LRA: Amperaje de Rotor Bloqueado

Cuando un motor eléctrico recibe energía, el rotor experimenta un pico transitorio de corriente conocido como Amperaje de Rotor Bloqueado (LRA, por sus siglas en inglés). Este pico inicial, que suele ser varias veces mayor que la corriente en estado estable del motor, se debe a la ausencia de la fuerza contraelectromotriz (EMF).

La EMF es un voltaje inducido por el rotor en movimiento, que se opone al voltaje aplicado y reduce la demanda de corriente. Sin embargo, cuando el rotor está detenido, esta fuerza de oposición no existe, lo que provoca un pico temporal en la corriente aplicada.

La magnitud del LRA está influenciada por diversos factores, como el diseño del motor, el voltaje de entrada y la carga. Los motores con configuraciones de bobinado más complejas, niveles de voltaje más altos o cargas más pesadas suelen presentar valores de LRA más elevados.

Sin embargo, la elección del motor adecuado depende de una comprensión profunda del Amperaje de Rotor Bloqueado. El motor debe ser lo suficientemente robusto para soportar la corriente de arranque sin sobrecalentarse ni presentar fallos.

Amperaje de Rotor Bloqueado en Dispositivos Monofásicos

LRA = 1000 * (kVA / HP) / V

Esta ecuación simplifica el cálculo del LRA utilizando especificaciones del motor como kVA, HP y voltaje. Proporciona una estimación de la corriente de arranque a voltaje nominal completo, siendo especialmente relevante cuando el dispositivo funciona con una fuente de alimentación estable.

Sin embargo, cuando un motor es alimentado por un generador, el pico de corriente inicial puede provocar una caída de voltaje temporal, conocida como hundimiento de voltaje. La mayoría de los electrodomésticos pueden tolerar caídas de hasta un 30%.

Por ejemplo, si el voltaje nominal de un aire acondicionado es de 120V, se espera que arranque con un voltaje mínimo de 120V * 0.7 = 84V. A este voltaje reducido en un 30%, el LRA real también disminuirá aproximadamente en la misma proporción.

Entendiendo el pico y la caída subsiguiente de corriente

Al conectarse a una fuente de alimentación de CA, un motor eléctrico puede conceptualizarse como un transformador con un devanado secundario en rotación. En el momento inicial del arranque, cuando el rotor está detenido, el motor se comporta como un transformador con su devanado secundario en cortocircuito. Esto provoca un pico de corriente tanto en el estator como en el rotor.

El descenso gradual de la corriente conforme el motor acelera se debe a la interacción de varios factores:

1. Aumento de la impedancia: A medida que el rotor gira, la impedancia del sistema aumenta, lo que limita la corriente que fluye a través del motor.
2. Interacción entre la inercia y la EMF: Conforme el rotor adquiere inercia, necesita menos corriente para mantener su movimiento, mientras que la EMF generada se opone al voltaje de entrada, reduciendo aún más la corriente.

La ausencia de inercia en el arranque es la causa del pico de corriente LRA. A medida que el motor gana velocidad y genera EMF, la corriente disminuye hasta alcanzar su valor normal de operación.

Diferencias entre Corriente de Rotor Bloqueado y Corriente de Arranque

Si bien ambas representan picos de corriente, difieren en su origen:

• Corriente de arranque: Ocurre únicamente durante el encendido del motor y es resultado de la ausencia de EMF y la baja impedancia del rotor estacionario.
• Corriente de rotor bloqueado: Puede ocurrir en cualquier momento de la operación del motor, si el rotor se bloquea debido a una sobrecarga, fallas mecánicas o pérdida de fase.

Si el rotor permanece bloqueado por mucho tiempo, la alta corriente puede provocar sobrecalentamiento y daños en el motor. Por ello, se utilizan dispositivos de protección como arrancadores y disyuntores.

Aplicaciones del Amperaje de Rotor Bloqueado

El LRA es un parámetro clave en diversas aplicaciones de ingeniería eléctrica:

Estimación de la Corriente de Cortocircuito

El LRA proporciona una aproximación de la corriente de cortocircuito que un motor puede inyectar en una falla del sistema eléctrico. Aunque es un evento transitorio, debe considerarse en los cálculos de protección y estabilidad.

Selección de Disyuntores

Conocer el LRA y el tiempo de aceleración del motor es crucial para seleccionar disyuntores adecuados. Estos deben permitir el paso de la corriente de arranque sin dispararse, pero también interrumpir el circuito si el LRA persiste más allá del tiempo permitido.

Por lo general, dimensionar el disyuntor al 250% de la corriente nominal es suficiente para evitar disparos indeseados. Sin embargo, motores con alta inercia pueden requerir un margen mayor.

Cálculo del Amperaje de Rotor Bloqueado

El Código Eléctrico Nacional (NEC) proporciona directrices para determinar el LRA en diferentes aplicaciones. Para motores de corriente alterna de ½ HP o más, la placa de características del motor indica una letra de código que representa el rango de kilovoltamperios (kVA) por caballo de fuerza. Esto permite calcular el LRA con precisión.

Si bien una regla empírica sugiere que el LRA es aproximadamente seis veces la corriente nominal, es recomendable consultar las tablas del NEC para evitar cálculos inexactos.

Conclusión

El conocimiento del LRA es valioso no solo para ingenieros eléctricos, sino también para técnicos y propietarios de equipos. Comprender su cálculo y significado permite tomar decisiones informadas sobre selección de motores, compatibilidad con arrancadores y dimensionamiento de generadores.