito es el de construcción más sencilla, de funcionamiento más seguro y de fabricación más económica. Su único inconveniente es de absorber una elevada intensidad en el arranque a la tensión de funcionamiento. Su constitución la podemos ver en la siguiente figura.
Sección del motor de Jaula de ardilla Las barras del devanado van conectadas a unos anillos conductores denominados anillos extremos. El bobinado así dispuesto tiene forma de jaula de ardilla.
a.- ROTOR:
El rotor se compone de tres partes fundamentales. La primera de ellas es el núcleo, formado por un paquete de láminas o chapas de hierro de elevada calidad magnética. La segunda es el eje, sobre el cual va ajustado a presión el paquete de chapas. La tercera es el arrollamiento llamado de jaula de ardilla, que consiste en una serie de barras de cobre de gran sección, alojadas en sendas ranuras axiales practicadas en la periferia del núcleo y unidas en cortocircuitos mediante dos gruesos aros de cobre, situados uno a cada extremo del núcleo. En la mayoría de los motores de fase partida el arrollamiento rotorico es de aluminio y esta fundido de una sola pieza.
b.- ESTATOR
El estator se compone de un núcleo de chapas de acero con ranuras semicerradas, de una pesada carcasa de acero o de fundición dentro de la cual esta introducido a presión el núcleo de chapas, y de dos arrollamientos de hilo de cobre aislado alojados en las ranuras y llamados respectivamente arrollamiento principal o de trabajo y arrollamiento auxiliar o de arranque. En el instante de arranque están conectados uno y otro a la red de alimentación; sin embargo, cuando la velocidad del motor alcanza un valor prefijado el arrollamiento de arranque es desconectado automáticamente de la red por medio de un interruptor centrífugo montado en el interior del motor.
c.- INTERRUPTOR CENTRIFUGO
El interruptor centrífugo va montado en el interior del motor. Su misión es desconectar el arrollamiento de arranque en cuanto el rotor ha alcanzado una velocidad predeterminada. El tipo más corriente consta de dos partes principales, una fija y otra giratoria. La parte fija está situada por lo general en la cara interior del escudo frontal del motor y lleva dos contactos, por lo que su funcionamiento es análogo al de un interruptor unipolar. En algunos motores modernos la parte fija del interruptor está montada en el interior del cuerpo del estator. La parte giratoria va dispuesta sobre el rotor.
El funcionamiento de un interruptor es el siguiente: mientras el rotor está en reposo o girando apoca velocidad, la presión ejercida por la parte móvil del interruptor mantiene estrechamente cerrados los dos contactos de la parte fija. Cuando el rotor alcanza aproximadamente el 75 % de su velocidad de régimen, la parte giratoria cesa de presionar sobre dichos contactos y permite por tanto que se separen, con lo cual el arrollamiento de arranque queda automáticamente desconectado de la red de alimentación.
Interruptor centrifugo.
En el momento del arranque del motor acoplado directamente a la red presenta un momento de rotación de 1,8 a 2 veces el de régimen, pero la intensidad absorbida en el arranque toma valores de 5 a 7 veces la nominal. Para facilitar el conexionado en la placa de bornes del motor, como en la figura de abajo, los extremos del bobinado inductor se disponen como se muestra en la figura de la derecha.
Placa de bornes de motor Trifásico
Distribución de los extremos de los bobinados en la placa de bornes y sus denominaciones
Su puesta en marcha se realiza de una forma simple y sencilla mediante un interruptor manual tripolar (figura posterior izquierda). Estos interruptores han de estar diseñados para la intensidad del motor (figura posterior derecha).
Arranque directo de un motor trifásico de forma manual
Interruptores trifásicos para distintas intensidades
El reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT) en su instrucción ITC-BT-47 regula la relación que debe existir entre las intensidades de arranque y plena carga de los motores alimentados desde una red pública de alimentación en función de su potencia. De dicha relación de proporcionalidad (figura posterior) se desprende que los motores de potencias superiores a 0.75 kW que no c umplan la relación de intensidades expuesta en la tabla, tendrán que disponer de un sistema de arranque que disminuya esta relación.
Tabla 1. Relación de intensidades de arranque y plena admisible en los motores de corriente alterna para su puesta en marcha según el REBT. La intensidad en el momento del arranque de motores que no cumpla esta relación puede hacer que salten las protecciones o bien perjudicar las líneas que los alimentan. Para evitar estos inconvenientes se disminuye la tensión en el periodo de arranque y con ello la intensidad, y una vez alcanzada la velocidad de régimen se conecta e l motor a su tensión nominal, con lo que se logra amortiguar la intensidad de arranque. Para conseguir esto se utilizan los siguientes procedimientos:
Arranque estrella triangulo ( )
El procedimiento más empleado para el arranque de motores trifásicos de rotor en cortocircuito (Jaula de Ardilla) con relaciones superiores a la expuesta en la tabla 1, cosiste en conectar con el motor en estrella durante el periodo de arranque y, una vez lanzado, conectarlo en triangulo para que quede conectado a la tensión nominal. Por ello, se hace necesario intercalar entre el motor y la línea un conmutador manual especial que realiza las conexiones de los extremos del bobinado del motor, sin realizar los puentes sobre la placa de bornes.
Par Motor: Momento de fuerza que ejerce un motor sobre el eje de transmisión de potencia. Par de Arranque: El que desarrolla el motor para romper la inercia y comenzar a girar. Par Nominal: El que produce el motor para desarrollar sus condiciones de trabajo.
Este conmutador posee 3 posiciones: la inicial de la desconexión, la siguiente que conecta los bobinados del motor en estrella y la terc era que conecta los bobinados en triangulo. La parada se hace de forma inversa, como se puede ver en el esquema de la figura.
Arranque estrella triangulo de un motor trifásico mediante arrancador manual.
En el mercado podemos encontrar distintos modelos de conmutadores y para distintas intensidades. En la siguiente figura vemos un arrancador estrella triangulo denominado de paquete.
Arrancador estrella triángulo manual Para poder utilizar este método, es ne cesario que el motor pueda funcionar en conexión tr iangulo a la tensión de la red. En consecuencia, cuando en el arranque lo conectamos en estrella, c ada fase queda sometida a una tensión √ menor que la línea y. por ende, la intensidad que circula por ella es también √ menor que si estuviese conectado en triángulo. Teniendo en cuenta que si lo conectáramos en triangulo la intensidad en la línea es √ mayor que de la fase, mientras que en estrella son iguales, resulta que el mismo motor arrancado en e strella consume una intensidad √ √ veces menor que si lo conectáramos en triangulo. Por esta misma razón, el momento de rotación también se r educe en un tercio.
Arranque mediante autotransformador.
Es un procedimiento que se utiliza para motores de gran potencia y consiste en intercalar e ntre la red de alimentación y el moto r de un autotransformador, como se ve de forma esquemática en la figura siguiente.
Arrancador de un motor trifásico mediante autotransformador
Este tiene distintas tomas de tensión reducida, por lo que, en el momento de arranque, al motor se le aplica la tensión menor disminuyendo la intensidad y se va elevando de forma progresiva hasta dejarlo conectado a la tensión de la red.
Arranque mediante resistencias en serie con el bobinado estatórico.
Es un procedimiento poco empleado que consiste en disponer un reóstato v ariable en serie con el bobinado estatorico. La prueba en marcha se hace con el reóstato al máximo de resistencia y se va disminuyendo hasta que el motor queda conectado a la t ensión de red. Su representación de forma esquemática la apreciamos en la siguiente figura.
Arrancador de un motor trifásico mediante autotransformador resistencias en serie con el estator
Para reducir la intensidad consumida por el motor de r otor en cortocircuito en el momento del arranque, siempre se recurre a disminuir la tensión aplicada en la puesta en marcha.
Un motor trifásico arrancado en estrella triangulo consume de la línea de alimentación una intensidad tres veces menor que si lo hace directamente triangulo.
RECOMENDACIONES -
Tiempo atrás (en la década de los 90 para ser exactos) había inconvenientes con este tipo de motor con respecto a que la velocidad no podía regularse, por lo que su accionamiento no era el deseado, pero en la actualidad existen en el mercado los variadores de velocidad electrónicos con los cuales se puede conseguir un control eficiente de la práctica en la totalidad de los parámetros del motor, tales como el par, la corriente absorbida y la velocidad de giro.
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Lo ideal en las ranuras del rotor en el motor de jaula de ardilla es que se fabriquen oblicuas respecto al eje para evitar de esta forma puntos muertos en la inducción electromagnética.
ANEXO
Bobinas y rotor jaula de ardilla
Sistema Encendido
