Bobinado Motores - Presentation Transcript

1. REBOBINADO DE MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA 2. El proceso de rebobinado comienza anotando todos los datos del mismo o Número de polos, número de fases, número de ranuras o Diámetro del conductor, número de espiras, forma de las cabezas de las

bobinas, clase de aislamiento. o Cuidado con los tornillos y las tuercas

3. Se prepara el estator para recibir las bobinas o En cada ranura se coloca un aislamiento entre los conductores de la

bobina y el circuito magnético o El material utilizado dependerá de la clase de aislamiento del motor

4. Se observa un detalle del aislamiento del fondo de ranura y del cierre 5. Construcción de las bobinas o La construcción de las bobinas depende del tipo de bobinado utilizado o Este es un ejemplo de bobinado concéntrico con tres bobinas por grupo.

6. La construcción de las bobinas se realiza con una máquina bobinadora o La forma de los distintos moldes utilizados depende del tipo de bobinado

adoptado 7. Disposición de las bobinas para distintos tipos de bobinados o a) Bobinados concéntricos, los conductores activos de una fase son unidos

por cabezas concéntricas o b) Bobinados excéntricos, los conductores son unidos por cabezas que

resultan todas iguales 8. Introducción de la bobina en la ranura 9. Una vez introducida la bobina en la ranura se cierra con un aislante en forma

de cuña 10.Se aislan los grupos de bobinas por medio de un cartón (presspan) a la medida 11.Amarre de las bobinas o Se pasa la cinta por cada una de las ranuras del estator, primero por la

parte donde no hay empalmes 12.Conexión de los grupos de bobinas o Por el otro lado del estator, se conectan, según el tipo de devanado

utilizado, el principio y fin de cada grupo de bobinas para formar las fases.

o Cada principio y final se empalmará con un cable flexible para evitar su rotura.

13.Placa de bornes

o Se conectan los principios y finales de cada fase a la placa de bornes, teniendo en cuenta el tipo de conexión triángulo o estrella. Aquí deben salir los cables flexibles, para evitar que se rompan.

14.Disposición de la bornera para conexión triángulo y estrella 15.Antes del montaje del motor o Se debe realizar una prueba de continuidad y medición de resistencia de

los devanados de cada fase o Una diferencia puede poner en evidencia alguna conexión o soldadura

deficiente 16.Medición de resistencia de aislamiento o Realizada con un valor de tensión continua adecuado con el nivel de

aislamiento del devanado, normalmente 500 a 5000 V durante 1 minuto o Cuando el centro de estrella es accesible es recomendable que el ensayo

se realice aislando las fases y midiendo cada una separadamente 17.Montaje de las tapas del motor y caperuza de protección del ventilador o Tener la precaución de montar las tapas en el mismo orden que tenían al

principio y el apriete de los tornillos realizarlo en cruz 18.Una vez concluidas las pruebas anteriores, montado el motor o Se realizan las pruebas con tensión aplicada de acuerdo con las normas,

para verificar la rigidez dieléctrica 19.Cálculo de motor bipolar o

o DATOS DE PARTIDA:

Número de ranuras = K =24 Nº de polos = 2p = 2 Nº de fases del motor = q = 3

20.Cálculo de motor bipolar o Nº de ranuras por polo y fase:

21.Cálculo de motor bipolar o Nº de bobinas:

22.Cálculo de motor bipolar o Nº de grupos del bobinado: o G = 2p.q = 2.3 = 6

23.Cálculo de motor bipolar o Nº de bobinas por grupo:

24.Cálculo de motor bipolar o Amplitud del grupo: o m = (q - 1) 2.U = (3 - 1) 2. 2 = 8

25.Cálculo de motor bipolar

o Pasos de bobina: Y1 = m + 1 = 8 + 1 = 9 Y3 = m + 3 = 8 + 3 = 11

26.Cálculo de motor bipolar o Cuadro de Principios de fase:

17 9 1 W V U

27.Esquema del motor bipolar 28.Estudio de los campos magnéticos T 1 29.Estudio de los campos magnéticos T 2 30.Estrella de f.e.m. T 1 31.Comprobado que las conexiones son correctas se debe eliminar la humedad o Antes de la impregnación las bobinas se calentarán a una temperatura de

105 a 110°C, se mantendrá esta temperatura durante el tiempo necesario para que la evaporación del agua sea lo más completa posible

o Este tiempo dependerá de la masa a calentar, del gradiente térmico del horno, y variará en función de la humedad relativa ambiente.

32.Enfriamiento de la masa a impregnar o La impregnación no debe efectuarse a temperaturas elevadas, para evitar

una evaporación masiva de solventes, que traerían como resultado un aumento considerable en la viscosidad del barniz, y por lo tanto un poder de penetración menor

o Se aconseja por lo tanto dejar enfriar la masa a impregnar hasta que la misma haya alcanzado una temperatura de 40 a 45°C, esto debe hacerse dentro del horno para evitar la reabsorción de humedad.

33.Impregnación o a) La viscosidad del barniz : o Un barniz muy viscoso tiene bajo poder de penetración y seca mal en

profundidad o b) Tiempo de impregnación: o Se procurará por todos lo medios evitar que quede aire ocluido en los

espacios internos de las bobinas o c) Escurrido del barniz: Una vez impregnadas las bobinas debe eliminarse

el exceso de barniz, hay que evitar la formación de grumos que secan imperfectamente.

34.Curado de la película de barniz o El curado varía de acuerdo con el tipo de barniz empleado, la evaporación

de solventes debe hacerse en forma lenta, se evita así la formación de una película superficial seca

o Si un barniz retiene solvente sus características dieléctricas se reducen, al igual que su resistencia mecánica y química

o En general el horno se tendrá a una temperatura inicial de aproximadamente 40°C elevándose la misma en forma suave hasta alcanzar la temperatura de curado indicada por el fabricante del barniz

o Si el proceso de impregnación se efectúa mediante el uso de autoclave, el proceso proporciona resultados mejores con un menor tiempo.

35.Ejemplo de secado al horno o Los incrementos de temperaturas deben ser de 30 a 50°C por hora o Los tiempos de escurrido y oreado se deben ajustar en función de la pieza

a impregnar (15 minutos a 3 horas)

Qué es una bobina? La bobina es un elemento muy interesante. A diferencia del condensador, la bobina por su forma (espiras de alambre arrollados) almacena energía en forma de campo magnético. Todo cable por el que circula una corriente tiene a su alrededor un campo magnético generado por la mensionada corriente, siendo el sentido de flujo del campo magnético el que establece la ley de la mano derecha. Al estar la bobina hecha de espiras de cable, el campo magnético circula por el centro de la bobina y cierra su camino por su parte exterior. Una característica interesante de las bobinas es que se oponen a los cambios bruscos de la corriente que circula por ellas. Esto significa que a la hora de modificar la corriente que circula por ellas (ejemplo: ser conectada y desconectada a una fuente de poder), esta tratará de mantener su condición anterior. Las bobinas se miden en Henrios (H.), pudiendo encontrarse bobinas que se miden en MiliHenrios (mH). El valor que tiene una bobina depende de: El número de espiras que tenga la bobina (a más vueltas mayor inductancia, o sea mayor valor en Henrios).

El diámetro de las espiras (a mayor diámetro, mayor inductancia, o sea mayor valor en Henrios). La longitud del cable de que está hecha la bobina. El tipo de material de que esta hecho el núcleo si es que lo tiene.

Qué aplicaciones tiene una bobina?

Una de la aplicaciones más comunes de las bobinas y que forma parte de nuestra vida diaria es la bobina que se encuentra en nuestros autos y forma parte del sistema de ignición. En los sistemas de iluminación con tubos fluorescentes existe un elemento adicional que acompaña al tubo y que comunmente se llama balastro En las fuentes de alimentación también se usan bobinas para filtrar componentes de corriente alterna y solo obtener corriente contínua en la salida

La operación de las bobinas se basa en un principio de la teoría electromagnética, según el cual, cuando circula una corriente a través de un alambre, este produce a su alrededor un campo magnético. Las líneas de fuerza que representan el campo magnético son perpendiculares a la dirección del flujo de la corriente. Si doblamos en algún punto el alambre para formar un bucle o espira, el campo magnético en esa parte del alambre se concentra dentro de la espira puesto que todas las líneas de fuerza apuntan en la misma dirección y convergen hacia el centro. Por lo tanto, si continuamos agregando espiras, formando una bobina propiamente dicha, los campos magnéticos creados por cada una se reforzaran mutuamente, configurando así un campo de mayor intensidad en el interior del sistema, El conjunto se comporta entonces como un electroimán. El campo magnético creado por una bobina de núcleo de aire como la anterior puede ser intensificado aumentando la corriente aplicada o llenando el espacio vacío dentro de la misma con un núcleo de material magnético, que concentre mejor las líneas de fuerza. Otra es construyendo la bobina en múltiples capas, es decir realizando un nuevo devanado encima del primer arrollamiento, uno encima del segundo, y así

sucesivamente

Recibe el nombre de bobinado el conjunto formado por las bobinas, comprendiendo en esta expresión tanto los lados activos que están colocados en el interior de las ranuras y las cabezas que sirven para unir los lados activos, como los hilos de conexión que unen las bobinas entre sí como los que unen estas bobinas con el colector o con la placa de bornas.

Bobinado en anillo y en tambor: La fuerza electromotriz generada en el bobinado inducido depende sólo del número de hilos activos, o sea, los exteriores paralelos al eje de rotación.

Puede hacerse una primera clasificación de los bobinados según la manera de unir entre sí los hilos activos:

Bobinado en anillo.- Es aquel en el cual las espiras son arrolladas sobre el anillo que constituye la armadura del inducido. Las bobinas solo poseen un lado activo, que es el que se encuentra en el lado exterior y es paralelo al eje de rotación, ya que únicamente éste corta líneas de fuerza al girar la armadura.

Bobinado en anillo

Bobinado en tambor.- Es aquel en el que los dos lados activos de cada bobina están colocados en la superficie exterior de la armadura. De esta forma, cada espira dispone de dos conductores activos.

Bobinado en tambor

Actualmente, los bobinados en anillo están totalmente abandonados, siendo los únicos empleados los bobinados en tambor por poseer las siguientes ventajas:

Conducen a una mayor economía de cobre, derivada del hecho de que los bobinados en tambor disponen de dos conductores activos por espira contra uno solo en los bobinados en anillo. La me3nor cantidad de cobre trae como consecuencia que los bobinados en tambor tengan menos resistencia y, por consiguiente, menos pérdidas eléctricas y menor calentamiento, así como mejor rendimiento.

Las bobinas del bobinado en tambor pueden ser preparadas previamente sobre un molde adecuado, dándoles la forma conveniente, incluso haciendo uso de máquinas automáticas.

El proceso de fabricación, representa una importante reducción de la mano de obra a emplear con el consiguiente abaratamiento del proceso.

Bobinados de una y dos capas por ranura.- Los bobinados en tambor pueden ser de una y dos capas por ranura, según que en una misma ranura haya uno o dos lados activos de bobinas distintas.

Ranuras de armaduraa) Ocupada por un solo lado activo. Bobinado de una capa.b) Ocupada por dos lados activos. Bobinado de dos capas.

Cuando el bobinado es de dos capas, la capa que está en el fondo de la ranura se llama capa inferior, baja o interior y la que se encuentra junto al entrehierro es llamada capa superior, alta o exterior.

Los bobinados de máquinas de corriente continua se construyen modernamente en dos capas, mientras que los de corriente alterna son ejecutados tanto en una como en dos capas.

Bobinados abiertos y cerrados: Otra clasificación de los bobinados resulta de dividirlos en abiertos y cerrados.

Bobinados abiertos: Son aquellos en los cuales el conjunto de las bobinas presenta dos o más extremos libres que se llevan a la placa de bornas o al colector de anillos. Es el bobinado típico de las máquinas de corriente alterna, en las que existe una o más fases, cada una de las cuales tienen un principio y un final libres.

Bobinados cerrados: Son aquellos en los cuales el conjunto de las bobinas forman uno o más circuitos cerrados. Es el bobinado típico de las máquinas de corriente continua, en las que para su funcionamiento, se precisa colocar un colector de delgas sobre las que frotan las escobillas y entre las cuales debe existir siempre continuidad en el bobinado.

Representación gráfica de los bobinados: Para el estudio y cálculo de los bobinados de máquinas eléctricas es preciso representarlos gráficamente. Para tal fin se emplean los esquemas rectangular y circular. También se utiliza el esquema simplificado.

Representación rectangular: Para ejecutar gráficamente el esquema rectangular de un bobinado de maquina de corriente continua, debe

imaginarse que el colector aumenta de diámetro hasta hacerse igual al del paquete chapas del inducido. Igualmente que las cabezas de bobinas del lado contrario al colector se abren en abanico, con lo que el colector, el paquete y las cabezas de las bobinas forman una sola superficie cilíndrica. Luego daremos un corte imaginario a este cilindro, según una de sus generatrices, y abriendo la superficie lateral de ese cilindro lo desarrollaremos sobre el plano.

Representación rectangular

Representación circular: Para ejecutar gráficamente el esquema circular de un bobinado de c. c., admitiremos que lo vemos desde el lados del colector y supondremos que las generatrices del cilindro que forma el paquete de chapas y, con ellas, los conductores, se abren hasta colocarse en el mismo plano que la cara anterior del colector. Finalmente, para poder representar las cabezas del lado contrario al colector, haremos la simple unión de los lados activos correspondientes.

Representación circular

Representación simplificada: Normalmente, en los talleres de bobinado no es necesario disponer del esquema competo, sino que es suficiente conocer los datos y condiciones del bobinado y un esquema simplificado de su ejecución.

Representación simplificada

Generadores de c. c.: Se denominan “dinamos” y son máquinas que transforman la energía mecánica (que recibe por su eje) en energía eléctrica (que suministra por sus bornas), teniendo en cuenta que esta energía eléctrica debe manifestarse en forma de corriente continua.

Principio de funcionamiento de las dinamos

Colector de delgas: Anteriormente se dijo que los bobinados de c. c. son todos cerrados, es decir, que no presentan ningún extremo libre por el que se le pueda suministrar corriente (caso de los motores), o por el que se pueda

alimentar uno o varios receptores (caso de las dinamos). Por ello van provistas las máquinas de c. c. de un colector de delgas, que esta constituido por un número determinado de láminas de cobre llamadas delgas, las cuales quedan aisladas entre sí mediante láminas de micanita. Sobre estas delgas frotan las escobillas que hacen la función de extremos libres del bobinado, y a su vez van conmutando los distintos circuitos del bobinado.

Al mismo tiempo el colector permite rectificar las tensiones alternas que se generan en los conductores del inducido de tal forma que merced a la presencia del mismo se obtiene una tensión continua.

Colector de delgas

Número de polos de las dinamos: Las máquinas grandes exigen para su funcionamiento un flujo magnético de considerable valor. Si dichas máquinas fueran bipolares, la culata, polos y demás partes del conjunto magnético tendrían que ser de secciones excesivamente grandes para que la inducción se mantuviera dentro de límites aceptables, lo que daría, como consecuencia, máquinas pesadas y caras.

Se evita este inconveniente construyendo máquinas con más de dos polos, con el fin de que el flujo total de la máquina se subdivida en varios flujos parciales.

Circuito magnético de las dinamosa) Bipolar, b) tetrapolar

Número de líneas de escobillas: La f.e.m. inducida en cada conductor del inducido cambia de sentido cuando éste pasa por la línea neutra.

Ahora bien, en una máquina multipolar habrá tantas líneas neutras como polos, ya que entre cada dos polos existirá una zona en la que se compensen las acciones de ambos polos.

Según lo dicho en los dos párrafos anteriores, las escobillas deben ser colocadas sobre delgas conectadas con conductores situados sobre una línea neutra, luego podremos colocar tantas líneas de escobillas como número de polos tiene la máquina. Como estas líneas de escobillas deben ser equidistantes, ya que también lo están las líneas neutras, se deduce que el ángulo geométrico de separación entre líneas de escobillas "esc" debe ser igual a

Por otra parte, en los dibujos de esquemas se suelen representar las líneas de escobillas, por lo que conviene calcular su distancia en delgas.

Siendo “D” el número total de delgas del colector, la distancia en delgas entre dos líneas de escobillas consecutivas o “paso de escobillas (Yesc)”, será igual a

Circuitos eléctricos: Los dos circuitos eléctricos de una dinamo se conocen con los nombres de inducido e inductor.

Circuito inducido: Está constituido por el conjunto de bobinas colocadas en las ranuras de la armadura del rotor.

Circuito inductor: Está constituido por las bobinas que rodean a los núcleos de los polos. Se distinguen los circuitos inductores principal y auxiliar, según los polos sobre los que van colocados.

Condiciones de los bobinados inducidos de c. c.: Los bobinados modernos de máquinas de c. c. son todos de tambor y en dos capas por ranura. Las condiciones generales que deben cumplir son las siguientes:

Deben ser cerrados. Como quiera que las escobillas se apoyan sucesivamente sobre delgas diferentes, es necesario que el bobinado sea cerrado, para que siempre exista continuidad.

Las f.e.ms. totales generadas en los distintos circuitos paralelos deben ser iguales.

Las resistencias interiores de los distintos circuitos paralelos deben ser iguales.

Para que se cumplan exactamente las condiciones 2ª y 3ª, es preciso que dichas ramas dispongan de igual número de espiras y que éstas tengan igual longitud de conductor.

Para que así sea, es preciso:

Que todas las ramas en paralelo tengan el mismo número de lados activos de bobinas.

Que todas las bobinas tengan el mismo número de secciones inducidas. Que todas las secciones inducidas tengan el mismo número de espiras. Que todas las bobinas sean ejecutadas sobre el mismo modelo de

molde.

Secciones inducidas: Recibe este nombre el conjunto de espiras comprendidas entre dos delgas del colector que se encuentran sucesivamente recorriendo el bobinado.

La sección inducida puede estar formada por una sola espira o de varias en serie, pero únicamente dispone de dos extremos libres los cuales se conectan a las dos delgas, entre las cuales está comprendida.

En los bobinados de tambor, cada sección inducida comprende dos haces activos; uno, colocado en la capa superior de una ranura, y el otro, situado en la capa inferior de la otra ranura que le corresponde.

Bobinas de inducido de c. c. y su disposición en las ranurasa) Con una sección inducida, b) con dos secciones inducidas, c) con tres

secciones inducidas

Número de secciones inducidas: En un bobinado de dos capas por ranura, el número de bobinas “B” es igual al número de ranuras “K”.

Designando por “U” al número de secciones inducidas que constituye una bobina, el número total de secciones inducidas “S”del bobinado será igual al producto del número de bobinas por el de secciones inducidas de cada bobina.

Por otra parte, el número de delgas del colector debe ser igual al número total de secciones inducidas.

Numeración de ranuras y de secciones inducidas: Podemos establecer dos reglas:

Para numerar las ranuras de la armadura se da a una cualquiera de ellas el número 1 y a las siguientes los números sucesivos, hasta recorrer la periferia completa de la armadura.

Para numerar las secciones inducidas, se empieza por dar el número 1 a la que está situada más a la izquierda en la ranura 1, luego se van dando los números sucesivos a las siguientes secciones, siguiendo la periferia de la armadura en el mismo sentido que se siguió al numerar las ranuras.

Numeración de las secciones inducidas

OBSERVACIÓN. Si se deseara hacer notar más exactamente un haz activo de la capa inferior, podrá determinarse con el mismo número que tiene el haz activo superior colocado sobre aquél y señalarlo con el apóstrofo ‘. Así están señalados en la fig. los haces activos 1’, 5’ y 9’

Ancho de sección: Se le da el nombre a la distancia, medida en secciones inducidas, existente entre los dos haces activos de una misma sección. El ancho de sección tiene que tener, forzosamente, un valor entero y se representa por “Y1”.

Ancho de sección

Se calcula el ancho de sección, después de elegido el paso de ranura “Yk”.

Así, siendo “U” el número de secciones inducidas por bobina, resulta que el ancho de sección tendrá por valo

Bobinados imbricados y ondulados: En un bobinado de corriente continua, la conexión entre secciones sucesivas puede ser efectuada de dos formas diferentes:

Bobinado imbricado. Después de haber recorrido la sección 1 se retrocede por la parte anterior para buscar el principio de la sección inmediata, es decir la 2. Este tipo de bobinado se distingue porque el bobinado avanza por su cara posterior y retrocede por la anterior.

Bobinado imbricado

Bobinado ondulado. Después de haber recorrido la sección 1, se avanza por la cara anterior para buscar el principio de la otra sección inducida que se halle colocada bajo el campo magnético del siguiente polo, aunque con posición similar a la sección 2. Este tipo de bobinado avanza en la periferia del inducido tanto por la cara posterior como por la anterior.

Bobinado ondulado

Paso de conexión: Recibe el nombre de paso de conexión la distancia, medida en secciones inducidas, existente entre el haz activo que constituye el final de una sección y el haz activo principio de la siguiente, siguiendo el curso del bobinado. Se designa por “Y2”. Una vez calculado si el signo del resultado es negativo, el bobinado será imbricado, mientras que si es positivo, el bobinado será ondulado.

si el bobinado es imbricado.

si el bobinado es ondulado.

Paso resultante: Es la distancia medida en secciones inducidas, existente entre los haces activos superiores o principios de dos secciones consecutivas siguiendo el curso del bobinado. Se designa por “Y”.

si el bobinado es imbricado.

si el bobinado es ondulado.

Paso de colector: Recibe el nombre de paso de colector el número de delgas que es necesario saltar para ir desde la delga de partida de una sección hasta la delga de partida de la sección siguiente, recorriendo el bobinado. Se designa por “Ycol”.

El paso de colector tiene el mismo valor que el paso resultante.

PRACTICAS DE ELECTRICIDAD

PRACTICA Nº D18 BOBINADO CONCÉNTRICO DE

UN MOTOR TRIFÁSICO

Introducción

Imbricados

1 CapaDahlander

Imbricados

2 Capa

Cálculo Cálculo Cálculo

BOBINADOS CONCÉNTRICOS.- Se dice que un bobinado de corriente alterna es concéntrico cuando los lados activos de una misma fase, situados

frente a polos consecutivos, son unidos mediante conexiones o cabezas concéntricas.

Los bobinados concéntricos pueden ser construidos tanto por polos como por polos consecuentes. La forma de ejecutar los bobinados de una y dos fases es por polos, mientras que en los bobinados trifásicos se realizan por polos consecuentes.

CÁLCULO DE LOS BOBINADOS CONCÉNTRICOS.- El proceso de cálculo de los bobinados concéntricos constituye una excepción en el conjunto de los bobinados ya que para calcular el cuadro de bobina, es necesario determinar previamente la amplitud de grupo.

La posibilidad de ejecución de este tipo de bobinado depende del número de ranura por polo y fase "Kpq", que deberá de cumplir ciertas condiciones:

1. Bobinados por polos.- El número de ranuras por polo y fase Kpq, debe ser forzosamente un número entero par o impar. Si dicho valor es par, todos los grupos tendrán el mismo número de bobinas. En cambio, si es impar resulta necesario recurrir a una de las siguientes soluciones.

a: Preparar todos los grupos iguales, pero con la bobina exterior formada de un número de espiras mitad que las restantes y colocar en determinadas ranuras dos medias bobinas exteriores, pertenecientes a grupos vecinos de la misma fase. Esto se hace según la figura 5, en la cual se apreciamos que la ranura A y C son ocupadas por una sola bobina mientras que la ranura B, es ocupada por dos medias bobinas. Estas bobinas exteriores están formadas cada una de ellas por un número de espiras mitad que las bobinas colocadas en A y C.

b: Prepara grupos desiguales, de manera que la mitad de los grupos tengan una bobina más que las restantes y colocar alternativamente, grupos con distinto número de bobinas. En la figura 7, se ve como cada una de las tres ranuras A, B, C, están ocupadas por una sola bobina, pero al conectarlos, las bobinas A y B están formando un grupo, mientras el siguiente grupo está formado solamente por la bobina C.

2. Bobinados por polos consecuentes.- Es conveniente que el número de ranuras por polo y fase tenga un valor entero, sea par o impar, ya que en cualquiera de los casos puede ser ejecutado con grupos iguales, formados por un número entero de bobinas.

Sin embargo, en algunas ocasiones se presentan bobinados por polos consecuentes, cuyo número de ranuras por polo y fase tiene un valor entero más media unidad. Tal bobinado se puede realizar de una forma similar a la indicada en los bobinados por polos en el punto primero.

NUMERO DE BOBINAS POR GRUPO.- Salvo las excepciones señaladas anteriormente, los bobinados concéntricos son ejecutados en una capa por

ranura. Por consiguiente el número de bobinas que constituyen un grupo vendrá dado por las siguientes formulas:

*Por polos consecuentes 1 capa ........

K

U = -----------------

2p. q

* Por polos 1 capa .............................

K

U = ----------------

4.p.q

AMPLITUD DE GRUPO.- En un bobinado concéntrico se conoce con el nombre de amplitud de grupo, el número de ranuras que se encuentran en el interior de dicho grupo. Para calcular el valor de la amplitud de grupo recordemos que si se quiere que se sumen las f.e.m.s. generadas en los lados activos de las bobinas que forman el grupo, es preciso que éstas se encuentren frente a los polos consecutivos, o lo que es igual, que los dos lados activos de un grupo deben estar separados una determinada distancia, que es igual al paso polar.

Ahora bien, en un paso polar debe haber Kpq ranuras por cada fase y en el interior del grupo de una fase tienen que encontrarse las ranuras de las restantes fases.

Por consiguiente resulta, que el valor de la amplitud es igual a: m=(q-1). Kpq. Sustituyendo en esta formula Kpq, por el valor del despejado de las expresiones por polos y por polos consecuentes obtendremos las siguientes expresiones.

o Por polos consecuentes ............. m = (q-1).Uo Por polos .................................. m = (q-1).2U

ANCHO DE BOBINA.- En un bobinado concéntrico los anchos de bobina que forman un grupo son diferentes. Designando por Y1, Y2 e Y3, según el

lugar que ocupan yendo de Interior al exterior del grupo, se deduce que sus valores son respectivamente:

Y1 = m +1 ; Y2 = m + 3 ;Y3 = m +5

En un bobinado concéntrico el ancho medio de bobina o paso medio de ranura, coincide con el valor del paso polar, diciéndose entonces que el bobinado tiene un paso diametral.

K

Yp = Yk = ------

2p

BOBINADOS TRIFÁSICOS CON NUMERO IMPAR DE PARES DE POLOS.- Los bobinados concéntricos de máquinas trifásicas, cuyo número de pares de polos es impar, presentan una dificultad, que es salvada colocando un grupo mixto, cuyas dos mitades pertenecen s distinto plano de cabezas de bobinas, es decir, que medio grupo tiene sus cabezas en el plano exterior y el otro medio en el plano interior.

La razón, es que al realizar el bobinado por polos consecuentes, el número total de grupos es igual al producto de los números de pares de polos y de fases, al ser el número de pares de polos impar, también será impar el número total de grupos "3p". En consecuencia, si se hicieran todos los grupos iguales de dos modelos solamente, deberíamos preparar de cada uno un número de grupos igual a un número entero más media unidad, lo que es físicamente imposible, quedando resuelta dicha dificultad ejecutando un grupo mixto.

Bobinados imbricados

BOBINADOS IMBRICADOS SIMPLES

En estos bobinados, el paso de colector es igual a la diferencia de los pasos parciales.

Se dice que un bobinado imbricado es “simple”, cuando las secciones inducidas, directamente unidas entre sí, son consecutivas sobre la periferia de la armadura. Así el final de la sección 1 queda unido al principio de la sección 2. En consecuencia, el paso de colector en un bobinado imbricado simple es igual a la unidad.

Bobinados cruzados y sin cruzar: Los bobinados imbricados pueden ser:

Cruzados. Cuando el paso de conexión tiene un valor mayor que el ancho de sección. En esta clase de bobinado se avanza en el esquema hacia la izquierda. Por eso, a este bobinado se le llama “regresivo”.

Sin cruzar. Cuando el paso de conexión tiene un valor inferior al ancho de sección, por lo que el bobinado avanza en el esquema hacia la derecha. Por eso, también recibe el nombre de “progresivo”.

Bobinado imbricado simplea) Cruzado, b) Sin cruzar

Resumiendo:

Si es progresivo Y2 < Y1 y en consecuencia Ycol = +1 Si es regresivo Y2 > Y1 y en consecuencia Ycol = -1

Si en la fórmula

sustituimos el paso de colector por su valores posibles +1 y -1, resulta

Fórmula general de los bobinados imbricados simples, en la cual se toma +1 cuando se desee que sea progresivo o sin cruzar y -1 cuando, por el contrario, deseemos un bobinado regresivo o cruzado.

Influencia de la forma de bobinado en la polaridad de las escobillas: La forma del bobinado adoptado (cruzado o sin cruzar) no influye el valor de la f.e.m. generada en el mismo y tampoco en las condiciones referentes a la conmutación. La única diferencia resultante, de que el bobinado sea cruzado o sin cruzar, consiste en la inversión de la polaridad de las escobillas si se mantiene igual el sentido de giro del rotor. Por consiguiente, se invierte la corriente en el bobinado y, si no se corrigen las conexiones de las bobinas polares de excitación, podría descebarse la máquina. Por esta razón, al deshacer un bobinado defectuoso, ha de anotarse, entre otros datos, la forma del bobinado, ya que si así no se hiciera quedaríamos expuestos a desagradables consecuencias.

Número de ramas en paralelo: El número de ramas en paralelo existentes en un bobinado imbricado simple es igual al número de polos que tiene la máquina. Recorramos el bobinado imbricado de la siguiente figura, si partimos de la escobilla“+”, apoyada sobre la delga 1, y recorremos el

conductor, iremos pasando, sucesivamente, por las secciones inducidas 1, 2, 3, 4, 5 e igualmente por las delgas del mismo número. Así llegaremos a la delga 6, sobre la cual está apoyada la línea de escobillas negativa, y habremos recorrido uno de los circuitos paralelos del bobinado. Siguiendo el avance a lo largo del bobinado iremos recorriendo uno a uno todos los circuitos paralelos, cada uno de los cuales estará comprendido entre dos líneas consecutivas.

Así, pues, en los bobinados imbricados simples existen tantas ramas en paralelo como líneas de escobillas o, lo que es igual, tantas como número de polos tiene la máquina:

donde “2a” es el número de ramas en paralelo.

Porción de bobinado imbricado simple

Posibilidad de ejecución: Existiendo en los bobinados imbricados varias ramas en paralelo, es preciso que todas ellas se genere la misma f.e.m. y que tengan la misma resistencia interior, ya que de no cumplirse estas condiciones se

presentarán corrientes de circulación a lo largo del conjunto del bobinado, corrientes que, sin embargo, no producirán efecto útil en el circuito exterior, sirviendo solamente para reducir el rendimiento de la máquina, aumentar sus pérdidas y el calentamiento.

Teniendo en cuenta que cada bobina tiene dos lados activos, cada uno de ellos situado bajo dos polos consecutivos de sentido contrario, resultará que en el inducido hay un total de lados activos igual al doble del número de ranuras, o sea, 2K. Este número debe ser múltiplo del número de ramas en paralelo para que éstas tengan un mismo número exacto de conductores en serie. Así, pues debe ocurrir

Teniendo en cuenta que, en los bobinados imbricados simples, el número de ramas paralelas es igual al de polos, simplificando se tiene finalmente la expresión

Fórmula que dice que el número de ranuras de una armadura de dinamo provista de bobinado imbricado simple debe ser múltiplo del número de pares de polos.

Conexiones equipotenciales: En todo bobinado que contiene ramas en paralelo, las f.e.ms. generadas en las distintas ramas paralelas deben ser exactamente iguales.

Las armaduras, provistas de bobinados imbricados simples, deben disponer de un número de ranuras múltiplo del número de pares de polos, a fin de conseguir la deseada igualdad de f.e.ms. en las distintas ramas paralelas.

No obstante, a pesar de ser cumplida esta condición, se observa en las máquinas provistas de bobinado imbricado, que las f.e.ms. generadas en los diferentes circuitos paralelos son distintas. El motivo de esta anormalidad es que los flujos que recorren los distintos circuitos magnéticos de la máquina son muy diferentes, siendo debido a cualquiera de las causas siguientes:

Diferencias en el entrehierro bajo los distintos polos. Diferencias que pueden ser originadas por ejemplo por un montaje defectuoso.

Diferencias en las reluctancias de los distintos circuitos magnéticos a consecuencia, por ejemplo, de haber empleado materiales de calidades diferentes.

Diferencias en las fuerzas magnetomotrices de las bobinas polares que excitan los distintos circuitos magnéticos. Diferencias que pueden ser debidas, por ejemplo, a que esas bobinas están constituidas por distinto número de espiras (por error de construcción).

En los bobinados imbricados simples, al unir todas las escobillas de una misma polaridad mediante su respectivo puente, se originan corrientes de circulación entre ellas, las cuales no son utilizadas en el circuito exterior cuando existan diferencias en los flujos de los distintos circuitos magnéticos, presentándose corrientes de compensación que atravesarán las superficies de contacto de dichas escobillas junto con la corriente principal de carga.

Así, pues, es imprescindible en los bobinados imbricados colocar dispositivos especiales que impidan que las corrientes de compensación atraviesen las superficies de contacto de las escobillas. Para lograr esto, se disponen unas conexiones de pequeña resistencia, que reciben el nombre de “conexiones equipotenciales”, y cuyo objeto es que, de existir corrientes de compensación, éstas se cierren a través de ellas sin pasar por las escobillas.

Paso equipotencial: La bobina equipotencial debe reunir dos puntos situados a una distancia igual a la que corresponde a un par de polos. Así pues, el paso equipotencial, medido en ranuras, será igual a

Fórmula que dice que el paso equipotencial es igual al cociente que resulta de dividir el número de ranuras por el número de polos.

Bobinado imbricado simple de dinamo tetrapolar de K=18 y U=2 con conexiones equipotenciales de 1ª clase

Proceso de cálculo de un bobinado imbricado simple: Partiendo de los siguientes datos:

Número de ranuras K. Número de polos 2p. Número de secciones por bobina U. Tipo de bobinado (progresivo (Ycol = +1) o regresivo (Ycol = -1).

el proceso de cálculo es el siguiente:

Posibilidad de ejecución

.

Paso de ranuras.

Número de delgas del colector

.

Ancho de sección.

Paso de conexión.

Paso de escobillas.

Paso equipotencial.

BOBINADOS IMBRICADOS MÚLTIPLES

Para una maquina de c. c. funcione correctamente, es preciso, entre otros detalles, que la intensidad de corriente por rama del bobinado no exceda de 400 a 500 amperios. Las máquinas de gran potencia con tensiones reducidas y elevada intensidad de corriente (por ejemplo en dinamos de alimentación de

baños electrolíticos), obligan a adoptar un bobinado imbricado múltiple si se quiere cumplir esta condición.

En los bobinados imbricados múltiples es necesario dar varias vueltas alrededor de la armadura para terminar de recorrer todas las secciones inducidas. Los bobinados imbricados múltiples reciben un nombre especial, según el número de vueltas que haya que dar para recorrer el bobinado completo, siendo

Dobles si es preciso dar dos vueltas. Triples si hay que dar tres. Etc. ...

Prácticamente, el único bobinado múltiple usado es el doble.

Paso de colector: Para que el bobinado tenga un reparto simétrico, es necesario que en cada una de las vueltas se recorra tan solo la mitad de esas secciones inducidas. Esto se consigue si después de recorrer la sección 1 se pasa a la 3 y del final de ésta al principio de la 5 y así sucesivamente, de forma que vayamos así dejando libres en el recorrido las secciones 2, 4 etc., que serán ocupadas después por un segundo bobinado. Esto puede comprobarse en la siguiente figura, en la que un bobinado ocupa las secciones 1, 3, 5, etc., y el otro las secciones 2, 4, 6, etc.

Por ello, en los bobinados imbricados dobles, el paso resultante es igual a 2 unidades. Y como Y=Ycol, el paso de colector es igual, también, a 2 unidades.

Por otra parte, señalaremos que los bobinados imbricados dobles se hacen siempre progresivos o sin cruzar.

En definitiva, la fórmula del paso de colector Ycol queda como sigue

Número de ramas en paralelo: Sabemos que el número de ramas en paralelo de un bobinado imbricado simple es igual al número de polos. Ahora bien, un bobinado imbricado doble está realmente constituido por dos bobinados independientes, cada uno de ellos imbricado simple, por lo que, en

consecuencia, el número de ramas en paralelo de un bobinado imbricado doble será igual a dos veces el número total de polos de las máquinas, es decir

Porción de bobinado imbricado doble

Condiciones de los bobinados imbricados dobles: Al estar constituido un bobinado imbricado doble por dos bobinados imbricados simples independientes, cada uno de éstos deberá cumplir con las condiciones que se exigen para ello. Recordemos las siguientes:

El número de ranuras de la armadura debe ser múltiplo del número de pares de polos, es decir, que el cociente de la división del número de ranuras por el número de pares de polos debe ser exacto.

El número de delgas del colector puede ser o no múltiplo del número total de polos de la máquina.

Cada uno de los bobinados sencillos independientes debe de estar provisto de sus correspondientes conexiones equipotenciales de 1ª clase.

Conexiones equipotenciales de 2ª clase: Además de las conexiones equipotenciales de 1ª clase que deben unir puntos de igual potencial teórico en uno de los bobinados imbricados independientes, es preciso colocar otras conexiones llamadas de 2ª clase que unan entre sí a los dos bobinados, ligando cada dos secciones inducidas consecutivas. Estas son necesarias para compensar diferencias de f.e.m. entre las ramas paralelas de los bobinados independientes y evitar que atraviesen las escobillas fuertes corrientes de compensación.

La necesidad de colocar estas conexiones equipotenciales de 2ª clase exige que el número de secciones inducidas por bobina sea un número par; así puede haber dos, cuatro, seis, etc., secciones inducidas por bobina. Esta condición tiene por objeto que las dos secciones inducidas conectadas pertenezcan a la misma ranura, ya que en caso contrario se originarán graves inconvenientes en el funcionamiento de la máquina.

Las conexiones equipotenciales de 2ª clase se disponen en las cabezas del lado opuesto al colector.

Conexiones equipotenciales de 2ª clase

Proceso de cálculo de los bobinados imbricados múltiples. Partiendo de los siguientes datos:

Número de ranuras K. Número de polos 2p. Número de secciones por bobina U. Tipo de bobinado (B. I. M. D.) (Ycol = +2)

el proceso de cálculo será el siguiente:

Posibilidad de ejecución.

Paso de ranuras.

Número de delgas del colector.

Número de ramas en paralelo.

Ancho de sección.

Paso de conexión.

Paso de escobillas.

Paso equipotencial.

Bobinado imbricado doble para dinamo tetrapolar con K=26 y U=2 con conexiones equipotenciales de 2ª clase

Bobinados ondulados

BOBINADOS ONDULADOS SIMPLES EN SERIE

En un bobinado ondulado, después de recorrer un número de secciones inducidas igual al número de pares de polos, se completa una vuelta alrededor de la periferia de la armadura.

Se dice que un bobinado ondulado es simple o en serie cuando al completar la primera vuelta alrededor de la periferia del inducido se va a parar a la delga posterior o anterior a la 1, de la cual se partió. Después de una serie de vueltas alrededor de la armadura se habrán recorrido todas las secciones inducidas y se llegará a la delga 1 cerrándose el bobinado.

En estos bobinados, el paso de colector resulta igual a la suma aritmética de los pasos parciales

Como resulta imprescindible que el paso de colector sea un número entero, el número delgas del colector y el número de pares de polos tienen que se primos entre sí.

Y al existir relación entre el número de delgas y ranuras del inducido por la fórmula

K y U también deben ser primos respecto al número de pares de polos.

Los bobinados ondulados simples no necesitan conexiones equipotenciales.

Bobinados ondulados cruzados y sin cruzar. Los bobinados ondulados pueden ser:

Cruzados. Cuando después de haber completado una vuelta alrededor del inducido se pasa a la sección inducida situada inmediatamente después de la primera. Este tipo de bobinado recibe también el nombre de “progresivo”.

Sin cruzar. Cuando después de haber completado una vuelta alrededor del inducido, se pasa a la sección inducida situada inmediatamente antes de la primera. Este tipo de bobinado recibe el nombre de “regresivo”.

La fórmula general de los bobinados ondulados es:

en esta fórmula se tomará "+1" cuando se desee un bobinado cruzado o progresivo, y "-1" cuando, por el contrario se desee un bobinado no cruzado o regresivo.

Esquemas simplificados de bobinados ondulados simplesa) Cruzado, b) Sin cruzar

Número de ramas paralelas. Los bobinados ondulados simples en serie sólo tienen dos ramas simples paralelas que tienen igual número de secciones inducidas, y en consecuencia resultan de igual valor las f.e.ms. generadas en ambas ramas. Esto hace que en los bobinados ondulados simples en serie sean innecesarias las conexiones equipotenciales.

Posibilidad de ejecución. Las condiciones que deben cumplir los bobinados ondulados normales son las siguientes:

El número de ranuras "K" debe ser primo con el número de pares de polos "p" de la máquina.

El número de secciones inducidas "U" que forman cada bobina debe ser primo con el número de pares de polos "p"de la máquina.

Proceso de cálculo. Partiendo de los siguientes datos:

Nº de ranuras K Nº de polos 2p Nº de secciones inducidas por bobina U Tipo de bobinado

o Progresivo.

o Regresivo.

el proceso de cálculo es el siguiente:

Posibilidad de ejecución.

Paso de ranuras.

Nº de delgas del colector.

Ancho de sección.

Paso de conexión.

Paso de escobillas.

Bobinados ondulados simples con una sección muerta. En muchas ocasiones, especialmente en máquinas pequeñas, no se cumplen las condiciones para que sea factible la ejecución del bobinado, bien porque el número de ranuras o el número de secciones inducidas tienen un divisor común con el número de pares de polos o por las dos cosas a la vez.

En tales casos, se ejecuta un bobinado ondulado anormal empleando un artificio consistente en suprimir una sección inducida y una delga del colector. Para ello, se eliminan los extremos de una de las secciones inducidas de una bobina.

Esta sección eliminada recibe el nombre de "sección muerta". Con esta supresión queda reducido el número de secciones inducidas en una unidad, con lo que el número real de secciones útiles quedará primo con el número de polos y, en consecuencia, puede ser aplicada la fórmula general de los bobinados ondulados:

Se ha de tener en cuenta que en este caso "D" representa al número de delgas o también al número real de secciones inducidas, es decir, es una unidad menor que el que resulta de multiplicar el número de ranuras "K" por el número de secciones por bobina normal "U".

Así pues, su valor será:

Los bobinados provistos de sección muerta son bastante usados, pero no son recomendables, ya que tienen el inconveniente de aumentar en ciertos instantes las dificultades de la conmutación, Por esta razón deben ser evitados siempre que sea posible.

Los bobinados ondulados en serie simple provistos de sección muerta, se numeran normalmente, pero teniendo en cuenta, al llegar a la sección muerta, de saltarla sin numerar.

Numeración de un bobinado provisto de sección muerta

Proceso de cálculo. Estos bobinados se diferencian de los normales en lo siguiente:

Posibilidad de ejecución.

Nº de delgas del colector.

DEVANADOS IMBRICADO Y ONDULADOSDEVANADOS

IMBRICADOS

El tipo de construcción de devanados más sencilla que se utiliza en las máquinas de cd modernas es el devanado en serie sencillo o devanado imbricado.Un devanado imbricado simplex de rotar consta de bobinas que contienen una o más vueltas de alambre y los dos extremos de cada bobina salen de segmentos del conmutador adyacentes.Si el final de la bobina está conectado al segmento siguiente a aquel al que está conectado su comienzo el devanado es imbricado progresivo y, Yc = 1; si elfinal de la bobina está conectado al segmento anteriora aquel al que está conectado su comienzo eldevanado es imbricado regresivo y Yc = -l.

Cada lado de bobina está debajo de un polo de nombre contrario, y la o las espiras envuelven el flujo de un polo. Las conexiones de cada bobina terminan entre delgas contiguas, correspondiendo cada par de delgas a una bobina. Como los devanados son cerrados, cada delga es principio de una bobina y fin de la otra.

Una característica interesante de los devanados imbricados simples es que tienen tantos caminos o trayectorias de corriente paralelos a través de la máquina como polos en la misma.Si C es el número de bobinas y segmentos del conmutador presentes en el rotor y P es el número de polos en la máquina, entonces habrá CIP bobinas en cada uno de los P caminos de corriente paralelos a través de la máquina.

El hecho de que haya P caminos de corriente también requiere que haya tantas escobillas en la máquina como polos para conectar todos esos caminos de corriente.

Sin embargo, el hecho de que haya muchos caminos paralelos a través de una máquina multipolar imbricada puede causar un problema muy serio.Debido al largo tiempo que se ha utilizado, tiene cierto desgaste en los rodamientos y sus alambres inferiores están más cerca de las caras polares que los superiores.Como resultado, hay un voltaje más grande en los caminos de corriente cuyos alambres pasan por debajo de las caras polares inferiores que en los caminos cuyos alambres pasan por debajo de las caras polares superiores.Puesto que todos los caminos están conectados en paralelo, el resultado será una corriente circulante que fluye hacia afuera de algunas escobillas en la máquina y regresa a través de otras.Sobra decir que esta situación no es buena para la máquina.Puesto que la resistencia del devanado del circuito del rotor es muy pequeña, un pequeño desequilibrio entre los voltajes en los caminos paralelos provocará grandes corrientes circulantes a través de las escobillas y, potencialmente, serios problemas de calentamiento.El problema con las corrientes circulantes dentro de los caminos paralelos de una máquina con cuatro o más polos no se puede eliminar por completo, pero se puede reducir un poco por medio de compensadores o devanados de compensación.Los compensadores son barras ubicadas en el rotor de una máquina de cd cd de devanado de imbricado que hacen cortocircuito en puntos con el mismo nivel con nivel de voltaje en diferentes de caminos paralelos.

En general para un devanado imbricado múltiple (m-plex), la bobina del conmutador), yc es:

Yc= ±m

Y el número de caminos de la corriente en la máquina es:

a= mp

Donde:a= Numero de caminos de corriente en el rotorm= Numero de devanados completos independientesp= Numero de polos en la maquina

Ejercicio resuelto:

Un alternador trifásico, tiene un inducido en conexión estrella de 10 polos, 120 ranuras con devanado imbricado, diametral de simple capa, agrupadas las bobinas por par de polo y con 8 espiras por bobina y dos ramas en paralelo por fase.El flujo por polo de fundamental es de 56 mWb y el de tercera armónica 5,1 mWbCalcular la FEM inducida en vacío por fase y línea cuando gira a 600 rpm

Q = 120, B = 60, p = 5, a = 1Se resuelve con una rama en paralelo a=1, es decir con todas las bobinas de fase en serie

B= Número de bobinas totales para las 3 fases y para los 10 polos

u = lado activo por ranura

u = 1simple capa; u = 2 doble capa; u = 4 doble capa; u = 6 doble capa

DevanadosOndulados

Estos sistemas también tienen un lado de bobina debajo de cada polo de nombre contrario, pero la conexión no llega a la delga continua. En la figura vemos un devanado ondulado tetrapolar. Se indicó con un trazo grueso una bobina para poder apreciar la marcha del arrollamiento.

Devanado ondulado simpleEl devanado ondulado o en serie es una manera alternativa de conectar las bobinas del rotor a segmentos del conmutador.En este devanado ondulado simple, una bobina de rotor sí y otra no, se conecta al segmento del conmutador adyacente al comienzo de la primera bobina.Por lo tanto hay dos devanados en serie entre los segmentos del conmutador adyacentes.

Además, cada par de bobinas entre segmentos adyacentes tiene un lado bajo cada cara polar, todos los voltajes de salida son la suma de los efectos de cada polo y no puede haber un desequilibrio de voltaje.En un devanado ondulado simple, hay sólo dos caminos de corriente.La expresión general para el paso de conmutación en un devanado ondulado simple es:

yc= (c ± i) / p (Ondulado simple)

Donde C es el número de bobinas en el rotor y P es el número de polos en la máquina.El signo de más está asociado con los devanados progresivos y el signo de menos con los devanados regresivos.

Devanado ondulado múltiple

Un devanado ondulado múltiple es un devanado con varios conjuntos independientes de devanados ondulados en el rotor.Estos conjuntos de devanados extra tienen dos caminos de corriente cada uno, por lo que el número de caminos de corriente de un devanado múltiple es:

a= 2m (ondulado múltiple)

ANEXOS

http://3.bp.blogspot.com/_BEyo5Z5RdVA/SSchLXV4TMI/AAAAAAAAADE/_plFWk_7WiE/s1600-h/a2.bmp

AISLANTES DE RANURA PARA MOTORES ELÉCTRICOSFILM DE POLIÉSTER (MYLAR) Aislamiento clase BPolímero derivado de la condensación reaccionada del etilenglicol y el ácido tereftálico obteniéndose el TERAFTALATO DE POLIETILENO, que es con el que se hace el film. A temperaturas comprendidas entre -60º y 130º C mantiene sin alteraciones sus características de suministro. Muy utilizado en la industria eléctrica al permitir reducir espesores del aislamiento. Utilizado para aislar ranuras de estatores e inducidos, aislar entre fases y bobinas de motores, condensadores, reactancias,...

Forma de suministro: espesor de 0,125 - 0,19 - 0,25 - 0,35 m/m

Ancho bobinas 960 m/m 50 kg. • mini bobinas de 5 kg .PRESSPHAN - MYLAR (PM) Aislamiento clase BEl laminado flexible PM, está compuesto a base de un soporte de papel dieléctrico pressphan en una cara, y un film de poliéster, obteniéndose un excelente aislante eléctrico de alta rigidez dieléctrica y elevada resistencia mecánica, soportando temperaturas de hasta 130º C. (B) Utilizado principalmente como aislante de ranura y entre fases de motores.

Forma de suministro: espesor 0,15 - 0,20 - 0,25 - 0,30 - 0,35 m/m

Ancho bobina 600 m/m 25 kg. • mini bobinas 600 m/m 10 kg.DACRON - MYLAR - DACRON - (BLANCO)

Aislamiento clase B-F

Es un laminado flexible compuesto por un film de poliéster recubierto por ambas caras por un filtro de poliéster sin impregnar. Aislante que por sus componentes presenta unas excelentes propiedades de absorción de barnices y resinas de impregnación, así como una buena estabilidad térmica a 130º C. En su suministro, las características térmicas del DMD Blanco corresponden a una clase B mejorada pero que instalado en la máquina y ésta convenientemente impregnada con barnices, puede ser utilizado para el aislamiento de devanados de clase térmica F. De fácil aplicación por su gran flexibilidad y deslizamiento, el DMD Blanco, es utilizado como fondo de ranura y cierre, en la fabricación y reparación de motores eléctricos de baja tensión.

Forma de suministro: espesor 0,20 - 0,25 - 0,30 - 0,35 m/m

Ancho bobina 960 m/m. 50Kg. • mini bobinas - ancho 500 m/m 10 kg.DACRON - MYLAR - DACRON (ROSA) Aislamiento clase FComplejo constituido por un film de poliéster adherido por ambas caras a 2 láminas de fibras de poliéster no tejido e impregnadas con resina EPOXI. Al estar el complejo saturado por la resina epoxi, su poder absorbente queda reducido pero presenta la ventaja de estabilizar térmicamente el film de poliéster y disminuir su contracción cuando es sometido a temperatura. Es adecuado para el aislamiento de devanados de clase F. Igualmente utilizado como el DMD Blanco, para fondo de ranura y cierre para reparación de motores.

Forma de suministro: espesor 0,20 - 0,25 - 0,30 - 0,35 m/m

Ancho bobina 960 m/m 50 Kg. • mini bobinas - ancho 500 m/m 10 Kg.NOMEX - MYLAR - NOMEX - (NMN) Aislamiento clase FComplejo formado por un film de poliéster adherido a 2 láminas de aramida (Poliamida aromático) NOMEX T-416 de 0,005 mm. Mediante una resina especialmente preparada para esta aplicación, con unas propiedades electrotérmicas elevadas. Los materiales que lo constituyen y su proceso de fabricación en caliente permiten que el NMN ofrezca unas características en general más elevadas, que el resto de complejos significándolo como el más idóneo para ser utilizado en el aislamiento de devanados que puedan estar sometidos a elevadas temperaturas de trabajo. Su clasificación térmica, por encima de las exigencias de la clase F, permite pueda utilizarse para el aislamiento de máquinas eléctricas de la clase H, si todo el conjunto es impregnado con un barniz o resina de esta clasificación.

Forma de suministro = 0,15 - 0,20 - 0,25 - 0,30 - 0,35 m/m.

Ancho bobina 960 m/m 50 kg. • mini bobinas 960 m/m 5 kg.FM – FLEX Aislamiento clase BLaminado flexible en forma de duplex o triplex compuesto por un papel de pura celulosa de algodón y un film de poliéster. Por sus características presenta una alta absorción en el proceso de impregnación en barniz o resina así como una buena flexibilidad. Especialmente indicado para aislar cabezas de bobinas en motores eléctricos de baja y mediana

potencia hasta la clase térmica B-130º C.

Forma de suministro: espesor 0,25 - 0,35 m/m

Ancho bobina 610 mm • Bobinas de 10 y 25 kgs.

1.Antecedentes generales

2. Herramientas adecuadas para embobinar3. Desarrollos para el embobinado

HIPOTESIS

Conociendo el origen de las fallas de un motor determinaremos la mejor manera de solucionar el desperfecto y establecer un tiempo de trabajo.

El apunte correcto de las características del motor y su embobinado como son:

Datos de placa, pasó, calibre, conexión, vueltas por bobina y apunte técnico personal que nos llevara a conocer las características y formación de unarchivo técnico de apoyo que nos servirá para una futura comparación o aclaraciones necesarias a algunas dudas.

El cambio de paso y la redistribución y el número de vueltas para las bobinas redituara en la reducción de pasos y tiempo para la reparación, manteniendo el equilibrio entre polos y aprovechando el espacio en la ranura del estator.

Con el cambio de paso de bobinas con el mismo número de vueltas y mismo tamaño se lograra un significativo ahorro de tiempo de reparación.

CAPITULO 1

ANTECEDENTES GENERALES

1. Embobinado es la parte eléctrica del motor que esta ubicada junto con el estator y que se encarga de crear un campo magnético que produce unmovimiento hacia el rotor produciendo así un cambio de energía eléctrica a mecánica.

El embobinado, esta constituido por un determinado numero de vueltas de alambre magneto los cuales forman las llamadas bobinas que son alojadas en un espacio que se encuentra en el estator. Este espacio es conocido como ranuraciones que pueden ser de dos tipos, abiertas o semicerradas estas ranuras están formadas por laminaciones con aleaciones de silicio.

Desde hace mucho tiempo el motor de inducción tipo Jaula de ardilla a sido el muy importante dentro de la industria por su simplicidad, fuerteconstrucción y bajo costo de fabricación, con el empleo cada vez más extenso de controles electrónicos por ajunte de frecuencia, el motor de inducción de corriente alterna parece encontrarse en ventaja para mantenerse en liderazgo.

2. Definición3. Tipos de embobinado

Existen varios tipos de embobinas entre los cuales se encuentran

a. Embobinado tipo Diamanteb. Embobinado tipo Canasta

1.3 Tipos de motor

1.3.1 El rotor de un motor con jaula de ardilla (1)

Esta hecho con barras conductoras que están en paralelo con eje y en corto circuito, por medio de unos anillos en los extremos, en los que soportan físicamente.

El tamaño de la barra su forma y su resistencia influyen en forma significativa en las características par-velocidad

1.3.2 Motores de inducción de rotor devanado (2)

El motor de inducción de rotor devanada, opera bajo los mismos principios de los motores de jaula de ardilla pero difieren en la construcción del rotor.

En lugar de las barras en corto circuito, el rotor esta constituido de bobinas cuyas terminales llegan a unos anillos rosantes montada sobre el eje.

La conexión de las resistencias externas a los circuitos del rotor a través de los anillos rosantes, permite la variación de las características par-velocidad.

El máximo par que un motor puede producir esta determinado por el diseño de su motor.

Cada diseño de rotor devanado tiene una familia de curvas par-velocidad que corresponden a varios valores de resistencia externa del rotor.

1.3.3 Motores monofasicos de corriente alterna

Este tipo de motores estando en operación, desarrollan un campo magnético rotatorio, pero antes de que el rotor inicie la rotación, el estator produce solo un campo magnético estacionario pulsante para producir un campo rotatorio y por lo tanto un par de arranque se debe tener un devanado auxiliar defasado a 90º con respecto al devanado principal una vez que el motor haya arrancado, el devanado auxiliar se remueve del circuito. (1)

Estos motores han sido perfeccionados a través de los años, a partir del tipo original de repulsión, en varios tipos mejorados y que en la actualidad se conocen como:

a. Motor de fase partidab. Motor de arranque por capacitorc. Motores con capacitor permanented. Motores inducción-Repulsióne. Motores de polo sombreadof. Motores industriales

1.3.4 Motores de arranque por capacitor

Estos motores monofasicos de corriente alterna cuyo rango va de fracciones de HP hasta 15 HP., se usan ampliamente con muchas aplicaciones de tipo monofasico tales como accionamiento a maquinas y herramientas como pueden ser taladros, pulidoras etc. (2)

Este motor es similar en su construcción al de fase partida, excepto que se conecta un capacitor en serie con su devanado de arranque.

Los motores de arranque con capacito están equipados también como los de fase partida, con devanado de trabajo y arranque, pero el motor tiene un condensador (capacitor), que permite tener mayor par de arranque.

El capacitor se conecta en serie con el devanado de arranque y el switch.

1.3.5 Motor de polo sombreado

Este tipo de motores es usado en casos específicos como pueden ser el accionamiento de ventiladores y sopladores, que tiene requerimientos depotencia muy bajos. Su rango de potencia esta comprendido es valores desde 0.0007 HP hasta ¼ HP., La mayoría se fabrica con un rango de 1/100 a

1/20 HP. La principal ventaja de estos motores en su simplicidad de construcción su confiabilidad y robustez y además tiene un bajo costo (3)

A diferencia de otros motores monofasicos de corriente alterna los motores de fase partida no requieren de partes auxiliares como capacitares, escobillas, conmutadores etc., o partes móviles como centrífugo. Esto hace que su mantenimiento sea relativamente sencillo y mínimo.

Como se ha mencionado el motor de inducción de polo sombreado es un motor monofasico con un método único para arrancar la rotación del rotor.

El efecto de campo magnético móvil es producido por la construcción

1.3.6 Motores universales

Los motores universales son pequeños motores con devanado en serie que operan con voltaje de corriente directa o alterna, estos se comportan de la misma manera con cualquiera de los dos tipos de corriente. Los motores universales tipo fraccionario puede ser de 1/150 HP. O menores

Los motores universales tienen prácticamente la misma contracción que los de corriente directa, ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su conmutador.

El conmutador mantiene al armadura jirando a través del campo magnético del devanado de campo. También cambia el flujo de corriente con relación al devanado de campo y la armadura, es decir cumple con una función de empujar y jalar.

Esta acción de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de campo y armadura.

CAPITULO 2

HERRAMIENTAS ADECUADAS PARA EMBOBINAR

2.1 Herramientas adecuadas para embobinar

Nuestra tarea es buscar los métodos prácticos que más hemos usado y deshacer aquellos métodos imprácticos.

Ahora señalaremos las herramientas adecuadas para llevar a cabo el trabajo de embobinar sin llegar a un cumulo de herramientas y artefactos inútiles.

He aquí una lista de herramientas para llevar a cabo nuestro trabajo de embobinar un motor:

a. Pinzas de corteb. Pinzas de corte en la punta

c. Pinzas de presiónd. Mazose. Cautínf. Llaves españolasg. Martillos Cabeza de bolah. Navajasi. Arco con seguetaj. Cepillo de madera con cerdas de alambrek. Taladro de manol. Martillo de gomam. Calibrador para alambre BSn. Cincelo. Limasp. Desarmadores cruz, planoq. Tijerasr. Maquina embobinadota con contador de revoluciones

2.1.2 Instrumentos de medición

Para comprobar l buen funcionamiento de un motor o para detectar fallas se utilizan diferentes aparatos de medición como son el amperímetro, amperímetro de gancho, voltímetro, grauler.

2.1.3 Amperímetro

El empleo del amperímetro en los talleres de reparación de motores es indispensable ya que su lectura demuestra las condiciones normales o anormales de los mismos siendo de recomendarse los de tipo de precisión con escalas de 0 a 25, 0 a 50 y 0 a 100. Estos aparatos tienen la ventaja de que se pueden trasladar a cualquier parte para prestar su servicio, o tenerlos instalados en un tablero de pruebas en un taller. El amperímetro se conecta en serie.

2.1.4 Amperímetro de gancho

Este instrumento es fácil de manejar, pues están provisto en su parte superior de una especie de mordaza metálica que se abre para colocar dentro de la misma la línea que se va a probar una vez que el conductor este dentro de la mordaza se cierra esta por medio de un simple moviendo y el aparato marcainmediatamente, el amperaje que esta pasando.

2.1.5 Voltímetro

Este aparato nos sirve para medir voltajes, también nos puede servia para detectar diferencias de voltaje entre fases. El voltímetro se conecta directo a la fuente que se desea probar.

2.2 Inspección mecánica al recibir el motor

La inspección mecánica al recibir el motor consiste en revisar las siguientes partes.

a) Valeros: Muchas veces los valeros en mal estado provocan que el rotor se amarre o se escuche ruidos desagradables debido a la fricción o por la falta de lubricación e ellos.

b) Centrífugo: La acción mecánica de un centrífugo depende del muelle de resortes y la colocación alineada y la buena distancia entre el centrífugo y platinos. Un centrifugo en mal estado provocara que el motor no arranque corriendo el riesgo de quemarse que al no arrancar el incremento de corriente que se presente provoque calentamiento excesivo en la bobinas llegando hasta el grado de poder quemarse.

2.3 Funcionamiento y reparación

La importancia del funcionamiento de los motores se da por la gran necesidad que se tiene de ellos la rapidez y eficacia, conque se realice su reparación redituara ampliamente en el reconocimiento del buen trabajo.

La reparación de un motor necesita de mucha a tensión conociento de materiales con respecto a su calidad, principalmente porque los materiales usados por los fabricantes son generalmente de excelente calidad.

En cuanto al acabado la forma en que se encuentra el embobinado debe ser esteticamente muy bueno ya que la maquinaria que usan los fabricantes logra ensambles perfectos y difíciles de montar manualmente.

Es por eso que se han desarrollado diferentes maneras de embobinado manualmente para facilitar la entrada del alambre a las ranuras del estator.

CAPITULO 3

DESARROLLOS PARA EL EMBOBINADO

1. Como desembobinar un motor

Para desembobinar un motor se necesita un martillo con un cincel o en su defecto un cortador afilado. El estator se debe colocar con un tope para que no se recorra hacia atrás cuando se golpee la corona con el cortador, para cortar las bobinas se coloca el estator con la parte contraria a la de las conexiones. El

cincel se debe colocar al ras de la bobina y al comienzo de la ranura, con golpes uniformes la bobina quedara cortada y así sé ira recorriendo una por una hasta terminar con toda la circunferencia del embobinado. Al terminar quedara sujeta al estator la otra parte del embobinado nos servirá para sacar los datos posteriormente.

Para el siguiente paso con las bobinas cortadas al ras del laminado necesitaremos un botador que abarque el ancho de la ranura, se debe ser precavido con esta medida ya que puede llegar a atorarse dentro de la ranura y dañar la formación del laminado.

Así golpearemos firmemente hasta que logremos bajar poco a poco las bobinas dentro de las ranuras hasta tenerlo totalmente fuera.

3.1.2 Como sacar los datos de un motor

Antes de proceder a destapar un motor es conveniente tomar nota de cuantas puntas salen y si trae algunas marcas en los cables como pueden ser números, colores, etc., para que al entregar un motor tenga el mismo numero de puntas e identificaciones ya que en el momento de su reinstalación pueden surgir algunas confusiones y provocar un mal funcionamiento ya que algunas veces la reinstalación de un motor es efectuado por personas inexpertas y se basan por las marcas que el motor traía anteriormente.

También se deberán hacer algunas marcas en las tapas para asegurarnos que la posición al cerrarlos sea la misma que tenia el motor cuando lo recibimos. Puede ser marcado con un punto de golpe o pintura. Solo procurando que sean marcas pequeñas y que no afecten la estructura o vista del motor.

Una vez que se han quitado todos los tornillos se recomienda guardarlos junto con piezas que se le hayan retirado agregando una nota para identificar a que motor corresponden para evitar confusiones posteriores.

Ya abierto el motor se tomara el estator con la parte de las conexiones hacia arriba para así desatar los amarres y buscar todos los puntos de conexión, el paso de las bobinas, y bobinas por grupo, numero de grupos, tipo de embobinado, vueltas por bobina, después de hacer esto cortarlo, después contar numero de ranuras, largo de ranura calibre de alambre y tipo de aislamiento.

La placa de datos también se deberá transcribir para hacer comparaciones al final del trabajo.

Estos datos quedaran guardados en un libro ya que es de gran utilidad para hacer comparaciones. En caso de falta de datos podremos buscarlo en nuestro

libro y así continuar con la reparación y ahorarnos tiempo, tambien se puede agregar un apunte personal en caso de ser necesario.

3. Limpieza del estator

Después de haber quitado las bobinas de muy comun que queden residuos de papel o barniz, los cuales pueden quedar pegados en las paredes de las ranuras, por lo cual se debera de limpiar para facilitar la entreda de los aislamientos de el alambre., tambièn pueden quedar el alambre de cobre, hierrofundido a causa de cortos circuitos en el motor es importante eliminar estos defectos y tratar de dejar las laminaciones lo menos dañadas posible.

Para la limpieza seran necesarias las siguientes herramientas, algunas ya fueron mencionadas con anterioridad.

1. Navajas2. Seguetas3. Lijas4. Cepillo de alambre5. Gasolina6. Brocha

Con las segueta, se puede raspar entre las ranuras para quitar todo lo que este pegado en ellas, una vez que se han raspado todas las ranuras se procede a raspar con gasolina y posteriormente sopletear con aire y retirar tdos los residuois existentes.

Una vez seco el estator se puede pintar por dentro solo las partes superiores, lo cual ayudara a evitar la corrosiòn y cubrir algunas partes dañadas de las laminaciones.

3. Aislamiento para embobinados

Los aislamientos en un embobinado son muy importantes ya que de estos depende que la parte eléctrica no tenga ningún contacto con la parte de hierro de el motor que provocarían cortos, que serian peligrosos para el operador.

Los aislamientos deben estar preparados para soportar determinadas temperaturas y proteger de humedad y polvo las bobinas.

En los embobinados podemos encontrar varios tipos de aislamientos como son:

a. Plásticos

b. Barnicesc. Papeld. Tubos de lino impregnadose. Tubos de fibra de vidriof. Aislantes a base de silicones (Barniz)

Para motores que trabajen en condiciones de temperatura que sobrepasen los 40 ºC se recomienda el uso de aislantes de tela de vidrio y barnices a base de silicones., este mismo tiempo de aislantes se recomienda donde el ambiente es húmedo.

El aislante que es colocado entre las ranuras del estator lo podemos encontrar en tres tipos diferentes

1. Papel pescado2. Coreco

También se usa el espaguetti la descripción de este aislante es un tubo formado de resinas aislantes y fibra de vidrio, el cual sirve para aislar los puntos de conexión entre las bobinas.

Barniz para acabado:

Este se usa cuando se esta seguro que el motor se encuentra lsto para trabajar y ya se ahn hecho las pruebas correspondientes que comprueben su buen funcionamiento, ya que este barniz al secar hace que los alambres queden sujetos entre si endureciendo las bobinas, esto evita ruidos por alambres sueltos, vibración de un embobinado, y además actuar como una capa protectora además de dar una buena presentación de acabado a el embobinado.

Este barniz se encuentra en el mercado en color rojo o transparente, también hay barnices que secan a temperatura ambiente y otros que necesitan exponerse a altas temperaturas para lograr su secado.

Cuñas de madera:

Se colocan sobre la parte superior descubierta de la bobina y las paredes de la ranura., estas asientan las bobinas y al mismo tiempo las aprietan hacia el fondo de la ranura, también las protegen de un posible rozamiento con el rotor.

Alambre magneto:

Este alambre esta provisto de un barniz aislante que evita los cortos entre un alambre con otro.

1. Colocación de aislantes en el estator

Para este trabajo tenemos tres opciones que son:

. papel pescado

. Mayllar

. Coreco

Para este caso usaremos el mayllar el cual es una mica plástica en presentación de diferentes calibres.

Podemos tomar una muestra de el embobinado anterior y basarnos a esa medida, pero en muchas ocasiones no queda ninguno en buen estado, de tal modo que cortaremos un pedazo aproximado e introducirlo en la ranura entonces estaremos con la altura adecuada de modo que no salga de la ranura.

Para delimitar el largo del aislante se debe dejar después de la ultima lamina según sea el tamaño de el motor en este caso dejaremos 10 mm de sobrante de cada lado para que mas adelante hagamos una pestaña para que el aislante no se mueva ni se recorra a la hora en que estemos introduciendo el alambre.

De esta manera tendremos ya una muestra de la cual tomaremos las medidas tanto de largo como de ancho.

Nuestra medida deberá ser de 10cms, de largo por 2 cm de ancho.

1.- Sobre el pliego marcaremos la medida del largo del aislador que seran los 10 cm. Un pliego tiene comúnmente 80cm, si dividimos entre 2 cm que es el ancho de nuestro aislador podremos saber anticipadamente que tendremos 40 aisladores.

2. Una vez marcado la tira la cortaremos ya sea con una navaja o tijeras a esta tira le mediremos 5mm de cada lado para hacer un medio corte con una navaja.

3. Ahora podemos cortar individualmente cada aislador, con el cortador antes mencionado ajustaremos la medida de 2 cm que es el ancho de nuestro aislador.

Asi obtendremos los 24 aislantes que necesitamos para nuestro motor.

3. Maullar4. A cada uno de los aisladores le doblaremos el medio corte hacia un

mismo lado de los dos extremos.5. El estor que fue limpiado con anterioridad le podremos dar un ligero baño

con barniz para que al colocar los aislantes queden adheridos alas paredes del estator.

Con el sobrante de nuestra tira aramos lo que se conoce por los técnicos como caballetes que son tiras de aislantes que sirven para cubrir las bobinas en su parte exterior antes de las cuñas e madera.

Estos se hacen tomando la mitad de la medida de ancho de nuestros aisladores anteriores., así es que si media 2 cm de ancho esta medirá 1 cm de ancho, una vez cortados se deberá hacer un dobles de modo que estén redondeados tal y como se muestra en la figura .

De esta manera nuestro estator estará listo para recibir las bobinas.

1. Cambio de paso en el embobinado

El cambio de paso en un embobinado es importante para quienes embobinan a mano, ya que fasilita el trabajo y el ahorro de tiempo es muy significativo.

A continuación pondremos por ejemplo los datos de un motor bomba de agua marca excel de 1 ½ HP. De dos polos.

Bobina de arranque Bobina de trabajo

Paso V x B Calibre 22 Paso V x B Calibre 20

1 - 6 - 30 1 - 4 - 21

1 - 8 - 36 1 - 6 - 46

1 - 10 - 43 1 - 8 - 52

1 - 12 - 44 1 - 10 - 62

1 - 12 - 62

1. Como leer los datos

El paso de la bobinas de arranque en la primar bobina es de 1 – 6 en el cual el numero 1 indica el numero de bobina y el 6 los espacios que esta ocupa

Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior

En el paso de las bobinas de arranque sera el siguiente:

Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior

Observemos que hay una bobina mas en el grupo de trabajo, entonces los datos de las bobinas quedaran así

Bobina de arranque Bobina de trabajo

1 – 6 1 – 4

2 – 8 2 – 6

3 – 10 3 – 8

4 – 12 4 -10

5 – 12

Para determinar un número de vueltas por bobina se cuenta por alambre cada bobina y se apunta conde corresponde, Ejemplo:

Hilos X Bobina Hilos X Bobina

1 – 6 – 30 1 – 4 - 21

2 – 8 – 36 1 – 6 – 46

3 – 10 – 43 1 – 8 – 52

4 – 12 – 44 1 – 10 -62

1 – 12- 62

Ahora el cambio lo haremos de las siguiente manera:

Acomodaremos todas las bobinas a un solo paso, y con el mismo numero de vueltas cada una, como es un motor de 3,600 RPM corresponden a 2 polos que dividimos entre 24 ranuras, de este modo tocaran 12 ranuras por polo., asi tendremos 12 ranuras para distribuir todas nuestras bobinas y las repartiremos como se muestra en la figura.

Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior

El paso que lograra abarcar totas las ranuras serà de 7 x 6 esto indica que cada bobina abarcara 7 espacios y quedara 5 espacios vacios para llenarlas con las demas bobinas

El mismo paso cera para las bobinas de arranque pero ahora en lugar de ser por 24, las repartiremos entre 12.

Para repartir el número de bobinas es necesario sumar todas las vueltas de cada bobina y dividirlas entre el numero de bobinas que vallamos a usar ejemplo.

Bobina de arranque Bobina de trabajo

1 – 6 – 39 1 – 4 – 21

8 – 36 6 – 46

10 – 43 8 – 52

12 – 44 10 – 62

12 – 62

Total = 153 Total = 243

153 / 6 = 25.5 243 / 6 = 40.5

Total de vueltas = 153

Numero de vueltas = 6

Vueltas X Bobina = 25.5

De este modo nuestros datos quedaran así:

Bobina de arranque Bobina de trabajo

Paso 1 – 7 * 6 Paso 1 - 7 * 6

V x B 25.5 V x B 40.5

Calibre 22 Calibre 20

Conexión Serie Conexión Serie

Grupos 2 Grupos 2

De esta manera no perderemos tiempo en hacer una bobina con relaciòn de vueltas, y tamaño distinto a cada una de las bobinas, este cambio nos da uniformidad sin afectar el angulo requerido por cada polo.

2. Cuando los motores traen alambres tipo solera o de números que no se consigan o bien se desee utilizar material existente, se presenta el problema de saber cual debe ser el calibre apropiado para hacer dicho cambio, sin recurrir a cálculos técnicos.(1)

Supongamos que un motor viene devanado con un alambre esmaltado y forro Nº 10 y que dicho alambre no se encuentre en el mercado.

Busquemos en la tabla relativa alambre de cobre desnudo y veremos que el Nº 10 tiene una sección de 5.260 mm2 y su diámetro también en milímetros cuadrados es de 2.588, para conseguir estas mismas características veremos que corresponden poner 2 alambres en paralelo del Nº 13 que equivalen con muy pequeña diferencia en milésimas de milímetro al original por lo que tendremos el mismo resultado.

La misma operación se hace cuando se trata de alambre cuadrado, pues conociendo la sección del mismo, solo se buscara el equivalente en redondo.

Desde luego, cabe la aclaración de que se debe tener en cuenta el espacio del que se dispone en la ranura respectiva, ya que en muchas ocasiones estas vienen completamente justas y por lo tanto no es posible hacer estos cambios en los calibres de el alambre sin variar la cantidad de vueltas, para saber si dos o mas alambres caben en la caja de la ranura en sustitución del original, tómese exactamente la medida de la caja e introduzca la cantidad que se piensa poner de alambre o bien calcúlese con la ayuda tablas que dan el grueso de los aislamientos, y se admite el numero deseado de vueltas

1. Inspección mecánica final del motor3. Como cambiar el grueso del calibre

La inspección mecánica en el motor es muy importante ya que estas fallas provocan grandes problemas en el funcionamiento del motor.(2)

Algunas fallas son:

a. Estos deben tener un ajuste adecuado tanto a la flecha del rotor como la chumacera, la alneaciòn es de vital importancia ya que un desvalanceo provocara un fricciòn entre valines provocando calentamiento o llevando esta a la destrucción de las vias dentro del valero, provocando un estancamiento del rotor.

b. Balerosc. Alineación

Es básicamente para el buen funcionamiento y durabilidad de los elementos, como son:

Baleros

Tapas

Estator

Rotor

Colectores

Ya que un desequilibrio en alineación atribuye a desgastes o fricciones no deseadas.

2. La inspección eléctrica después de la reparación en un motor es muy importante ya que esta nos mostrara los resultados buenos o malos por medio de varios puntos.

3.4.1 Prueba de aislamiento

Esta se efectúa con un Meguer que nos dará los resultados de aislamiento y comprobaremos que la parte eléctrica se encuentre completamente aislada de los elementos metálicos del motor.(3)

3.4.2 Prueba de amperaje

Esta se realiza con el emperímetro con el motor funcionando se checa linea por linea tomando lectura del amperaje que el motor desarrolla y asi poder compararlo con el amperaje inscrito en la placa de el motor de esta forma si las lecturas son distintas Estaremos detectando alguna falla eléctrica o mecánica.

3. Inspección eléctrica final de un motor4. Factibilidad de costo.

Al localizar el defecto de un motor deberíamos formularnos las siguientes preguntas.

¿Si reparo el defecto que he encontrado serán suficientes para que el motor trabaje completamente y no se presentara otro que de momento no aparece?

¿Qué tiempo voy a emplear en la reparación?

¿ Cuanto justamente se debe cobrar? (4)

Al realizar un trabajo debemos considerar los siguiente

1. Desmontaje y acarreo2. Tiempo que se emplea en desenrollar un motor3. Tiempo en que se emplea en limpiar las partes de un motor4. Montaje y acarreo5. Materiales para la reparación

Por lo tanto teniendo los puntos ya citados el costo de la reparación dependerá de el especialista

Se presenta en este artículo un sistema sencillo, de bajo coste y seguro, capaz de

proporcionar una valoración completa del estado del aislamiento de máquinas

eléctricas rotativas. Los ensayos se realizan a máquina parada pero su duración (del

orden de dos horas) hace que su incidencia pueda ser nula sobre la producción.

El método es relativamente reciente (posterior a 1990) y la informatización primera

de las mediciones y cálculos de hace menos de diez años. Popularmente conocido

como EDA, se viene utilizando últimamente de forma generalizada, aunque dicha

“vulgarización” haya llevado a una situación peligrosa contra la que se previene al final

del artículo.

Es importante resaltar que este método de diagnóstico, bien empleado, ha permitido:

• Evitar o aplazar rebobinados de máquinas considerada como “viejas” (la diagnosis

ha demostrado que se pueden mantener en operación, sin problemas, alternadores

de comienzos del pasado siglo, con más seguridad que otros de mediados del mismo).

• Prever operaciones programadas de mantenimiento preventivo para con un coste

mínimo, reducir la posibilidad de averías.

• El acopio anticipado de bobinas o barras de repuesto para en caso de avería

pronosticada por la propia diagnosis, minimizar el tiempo de parada y por tanto, las

pérdidas de producción.

Luis Odriozola Arteaga

Doctor Ingeniero del ICAI (1963).

Ha e j e rc ido su profe s ión en Cons -

trucciones Electromecánicas INDAR.

Ramón Vizcaíno S.A. Sociedad Industrial de Transmisiones (SIT). General

El e c t r i c , (Ta l l e r de S e r v i c io, F i e rro

S .A. ) SARELEM, Grupo F r ama tone ,

(Francia). Desarrolla su actividad actual como SERTECOR.

Evaluación del estado del

aislamiento en bobinados

de máquinas

eléctricas rotativas

pag xx xx Evaluacion aislamient 3/3/04 17:57 Página 26Antecedentes

Hace algunos años, sobre todo en alternadores, se puso en cuestión la tradicional polí-

tica de su necesidad de rebobinado al cabo

de 40 años de operación. Ello unido a las

ideas de mantenimiento predictivo empujó a

buscar un sistema de chequeo (tomado del

anglicismo que ha quedado para los reconocimientos médicos) del aislamiento de má-

quinas eléctricas. Las condiciones eran claras:

Sencillo, barato, sin riesgo y con incidencia

mínima en la producción.

El método que describimos reúne todas

las virtudes requeridas sin llegar, por ejemplo,

a la profundidad de la medición “on line” de

descargas parciales, pero proporcionando

una idea sobre el estado general del aislamiento válido al 100% en la práctica normal.

Las situaciones dudosas o de alta responsabilidad pueden aconsejar completar el análisis con otras pruebas específicas, sobre todo

cuando se trata de encontrar puntos débiles.

Idea básica

El material que cubre un conductor para

aislarlo de otros a tensión distinta puede ser

estudiado como el dieléctrico de un condensador en el que un electrodo es el propio conductor y el otro el elemento del que se pretende aislar (por ejemplo chapa del estator).

La idea que ha conducido al método que

sigue, fue objeto de estudios diversos sobre

todo en Francia y España, pudiendo decirse

que si bien la versión práctica fue concretada

antes en el país vecino, ha sido España quién

la ha llevado a su mejor desarrollo técnicopráctico.

Fundamento del método

Al condensador que constituye el bobinado

respecto a masa se le miden sus capacidades,

a ba j a f r e c u e n c i a (< 0.1 Hz o C .C . ) y e n

C .A. a 1 kHz. Y después se le somete a tensión continua para que se cargue durante 30

min., pasados los cuales se le hace descargar

sobre sí mismo. En el proceso se miden las

intensidades correspondientes que resultan

según esquema y las gráficas a su lado.

Significado de las capacidades

En corriente alterna

Imaginemos el conjunto bobinas-paquete

de chapa; la aplicación de tensión a 1 kHz

hace circular corriente alterna directamente

entre cobre y chapa a través del dieléctrico

que es el aislamiento. Así pues lo que se tiene

y puede medir es la capacidad que podríamos llamar interna o real, sin más influencia

que las cualidades del aislante; si éste no se

cambia, en determinada máquina, se mide

siempre lo mismo. Esto es muy importante:

• Su valor depende de la calidad del aislamiento y el de la máquina nueva se mantiene

en tanto en cuanto el material aislante no se

vaya degradando.

• De forma muy evidente muestra la absorción de agua. En efecto, la constante dieléct r i c a de é s t a e s mu c ho mayor qu e l a de l

aislante (más de 10 veces) por lo que la capacidad en alterna (1 kHz) aumenta claramente con la humedad interna.

A muy baja frecuencia

En corriente continua, el condensador no

conduce: se carga. En esa situación la parte

externa del bobinado acaba formando parte

de la armadura en tanto en cuanto haya algo

que haga que su superficie sea conductora, o

sea, contaminación por agua o suciedad. Dos

comentarios al respecto:

• En bobinados de menos de 8 kV de tensión nominal, si la parte al aire de las bobinas

está limpia y seca, las medidas de capacidades en C.C y C.A, son iguales.

• En máquinas con aislamiento distinto en

cabezas (por ejemplo: la capa de gradiente

para más de 8 kV) aun a bobinado limpio, las

medidas son distintas, pero la diferencia crece

de forma ostensible con la contaminación.

De ahí que en éstas interese particularmente

el “punto cero” que supone una medición

de nueva u óptimas condiciones.

NOTA. Nunca se insiste lo bastante en la

conveniencia de tener una “partida de nacimiento” o mediciones a máquina nueva. Esto

es básico en el mantenimiento predictivo,

donde pe s e a conoc e r s e c i f r a s de l ími t e s

aceptables, son los cambios y tendencias los

qu e ma s ay uda n a l l e g a r a con c l u s ion e s y

de c i s ion e s . Por e j emplo, u n a medi c ión e n

máquina desconocida, donde el aumento de

capacidad en corriente alterna por humedad

Evaluación del estado del aislamiento en bobinados de máquinas eléctricas rotativas 27

Figura 1

1. Carga

2. Descarga

1

+

-

2

Corriente total=Icarga=

Iabsorción+Ifuga

Iabsorción=Polarización “lenta”

nA

nA

I(nA)

Iconducción

Ifuga

carga 30 min. Reabs. 2 min.

30’

1’ 10’

2’

Ireabsorción=

Idescarga

pag xx xx Evaluacion aislamient 27/2/04 18:49 Página 27interna, coincida con el de corriente continua por contaminación, puede inducir a una

idea optimista equivocada.

Estudio físico de las corrientes

Volviendo a lo dicho sobre este ensayo y a

la figura, vamos a analizar lo que sucede en

los citados procesos de carga y descarga.

Corriente de carga

Bajo un punto de vista elemental, al aplicar

una tensión continua al bobinado, el aislamiento queda sometido a un campo eléctrico que hace que los electrones libres, que

tratándose de aislantes no deben ser muc hos , s e pon g a n e n mov imi e n to h a c i a l a s

zonas de mayor potencial. Esto es lo que de

forma s impl i s t a debi e r a s e r lo medibl e y

coincide con lo que se llama corriente de

conducción. Y en efecto es la que quedaría

en el aislamiento nuevo y tras un tiempo de

estabilización infinito. Pero en ese tiempo de

estabilización, como se aprecia en la curva de

carga, suceden más cosas:

• La curva empieza de forma abrupta y es

que paralelamente al movimiento de cargas

se produce la polarización del dieléctrico: es la

orientación de las moléculas y orbitales electrónicos en oposición al campo. Estos movimientos se reflejan en ese golpe de corriente

que dura lo que dicha polarización: milésimas

de segundo; en todo caso muy breve, por lo

que le llamamos polarización rápida.

• Pero además de estos dos fenómenos

(conducción y polarización rápida), propios de

un dieléctrico “puro”, en los aislantes reales,

hay impurezas iónicas, que aumentan con el

envejecimiento, y que de forma relativamente

muy lenta, se mueven hacia los electrodos

definidos por la tensión continua aplicada. No

llegan a descargarse sobre ellos, pero su “penoso” movimiento (volveremos sobre él) es

medido en forma de corriente. Esta corriente

la llamamos de absorción o polarización lenta. (NB: Los tiempos manejados son largos pensando en la proverbial rapidez de los fenómenos

eléctricos; ver abcisas del gráfico de corrientes).

• En los aislamientos contaminados, aun tenemos más movimientos de iones que se traducen en el valor de la intensidad de carga.

– Por un lado, si por ejemplo hay humedad

interna, los iones móviles que puedan existir

en el interior del aislamiento llegan a descargarse en los electrodos (corriente electrolítica) aumentando de forma notable la corriente de conducción por electrones libres

indicada como primer concepto elemental.

– Por otro, con suficiente nivel de tensión,

la contaminación externa es suficienteme n t e condu c tor a pa r a qu e apa r e z c a n

corrientes de fugas superficiales importantes

si las comparamos con la corriente teórica

de conducción. De ahí ese nombre adoptado de “intensidad de fuga” (ver Figura 1)

para la corriente más o menos estabilizada y superior a la teórica final de conducción.

Corriente de descarga

El fenómeno de absorción o polarización

lenta es reversible. Si una vez polarizado el

dieléctrico, se ponen en cortocircuito los

electrodos (circuito 2 de la Figura 1), las impurezas iónicas acumuladas frente a los electrodos en el proceso de carga, comienzan a

moverse de nuevo en el interior del aislamiento y este movimiento se traduce en una

corriente en el circuito exterior que, se comprueba es igual y contraria a la corriente “absorbida” en la polarización lenta. Por ello se

le llama corriente de reabsorción.

Análisis de las corrientes

De las intensidades de carga y descarga se

definen una serie de conceptos a analizar y

valorar. Con esto y lo equivalente en el análisis

de las capacidades, ya comentado, se llegará

a las conclusiones que expondremos al final.

Dichos conceptos son los siguientes:

• Resistencia de aislamiento. Es el cociente

entre la tensión aplicada y la intensidad de

carga medida a 1 minuto, expresada normalmente en MΩ.

• Constante de tiempo. Es el resultado expresado en segundos de la resistencia de

aislamiento a los 2 minutos multiplicada por

la capacidad a 1 Khz.

• Indice de polarización. El índice de polarización es la relación entre las corrientes de

carga medidas a 1 minuto y 10 minutos

• Intensidad de fuga. Se toma como intensidad de fuga el valor de la corriente de carga,

a los 30 minutos.

• Intensidad de reabsorción. Es la corriente

de descarga a 1 minuto de cortocircuitar el aislamiento (después de ser cargado durante 30’).

• Indice de absorción del dieléctrico. Es la

relación entre la intensidad de reabsorción a

los 30 s y a los 60 s. Da una idea de la pendiente de la curva.

• Relación intensidad de fuga / intensidad

de reabsorción = (Pfuga). Es la relación entre

la intensidad de fuga (a 30 min) y la intensidad

de reabsorción (a 1 min).

28 anales de mecánica y electricidad / enero-febrero 2004

pag xx xx Evaluacion aislamient 27/2/04 18:49 Página 28A c o n t i n u a c i ó n c ome n t amo s a l g o má s

sobre estos conceptos:

• R e s i s t e n c i a d e a i s l ami e n t o. E s e l má s

elemental usado para saber un mínimo del

estado de un aislamiento y se conocen diversos

criterios numéricos para su evaluación.

• Constante de tiempo. Criterio evidentemente heredado de la técnica de condensadores cuyo producto RC orienta sobre la

característica y calidad de su carga y descarga.

• Indice de polarización. Es un número que

se viene utilizando, junto con el valor de resistencia de aislamiento, como idea rápida

para valorar el estado de un devanado. Es

habitual definirlo como el cociente entre la

resistencia a 10 min y a 1 min. Es claro que el

valor coincide exactamente con el aquí dicho I

c1

/ I

c10

Es un número sencillo de obtener y que da una cifra adimensional y por .

tanto independiente de las condiciones de

medida. Si pensamos algo más veremos que

se trata de la suma de la corriente de absorción a 1 min.+ la de fugas, dividida por la suma del valor de la absorción a 10 min. + la

misma I de fugas:

IP = (Iabs

1

+ Ifuga)/ (Iabs

10

+ Ifuga) o sea, IP =

(1+Ifuga/Iabs

1

)/(Iabs

10

/ Iabs

1

+Ifuga/Iabs

1

.(

Si por simplificar aceptamos que la Iabs a

10 min. es mucho menor (≈20%) que a 1

mi n . y l l amamos Pf u g a a l a propor c ión

Ifuga/Iabs

1

, nos quedaría:

IP≈(1+Pfuga)/(0.20+Pfuga)

donde se ve claramente que si la Ifuga (contaminación) es muy grande, (por ejemplo

Pfuga>5) el IP, índice de polarización, tiende

a 1, y esa interpretación es correcta. Menos

c l a ro e s e x i g i r v a lor e s mu y a l tos a l IP. Por

ejemplo un valor que puede ser bueno (buen

aislamiento algo sucio) es el que arroja una

proporción de fuga (Pfuga) de ≈ 0.3, que daría un IP de 2.6. Un valor bajísimo de Pfuga

como 0.1, daría un IP de 3.7. Pero no se piense que, con seguridad, cuanto más alto, mejor : el valor bajo de Pfuga puede ser debido a

una gran corriente de absorción, lo que, por

ejemplo, puede indicar problema grave de envejecimiento o degradación interna.

• Intensidad de fuga. Comprende la corriente

de conducción por electrones libres más la

de todos aquellos iones internos o superficiales que alcanzan los electrodos. El tiempo

de 30 minutos de carga es un valor práctico

de convenio. Hay formas de cálculo con datos

a menos tiempo, que pueden ser válidas pero

son menos claras y convenientes para proceder al ciclo de reabsorción.

• Intensidad de reabsorción.Ya hemos dicho

que, por convenio, se toma la corriente de

descarga medida a 1 minuto de cortocircuitar

el aislamiento (después de ser cargado durante 30’). Pero es conveniente pensar en lo

que ha sucedido en el aislamiento durante

ese período de carga. Hemos hablado ya del

movimiento “penoso” de iones durante la

l l amada a b s o r c i ó n o po l a r i z a c i ó n l e n t a. E n

efecto, el campo eléctrico actúa sobre las

impurezas iónicas que aparecen durante el

servicio, que según sea éste, aparecen por :

descargas internas, rayos UV, pérdidas dieléct r i c a s , t r a n s i c ión c r i s t a l i n a ( t empe r a t u r a ) .

E stos iones no llegan a descargarse en los

electrodos ya que caminan rodeados por

una auténtica nube de moléculas neutras.

E n e l l e n to de spl a z ami e n to, d i c hos ion e s

e ncuentran zonas de discontinuidad en el

aislante donde se acumulan formando una

carga espacial. En cuanto el campo eléctrico

desaparece, esa “inquieta” distribución de

c a r g a s s e m u e v e h a c i a e l e s t a d o i n i c i a l ,

volviéndose a encontrar con todas la dificult ade s i ndi c ada s . As í pu e s , l a cor r i e n t e de

absorción (que la “separamos” gracias al “truco” de la reabsorción) informa por su valor

sobre la cantidad de productos de degradación y por su rapidez sobre la heterogeneidad

microscópica del aislamiento. Esto último es

lo que indica el:

• Indice de absorción del dieléctrico, definido como la relación entre la intensidad de

reabsorción a los 30 s y a los 60 s. lo que da

una idea de la pendiente de la curva.

• Relación intensidad de fuga/intensidad de

reabsorción. El significado de la “Pfuga” ha

q u e d a d o c o n c r e t a d o s u fi c i e n t eme n t e a l

extendernos sobre el índice de polarización.

Valoración numérica

Como es necesario en la técnica los conceptos expuestos tienen que ser expresados en

cifras resultado de medidas que permitan comparar y decidir. Algo se ha dicho ya sobre ello,

pero hay mucho más en lo que afecta a las

intensidades de carga y descarga. Sin profundizar en detalles, resumimos lo encontrado por

las tecnologías francesa y española que ha permitido la uniformidad necesaria para que exista

una técnica práctica sobre esta diagnosis.

Un hecho importante fue el que los experimentos de unos y otros llevaron a la conclusión de que los valores de las corrientes

Evaluación del estado del aislamiento en bobinados de máquinas eléctricas rotativas 29

pag xx xx Evaluacion aislamient 27/2/04 18:49 Página 29de carga y descarga a distintas temperaturas

prácticas reales, en sus tramos importantes,

se corresponden según

I = I

0

*

10

k(t-T)

siendo I la intensidad a tº C e I

0

la correspondiente a Tº C, considerada como referencia.

L a s di fe r e n t e s medi c ion e s pe r mi t i e ron

l l egar a un valor de k para la corriente de

carga y otro para la de descarga. Se convino

tomar como referencia T = 20 ºC, de manera

que, dentro de un orden, medidas a cualquier temperatura t pueden ser llevadas al

valor que tendrían a 20 ºC.

Otros factores que evidentemente han de

influir en los valores de las intensidades son

el voltaje aplicado y la capacidad del bobinado analizado. Por eso, para comparar valores

de distintas máquinas en diferentes condiciones, además de “traducir” las intensidades a

20 ºC, luego éstas se refieren a la unidad de

voltaje y capacidad.

Y afinando más: la capacidad, aun a igualdad de calidad de dieléctrico y superficie, depende del espesor del aislamiento decidido

en el diseño de la máquina (ensayamos má-

q u i n a s d e t o d o u n s i g l o ) . Po r e s o s e e n -

cuentran a veces valores referidos a 1 mm

de espesor de aislamiento.

Comprobación a dos tensiones

Los resultados de mediciones y cálculos

para la obtención de los indicadores antes

definidos y “traducidos” según lo indicado en

el párrafo anterior, para una máquina con

aislamiento en buenas condiciones, son iguales para tensiones en proporción, por ejemplo,

de 1 a 5 (con impropiedad se dice que el

aislamiento “sigue la ley de Ohm”). Es esa

proporcionalidad la que nos permite comparaciones interesantes de intensidades en mA

por Voltio y Faradio.

Sucede que los aislamientos contaminados

no se ajustan a dicha proporcionalidad y ello

es una ayuda más para discernir el tipo de

contaminación y valorarla. Así el análisis de las

gráficas de carga y descarga a distintos voltajes

puede indicar al técnico más detalles sobre el

estado del aislante. Para muestra comentamos dos situaciones particularmente sencillas:

• La aplicación de 500 V (recordamos, C.C),

valor inferior típico para un devanado de 6

kV, por contaminada que esté su superficie,

apenas consigue ionizar y poner en movimiento la correspondiente carga. En cambio

a 2500 V las corrientes superficiales son muy

notables, aumentando la intensidad de fuga

de forma notable. Es claro que al traducir los

valores medidos a la unidad de tensión, esta

segunda medida a 2500 V, dará un valor más

alto que la correspondiente a 500 V.

• La contaminación interna por absorción

de humedad aumenta la dificultad de movimiento de los iones resultado de las impurezas internas de manera que la corriente de

r e a b s o r c i ó n m e d i d a e n e l p r o c e s o d e

descarga es proporcionalmente mayor en el

voltaje bajo. Es decir, el valor traducido a la

unidad a 500 V es mayor que el correspondiente a 2500 V.

Presentación de resultados

La cuantificación numérica de los conceptos físicos enunciados es el resultado de mediciones a dos tensiones y los cálculos que

han sido indicados en el apartado anterior

de valoración numérica. Para su análisis, dichos resultados se pueden presentar de la

manera que el técnico considere más conveniente. Una forma, por ejemplo, es la tabla

resumen a la izquierda (ver Cuadro 1).

Como se puede observar, el propio programa de cálculo y presentación anota comentarios en función de la zona en que resultan las cifras. Ello es consecuencia de lo

que ha quedado explicado en el apartado

de valoración numérica: Al traducir la expe-

30 anales de mecánica y electricidad / enero-febrero 2004

Baja Frecuencia (C.C.) Alta Frecuencia (1 kHz)

Capacidad (nf) 147 134

Relación de capacidad (%) 9,70

Aceptable

Tensión de ensayo (V)

497 2499

Aislamiento MΩ (1min. 20°C) 1875 1832

Muy Bueno

Constante de tiempo (s) 322 320

Bastante buena

Índice de polarización 1,96 2,01

Aislamiento húmedo y/o sucio

Int. Fuga norm. 20° (mA/VF) 1,63 1,59

Medio

Int. Reabsorción norm. 20°C (mA/VF) 4,69 4,56

Calidad interna del aislamiento Mediocre

Int. Reabs. norm. 20°C y esp. (mA/VFE) 2,47 2,40

Calidad interna Media, con notables impurezas iónica

Índice de absorción del dieléctrico 1,63 1,65

Homogeneidad interna Buena

Relación int. Fuga/int. Reabs. 0,35 0,35

Algo Alta (c. superficiales)

Cuadro 1

pag xx xx Evaluacion aislamient 27/2/04 18:49 Página 30pag xx xx Evaluacion aislamient 27/2/04 18:49 Página 31riencia de distintas máquinas a valores comparables se ha podido establecer el significado de la bondad o grado de problema que

los números señalan. Sin embargo hay que

decir que salvo en máquinas en que “todo”

resulta lógico (“todo” está “bien” o “mal”) es

fundamental la experiencia en la interpretación o visión de conjunto del significado de

esas cifras y comentarios, sin olvidar la ayuda

que pueda suponer la información resultante

de una inspección visual de la máquina.

Pero hay otra idea importante que no precisa gran experiencia: los cambios en el estado del bobinado por actuaciones sobre él o

por simple evolución, se reflejan en las cifras,

lo que confiere a la diagnosis un gran valor

para control y/o mantenimiento predictivo.

Aspectos prácticos

Vamos a extender los comentarios al final

del párrafo anterior. En primer lugar, un caso

claro de cambio de valores y su aplicación

inmediata de gran utilidad.

Para ello presentamos a continuación (ver

Cuadro 2) un ejemplo de diagnosis, típico de

los que resultan al realizar el ensayo sobre

máquinas con mantenimiento escaso o descuidado.

Este es uno de los casos en que no hay

que reflexionar para decir que el bobinado

está en malísimas, incluso peligrosas, condiciones. Sin embargo el aislamiento era recuperable (homogeneidad interna buena) por

lo que se aconsejó la limpieza y secado.

Hay que decir que en dicho trabajo, si se

hace bien, el responsable del mismo va vigilando la evolución de valores simples, pero

or i e n t a t i vos , como l a r e s i s t e n c i a de a i s l a -

miento e índice de polarización. Alcanzado

un cierto nivel. se procede al secado, también controlado.

Así pues, una vez bien realizadas dichas

operaciones, al final, se realizó otra diagnosis,

con el impresionante resultado que sigue a

continuación (ver Cuadro 3).

Las conclusiones al pie de la tabla decían

lo siguiente:

Salvo los comentarios sobre la intensidad de

reabsorción, propios por otro lado en una má-

quina de esta antigüedad y horas de servicio, se

puede decir que el estado de los aislamientos

es muy bueno. Resulta espectacular la mejoría

que se ha conseguido sobre el estado que indicaba la Diagnosis del 28/07/03: Valor del aislamiento miles de veces mejor por la correspondiente disminución de las corrientes de fugas,

resultando además en valores buenos del I.Polarización y desaparición de la humedad interna.

32 anales de mecánica y electricidad / enero-febrero 2004

Baja Frecuencia (C.C.) Alta Frecuencia (1 kHz)

Capacidades (nf) 34 33

Relación de capacidad (%) 3,03

Aceptable

Tensión de ensayo (V)

498 2498

Aislamiento MΩ (1min. 20°C) 31624 28279

Muy bueno

Constante de tiempo (s) 1631 1376

Muy buena

Índice de polarización 3,57 2,84

Aislamiento seco y limpio

Int. Fuga norm. 20° (mA/VF) 0,19 0,28

Bueno

Int. Reabsorción norm. 20° (mA/VF) 1,74 1,76

Calidad interna del aislamiento Normal

Int. Reabs. norm. 20° y esp. (mA/VFE) 1,45 1,47

Calidad interna Buena, aunque con trazas de oxidación

Índice de absorción del dieléctrico 1,73 1,72

Homogeneidad interna del aislamiento Excelente

Relación int. Fuga/int. Reabs. 0,11 0,16

Buena

Cuadro 3

Baja Frecuencia (C.C.) Alta Frecuencia (1 kHz)

Capacidades (nf) 88 69

Relación de capacidad (%) 27,54

Alta

Tensión de ensayo (V)

496 1995

Aislamiento MΩ (1min. 20°C) 1,59 0,99

Peligroso

Constante de tiempo (s) 0,11 0,07

Muy mala

Índice de polarización 1,01 1,06

Aislamiento muy débil, (humedad y/o contaminación)

Int. Fuga norm. 20° (mA/VF) 8802 12509

Muy alto

Int. Reabsorción norm. 20° (mA/VF) 19,43 8,11

Calidad interna del aislamiento Muy Mala

Int. Reabs. norm. 20° y esp. (mA/VFE) 19 7,93

Muchas impurezas iónicas. Humedad interna

Índice de absorción del dieléctrico 1,61 1,59

Homogeneidad interna Buena

Relación int. Fuga/int. Reabs. 453 1542

Muy Alta (v.c. superficiales /transversales)

Cuadro 2

*

Ésta, además, era del siglo pasado, primer tercio.

pag xx xx Evaluacion aislamient 27/2/04 18:49 Página 32Evaluación del estado del aislamiento en bobinados de máquinas eléctricas rotativas 33

Ha quedado claro que la capacidad por fase

de los alternadores de esta Central es de 11nF

(los valores más altos eran por humedad interna),

o sea, baja en sí, lo que indica que el dieléctrico

original no es de gran calidad.

Pero aparte la anécdota del buen resultado,

lo que se confirma como idea importante es

que el estado de limpieza de un aislamiento

no es una apreciación subjetiva, sino algo medible. O de otra manera: que el resultado de

un trabajo de limpieza y secado se puede

valorar y controlar de forma objetiva.

Y como más ventajas prácticas importantes

podemos señalar, por ejemplo:

• La recuperación de bobinados que según

el criterio anterior a 1990 habría que rehacer

por su “edad” (más de 200.000 horas de servicio o más de 40 años de antigüedad). Con

las diagnosis, acompañadas de ciertas operaciones de mantenimiento preventivo, tenemos en operación sin problemas alternadores de comienzos del pasado siglo, con más

seguridad que otros de mediados del mismo.

• El aplazamiento sine die de rebobinados,

que según agoreros, tendrían que ser “inminentes”. Ventaja económica bien apreciada

por la parte financiera de las empresas.

• La previsión de acopio de bobinas o bar ra s d e r e p u e s t o p a r a e n c a s o d e ave r í a

minimizar el tiempo de parada, aspecto importante para los responsables de generación-producción.

Pero (siempre hay un “pero”), es evidente

que todo exige una fiabilidad y profesionalidad en el tratamiento de esta herramienta

tan sencilla como importante. Y esto es lo

que se viene perdiendo con su “vulgarización”. En efecto estamos encontrando por

todas partes ejemplos que pueden llevar al

desprestigio del método.

El dotar a quien pueda pagarlo, y no mucho,

de un elemento de medida sencillo de usar es

como dar un termómetro clínico, un metro y

una balanza a alguien con aficiones médicas. En

cuanto los números le encajen o no, puede

caer en la tentación de decir que un individuo

está bien, menos bien o mal.Y luego puede suceder que venga un “práctico” diciendo que él

no necesita medir para decir que una persona

es alta o baja, gorda o flaca, o tiene fiebre.

Y así nos hemos encontrado con veteranos que no aprecian la enorme información

que se puede obtener de una diagnosis, que

como queda dicho al principio, se asemeja

más a un “chequeo” moderno serio que a las

apreciaciones de un curandero más o menos

folclórico.

Lo que sigue a continuación lo hemos tenido que escribir a colegas de compañías eléctricas ante la mala ejecución de mediciones y nula explotación de resultados de las diagnosis:

“De desmitificar y abaratar, que hacía falta,

en típico movimiento pendular, hemos pasado

a la banalización. Estamos viendo informes y

conclusiones, con tal desconocimiento, que son

evidente falta del respeto que se debe a cualq u i e r a c t i v i d a d . Co nv e n d r í a a s eg u ra r s e q u e

quien suscribe el informe, con o sin conclusiones

y r e c ome n d a c i o n e s , e n t i e n d e l o s c o n c ept o s

que está manejando. No ya que conozca los

fenómenos que suceden en el aislamiento en

operación o ensayos, pero sí al menos saber lo

que dice el valor de la medida de capacidad,

corrientes de reabsorción, fugas (no i g u a l a

c o n d u c c i ó n ) , d e f i n i c i ó n d e í n d i c e y r e l ación

de absorción, significado de la “linealidad”, etc.

La tentación de menosprecio comenzó con el

sistema actual, tan sencillo, de realización del

ensayo. Se perdió la idea objetivo de la informatización: Hacer simple y segura la captura

de datos con una sola persona (no dos, como

antes), liberándola al tiempo para observar: 1,

la máquina y 2, la lógica y fiabilidad de los

datos que luego servirían de base para informe, conclusiones y recomendaciones.

A esto se ha añadido la circunstancia de que

la informatización se completó con un programa con aspiraciones de “experto”, con lo que

fue fácil concluir que el trabajo lo podía hacer

“cualquiera”. Lo malo es que si los cálculos y

conceptos del sistema tienen errores, y si quien

los tiene que vigilar al no tener el nivel necesario no detecta nada anormal, entonces las conclusiones que recibe el cliente son equivocadas

o no sirven para nada.

Y por concretar: El programa más en uso

utiliza la información y fórmulas de toda la historia de este tipo de ensayos, pero sin tener

claros los conceptos físicos, con lo que los resultados numéricos dan a menudo informaciones

erróneas y hasta absurdas.”

En definitiva: es importante saber qué y

cómo se mide, vigilar que no hay elementos

espurios, seguir lo que se va viendo en la

pantalla y sobre la marcha, comprobar que lo

que se mide tiene una lógica y posible correspondencia con la realidad.Y esto es fácilmente lograble con entrenamiento y mentalización adecuados. Si se completa con una

explicación concreta de la física de lo que se

mide, criterios de valoración e interpretación

sobre casos concretos, la experiencia responsable en la redacción de conclusiones sobre

informes de medición hace todo lo demás.

Ref. 2702 y 2702-W

Secado Aire BBarniz de protección pero se aplica como barniz de impregnación sobre todo en talleres de reparación por la necesidad de entregar el motor rebobinado de un día para otro. Su rapidez de secado a temperatura ambiente, que puede acelerarse con aportación de temperatura, hace prácticamente insustituible su utilización.La diferencia entre 2702 y 2702-W es el color. El primero es transparente y el segundo en color naranja.Forma suministro 4 kgs. / 20 kgs. / 1 kg.

Ref. 1131Secado Estufa BBarniz constituido por resina alquídica de gran poder cohesivo a temperaturas de servicio. Adecuado para impregnación de bobinados de clase

térmica B (130º C). Resistencia a ácidos diluidos, soluciones detergentes, bacterias y climas tropicales. Aplicable en general a todo tipo de bobinas. Muy apropiado para transformadores y motores de pequeña y mediana potencia. Los tiempos de endurecido son de 4 horas a 180º y 2 horas a 140º C.Forma de suministro 4 kg. / 20 kg.

Ref. 1130/2

Secado Estufa FBarniz de impregnación aplicable a toda clase de bobinados. Especialmente pensado para la impregnación de devanados constituidos por pletinas o hilos esmaltados. Se hace indicado para la impregnación de grandes motores ,transformadores y generadores que estén sometidos a trabajos continuados y condiciones de extrema dureza. Su penetrabilidad permite rellenar todos los intersticios por muy fino quesea el hilo. Para alcanzar una total polimerización es aconsejable llegar a una temperatura mínima de 130º C. ESPECIAL GRUPOS FREONForma de suministro 5 kg. / 25 kg.

Ref. 2706 - R

Antiarco Aire BBarniz antideflagrante, resistente al arco, así como a la humedad y ambientes químicamente agresivos. Es recomendable su aplicación en las cabezas de bobina de devanados de máquinas rotativas, sobretodo si van equipados de escobillas. Previsto su secado a temperatura ambienteno presenta problemas al abreviar su secado con aportación de calor mediante estufa. A temperatura ambiente se endurece en 24 h. y a 120 º C en 1 hora.Forma de suministro 5 kg.

44 FAismalibar Secado al aire. Barniz de protección especialmente

desarrollado para

secar rápidamente pudiéndose complementar con estufa. El tiempo desecado al aire es de 3-5 horas y a estufa 120°C de 1-2 horas.Color amarillo rojizo. Botes 4 kg.

DolphsER41

Spray antiarcosecado aireClase F.Botes 400 ml.

DISOLVENTES Herberts 5085

Botes de 5 l. / 20 l.DISOLVENTES

Herberts784

Botes de 5 l.

RESINAS HERBERTS EB

8890

Resina epoxídica especial para inducidos.Botes de 5 kg.Endurecedor ES

RESINAS DOLPHS

DOLPHON CR. 1035.

Resina para encapsular epoxídicaespecial para frenos.Compuestoepoxídico

Reactor RE 2000