Barras delgadas o barras rotas son términos de falla comúnmente utilizados en motores con rotor de aluminio fundido. Tanto las barras delgadas como las barras rotas se refieren a las barras del rotor. En teoría, una vez que se determinan la forma de la ranura de perforación del rotor, la longitud del hierro y la pendiente de la ranura, las barras del rotor tienen una forma muy regular. Sin embargo, en el proceso de fabricación, diversas razones suelen provocar que las barras del rotor se tuerzan y deformen, e incluso que aparezcan agujeros de contracción en su interior. En casos graves, las barras pueden romperse.
Dado que el núcleo del rotor está hecho de punzones, el posicionamiento circunferencial se realiza mediante varillas ranuradas que se ajustan a los punzones durante el proceso de laminación. Una vez finalizado, las varillas ranuradas se extraen y se funden en aluminio con el molde. Si las varillas ranuradas y las ranuras están demasiado flojas, los punzones tendrán diferentes grados de desplazamiento circunferencial durante el proceso de laminación, lo que eventualmente provocará superficies onduladas en las barras del rotor, dientes de sierra en las ranuras del núcleo e incluso barras rotas. Además, el proceso de fundición de aluminio es también el proceso de solidificación del aluminio líquido que entra en las ranuras del rotor. Si el aluminio líquido se mezcla con gas durante el proceso de inyección y no se puede descargar correctamente, se formarán poros en cierta parte de las barras. Si los poros son demasiado grandes, también provocarán la rotura de las barras del rotor.
Expansión del conocimiento: ranura profunda y doble jaulamotores asíncronos
Del análisis del arranque del motor asíncrono de jaula de ardilla, se observa que, al arrancar directamente, la corriente de arranque es excesiva; al arrancar con tensión reducida, si bien la corriente de arranque se reduce, también se reduce el par de arranque. Según las características mecánicas artificiales de la resistencia en serie del rotor del motor asíncrono, se observa que aumentar la resistencia del rotor dentro de un cierto rango puede aumentar el par de arranque, y aumentarla también reduce la corriente de arranque. Por lo tanto, una mayor resistencia del rotor puede mejorar el rendimiento del arranque.
Sin embargo, cuando el motor funciona normalmente, se espera que la resistencia del rotor sea menor, lo que reduce la pérdida de cobre del rotor y mejora la eficiencia del motor. ¿Cómo puede el motor asíncrono de jaula tener una mayor resistencia del rotor al arrancar, y que esta disminuya automáticamente durante el funcionamiento normal? Los motores asíncronos de ranura profunda y de doble jaula logran este objetivo.
Ranura profundamotor asíncrono
La ranura del rotor del motor asíncrono de ranura profunda es profunda y estrecha, y la relación entre la profundidad y el ancho de la ranura suele ser de 10 a 12 o superior. Cuando la corriente fluye a través de las barras del rotor, el flujo de fugas interconectado con la parte inferior de las barras es mucho mayor que el flujo de fugas interconectado con la abertura de la ranura. Por lo tanto, si las barras se consideran como un conjunto de pequeños conductores divididos a lo largo de la altura de la ranura y conectados en paralelo, los conductores más cercanos a la parte inferior de la ranura tienen una reactancia de fuga mayor, y los más cercanos a la abertura de la ranura tienen una reactancia de fuga menor.
Cuando el motor arranca, debido a la alta frecuencia de la corriente del rotor, la reactancia de fuga de las barras del rotor es grande, por lo que la distribución de la corriente en cada conductor pequeño estará determinada principalmente por la reactancia de fuga. Cuanto mayor sea la reactancia de fuga, menor será la corriente. De esta manera, bajo la misma fuerza electromotriz inducida por el flujo magnético principal del entrehierro, la densidad de corriente cerca del fondo de la ranura en el conductor será muy pequeña, y cuanto más cerca de la ranura, mayor será. Este fenómeno se denomina efecto pelicular de la corriente. Es equivalente a la corriente que se comprime hacia la ranura, por lo que también se denomina efecto de compresión. El efecto pelicular equivale a reducir la altura y la sección transversal de la barra conductora, aumentando la resistencia del rotor y, por lo tanto, cumpliendo con los requisitos de arranque.
Cuando se completa el arranque y el motor funciona normalmente, la frecuencia de la corriente del rotor es muy baja, generalmente de 1 a 3 Hz, y la reactancia de fuga de las barras del rotor es mucho menor que la resistencia del rotor. Por lo tanto, la distribución de la corriente en los conductores mencionados estará determinada principalmente por la resistencia. Dado que la resistencia de cada conductor es igual, la corriente en las barras se distribuye uniformemente y el efecto pelicular prácticamente desaparece, por lo que la resistencia de las barras del rotor vuelve a su propia resistencia de CC. Se puede observar que, durante el funcionamiento normal, la resistencia del rotor del motor asíncrono de ranura profunda puede disminuir automáticamente, cumpliendo así con los requisitos de reducción de pérdidas de cobre del rotor y mejorando la eficiencia del motor.
Motor asíncrono de doble jaula
El rotor del motor asíncrono de doble jaula cuenta con dos jaulas: la superior y la inferior. Las barras de la jaula superior tienen una sección transversal menor y están hechas de materiales de mayor resistividad, como latón o bronce de aluminio, lo que les confiere una mayor resistencia. Las barras de la jaula inferior tienen una sección transversal mayor y están hechas de cobre, con una resistividad menor, lo que les confiere una resistencia menor. Los motores de doble jaula también suelen utilizar rotores de aluminio fundido. Es evidente que el flujo de fuga de la jaula inferior es mucho mayor que el de la superior, por lo que su reactancia de fuga también es mucho mayor.