1. Presentación de la unidad didáctica:
En esta unidad didáctica, destinada a alumnos de 2º de Bachillerato de Tecnología
Industrial II, se pretenden mostrar de un modo interactivo los distintos elementos que
componen este tipo de motores eléctricos, tal vez los más utilizados hoy en día por el
ser humano.
Objetivos
Entender el funcionamiento de los motores eléctricos de jaula de ardilla, así
como sus propiedades principales.
Relacionar su principio de funcionamiento con los principios fundamentales del
magnetismo.
Conocer los distintos tipos de conexiones que puede tener este tipo de motores.
Saber en que modo puede controlarse su velocidad y que peculiaridades presenta
en el arranque.
Fuerza electromotriz
Cuando un conductor eléctrico de una determinada longitud L se movía dentro de un
campo magnético de inducción B, cortando consecuentemente las líneas de campo, se
generaba en dicho conductor una fuerza electromotriz ε.
En efecto se obtenía como ε = B.L.v, donde B viene dado en Teslas, L en metros y V en metros
por segundo, dando como resultado ε en voltios.
Partes de un motor de jaula de ardilla

2. Los motores de jaula de ardilla constan de dos partes
fundamentales:
El estátor, parte fija de la máquina, compuesta de una
serie de chapas magnéticas aisladas entre sí para evitar
la corrientes de Foucault, con una serie de ranuras
interiores en las que se alojan los debanados de Estátor de un motor de jaula de ardila
excitación, con un número de fases igual a las de la
corriente eléctrica a la que esté conectado el motor.
El rotor, parte móvil de la máquina, constituida por
unas barras de cobre o aluminio unidas en sus extremos
por un disco de idéntico material. Es importante hacer
notar que en este tipo de rotor no existen escobillas de
conexión que permitan la conexión del rotor con el
exterior, tal y como ocurre en el motor trifásico
asíncrono de rotor bobinado.
Rotor de motor de jaula de ardilla
En el momento del arranque estos motores poseen un par relativamente pequeño,
mientras que la intensidad absorbida de la red el elevada.
Campos magnéticos giratorios
Caso de estudio
La inducción magnética el estator del motor se desplaza de forma circular. Esa
velocidad de giro nos da la velocidad de sincronismo del motor n1, que es función
de la frecuencia f de la red eléctrica que alimenta el motor. La expresión que nos da el
valor de dicha velocidad de sincronismo es:
Como expresión general se suele modificar dividiendo esta formula entre el número
de pares de polos p que tenga el estator, obteniendo:
El campo magnético giratorio induce en el rotor fuerzas electromotrices, y debido a
que las barras que constituyen la jaula de ardilla forman un circuito cerrado, se generan
corrientes eléctricas que obligan al rotor a moverse en el sentido de giro del campo
magnético del estator. La velocidad de giro del rotor n2 es algo menor a la velocidad
de sincronismo n1(valores menores de un 5 % por lo general), dando lugar al concepto
de deslizamiento s:

3. ¿Qué ocurriría si el rotor girara exactamente a la misma velocidad que el campo
magnético del estator?
Si ambas velocidades fuesen iguales no se inducirían fuerzas electromotrices en los
devanados del rotor, porque no habría variación temporal del flujo en las espiras del
rotor, y no se induciría ningún tipo de corriente.
Cálculo de las distintas pérdidas.
La potencia absorbida o potencia de entrada en un motor asíncrono de jaula de
ardilla conectado a una línea de corriente trifásica viene dada por la expresión:
P = √3 . VL . IL . cosφ
donde VL es la tensión de línea, IL la intensidad e línea y cos φ el factor de potencia del
motor.
Las pérdidas en los devanados del rotor y el estator vendrán dadas por la expresión:
Pcu = m . If2. R
donde m es el número de fases de la red que alimenta al motor, If la intensidad de fase y
R el valor de la resistencia de dichos bobinados o
de la jaula de ardilla.
Además habrá que añadir las pérdidas en el
hierro Pfe debidas a los efectos de histéresis y a
las corrientes de Foucault y las pérdidas
mecánicas Pmec originas por los rozamientos.
Estos dos tipos de pérdidas son difíciles de
cuantificar en tanto que no corresponden a una
expresión matemática concreta.
Si restamos todas estas pérdidas de la potencia de entrada tendremos la potencia útil
Pu, que nos permite obtener el rendimiento de la máquina:
= Pu / P