Il rotore a gabbia di scoiattolo o in corto circuito, che nel seguito chiameremo a gabbia, è caratterizzato da barre di alluminio, leghe di alluminio o rame distribuite uniformemente nelle cave e collegate frontalmente da anelli di corto circuito dello stesso materiale.
La figura sotto si riferisce ad un rotore a gabbia di alluminio pressofuso.
La tecnologia normalmente utilizzata dai principali costruttori prevede la pressofusione della gabbia in alluminio nelle cave di rotore nei motori fino a 50-100 kW, la fusione a gravità con centrifugazione nei motori di potenza superiore.
Con questo procedimento si ottiene il rotore a gabbia completo degli anelli di cortocircuito, delle alette di raffreddamento e di eventuali pioli per l'equilibratura.
Nei motori di grande potenza o per applicazioni particolari in termini di caratteristiche di avviamento e di rendimento si utilizza il rotore con barre in rame saldate agli anelli di cortocircuito con procedimento di saldatura in atmosfera di gas inerte.
Tipica dei rotori è l'inclinazione longitudinale delle cave per attenuare i disturbi dovuti ai campi armonici che si manifestano come coppie parassite e rumori. L'inclinazione relativa fra cave di tintore e di rotore è in genere di circa un passo di cava.
I rotori a gabbia si suddividono in diverse tipologie seconda della configurazione della gabbia: semplice, doppia gabbia, triplice gabbia, addensamento di corrente.
La fig. 1.1 riporta i lamierini rotorici delle diverse forme di gabbia sopra elencate.
I rotori a gabbia si suddividono in diverse tipologie seconda della configurazione della gabbia: semplice, doppia gabbia, triplice gabbia, addensamento di corrente.
La fig. 1.1 riporta i lamierini rotorici delle diverse forme di gabbia sopra elencate.
La gabbia semplice (vedi fig.1.1a), viene impiegata pei motori di piccola potenza fino a circa 15 kW in quanto presenta una correntedi avviamento elevata, dell'ordine di 6-8 volte la corrente nominale f anno eccezione i motori alimentati da convertitori statici ili frequenza (inverter) per i quali, al fine di ridurre le perdite addizionali dovute alle armoniche, è preferibile la gabbia semplice anche per potenze elevate.
Per le potenze superiori, al fine di limitare la corrente di avviamento a valori accettabili e di ottimizzare le caratteristiche di avvilimento, si usa la doppia gabbia, (fig. 1.1b e 1.1c). Essa è limitata da una gabbia esterna, vicina al traferro, di sezione circolare e da una interna rettangolare, trapezia o di altra forma più o meno allungala in senso radiale.
La gabbia esterna ha piccola sezione e quindi alta resistenza mentre la gabbia interna, di sezione più ampia, ha bassa resistenza
All'avviamento, essendo alta la frequenza del rotore ed elevata la reattanza della gabbia interna, la corrente tende ad addensarsi nella gabbia esterna.
A mano a mano che il motore accelera, la frequenza del rotore e la reattanza della gabbia interna diminuiscono e con ciò la distribuzione della corrente fra le due gabbie tende ad uniformarsi.
Siccome nel motore a doppia gabbia, come visto, la corrente del rotore passa, durante l'avviamento, per la gabbia esterna, questa viene chiamata gabbia di avviamento, mentre la gabbia interna viene chiamata gabbia di marcia, anche se durante la marcia entrambe le gabbie partecipano alla conduzione della corrente.
Con una scelta ottimale dei parametri di resistenza e reattanza di dispersione delle due gabbie si ottengono caratteristiche allo spunto favorevoli con alte coppie di spunto e di insellamento, basse correnti e buon funzionamento a regime in termini di capacità di sovraccarico e di fattore di potenza (cosfi).
Risultati analoghi si possono ottenere con il rotore ad addensamento di corrente caratterizzato da una gabbia semplice alta e stretta (fig. 1.1d). Il principio di funzionamento è il seguente: la distribuzione della corrente nella barra non è uniforme ma la densità di corrente è più elevata verso l'apertura della cava che non al fondo; per valori sufficientemente alti della frequenza della corrente e dell'altezza della barra la densità di corrente tende ad assumere verso il fondo della cava valore nullo.
La disuniforme distribuzione della corrente ha un duplice effetto: la resistenza apparente offerta dalla barra al passaggio della corrente è maggiore della resistenza ohmica; la reattanza di dispersione è minore di quella calcolata in assenza del fenomeno di addensamento.
Il rotore a triplice gabbia (fig. 1.1e) un tempo abbastanza diffuso per la possibilità di ottenere una corrente di spunto molto bassa, circa 4 volte la corrente nominale, è attualmente poco utilizzato per l'onerosità costruttiva e per l'elevato riscaldamento del pacco rotorico.
A mano a mano che il motore accelera, la frequenza del rotore e la reattanza della gabbia interna diminuiscono e con ciò la distribuzione della corrente fra le due gabbie tende ad uniformarsi.
Siccome nel motore a doppia gabbia, come visto, la corrente del rotore passa, durante l'avviamento, per la gabbia esterna, questa viene chiamata gabbia di avviamento, mentre la gabbia interna viene chiamata gabbia di marcia, anche se durante la marcia entrambe le gabbie partecipano alla conduzione della corrente.
Con una scelta ottimale dei parametri di resistenza e reattanza di dispersione delle due gabbie si ottengono caratteristiche allo spunto favorevoli con alte coppie di spunto e di insellamento, basse correnti e buon funzionamento a regime in termini di capacità di sovraccarico e di fattore di potenza (cosfi).
Risultati analoghi si possono ottenere con il rotore ad addensamento di corrente caratterizzato da una gabbia semplice alta e stretta (fig. 1.1d). Il principio di funzionamento è il seguente: la distribuzione della corrente nella barra non è uniforme ma la densità di corrente è più elevata verso l'apertura della cava che non al fondo; per valori sufficientemente alti della frequenza della corrente e dell'altezza della barra la densità di corrente tende ad assumere verso il fondo della cava valore nullo.
La disuniforme distribuzione della corrente ha un duplice effetto: la resistenza apparente offerta dalla barra al passaggio della corrente è maggiore della resistenza ohmica; la reattanza di dispersione è minore di quella calcolata in assenza del fenomeno di addensamento.
Il rotore a triplice gabbia (fig. 1.1e) un tempo abbastanza diffuso per la possibilità di ottenere una corrente di spunto molto bassa, circa 4 volte la corrente nominale, è attualmente poco utilizzato per l'onerosità costruttiva e per l'elevato riscaldamento del pacco rotorico.