Cómo Probar y Evaluar el Núcleo del Estator Usando la Prueba de Lazo
Abril 15-2020
EASA © 2020 1
Carlos Ramirez - Technical Support SpecialistElectrical Apparatus Service Association, Inc.
+1 314 993 2220 | [email protected]
Cómo Probar y Evaluar el Núcleo del Estator Usando la Prueba de Lazo
1
Como formular preguntas
Conectado con un navegador + Zoom plugin
Conectado con un navegador
Tras el aviso, reconfirme la fuente de audio que está usandoEspere
que le llamen
Envíepregunta
escrita
PreguntePregunte
2
Cómo Probar y Evaluar el Núcleo del Estator Usando la Prueba de Lazo
Abril 15-2020
EASA © 2020 2
Introducción• La eficiencia energética es un tema de interés
mundial. • Se trabaja para racionalizar el uso de la
energía eléctrica.• La mayor cantidad de energía se consume en
bombas, ventiladores, compresores, etc. • Los motores eléctricos se utilizan en la
industria, el campo, el transporte y en el sector comercial
3
Problema de la Reparación/Rebobinado
• Los usuarios se quejan que los motores reparados/rebobinados pierden eficiencia
• En 2003 se llevó a cabo el Estudio de Rebobinado EASA/AEMT Y Guía de Buenas Prácticas Para Conservar La Eficiencia del Motor
• Actualmente se lleva a cabo una actualización del mismo
4
Cómo Probar y Evaluar el Núcleo del Estator Usando la Prueba de Lazo
Abril 15-2020
EASA © 2020 3
Problema de la Reparación/Rebobinado
• Disponible en la página Web de EASA EASA
5
Problema de la Reparación/Rebobinado
El estudio demuestra:• Que motores reparados/rebobinados con
buena prácticas no se degradan• Que incluso se puede mejorar su eficiencia• Incluye prácticas recomendadas y
consideraciones para las reparaciones • No incluye la reparación de motores que
trabajan en atmósferas peligrosas/Ex-proof
6
Cómo Probar y Evaluar el Núcleo del Estator Usando la Prueba de Lazo
Abril 15-2020
EASA © 2020 4
Eficiencia
• La eficiencia de cualquier máquina se puede expresar como: Potencia de salida/Potencia de entrada
• En un motor la potencia de salida útil es la potencia entregada por el eje (T x RPM).
• La potencia de entrada se expresa en watts y siempre excede a la potencia de salida
• Para poder expresar las dos potencias en las mismas unidades se utiliza el factor de conversión: kW = hp*0.746
7
Eficiencia
• En la práctica dividir simplemente la potencia de salida entre la potencia de entrada no es preciso
• La precisión de las medidas es importante ya que cualquier error en cualquiera de las dos medidas aunque sea muy pequeño puede tener un gran efecto en la relación de las dos potencias
8
Cómo Probar y Evaluar el Núcleo del Estator Usando la Prueba de Lazo
Abril 15-2020
EASA © 2020 5
Pérdidas en los motores eléctricos
Las pérdidas en los motores eléctricos se pueden segregar en 5 categorías, tres de ellas que dependen de la carga (varían muy de cerca con el cuadrado de la carga o con la corriente de carga e incluyen:- I2R en el estator o pérdidas en el cobre- I2R en el rotor - Indeterminadas
9
Pérdidas en los motores eléctricos
Las otras dos clases de pérdidas se consideran constantes o independientes de la carga, estas son:- Las pérdidas en el núcleo- Las pérdidas por fricción y ventilación- El porcentaje individual de estos 5 tipos de
pérdidas varían de acuerdo con la velocidad y el tamaño del motor
10
Cómo Probar y Evaluar el Núcleo del Estator Usando la Prueba de Lazo
Abril 15-2020
EASA © 2020 6
Pérdidas en los motores eléctricos
Las pérdidas para motores trifásicos medianos se pueden agrupar en la siguiente Tabla
Tipo de Pérdida % de las pérdidas totals
I2R- Estator 35
I2R- Rotor 25
Núcleo o hierro 20
Pérdidas indeterminadas 10
Fricción y ventilación 10
11
Núcleo del estator
Núcleo fabricado con laminaciones de acero eléctrico de grano no orientado con aleaciones de bajo carbono, hierro silicio o hierro aluminio
12
Cómo Probar y Evaluar el Núcleo del Estator Usando la Prueba de Lazo
Abril 15-2020
EASA © 2020 7
Pérdidas en el núcleo
Dependen de:• Las propiedades ferromagnéticas de los
materiales usados: Calidad, grado y espesor de las laminaciones
• Procedimientos de fabricación• La norma ASTM A976-13 especifica los
barnices utilizados en los aceros magnéticos.• La Norma ASTM A677-12 especifica las
pérdidas según el espesor
13
Barnices para aislamiento interlaminar
14
Cómo Probar y Evaluar el Núcleo del Estator Usando la Prueba de Lazo
Abril 15-2020
EASA © 2020 8
Espesor y Pérdidas en el Núcleo
Espesor pulgadas (mm) Pérdidas en el núlceo max. a 1.5 T y 60 Hz W/lb (W/kg)
0.0140 (0.36) 1.45 (3.20) to 2.05 (4.52)0.0185 (0.47) 1.65 (3.64) to 4.50 (9.92)0.0250 (0.64) 2.00 (4.41) to 5.50 (12.13)
Ref. ASTM A677-12
15
Pérdidas en el núcleo
Histéresis
16
Cómo Probar y Evaluar el Núcleo del Estator Usando la Prueba de Lazo
Abril 15-2020
EASA © 2020 9
Pérdidas en el núcleo
Corrientes de Eddy:
17
Pérdidas en el núcleo-Corrientes de Eddy
- Varían con el cuadrado del espesor de las laminaciones
18
Cómo Probar y Evaluar el Núcleo del Estator Usando la Prueba de Lazo
Abril 15-2020
EASA © 2020 10
Pérdidas en el núcleo-Corrientes de Eddy
Se pueden calcular
19
Prueba de lazo
- 1952, H.R. Tomlinson CIA Electricidad de New England presentó artículo en AIEE: “Interlaminar Test For Synchronous Machine Stator”- Utilizó diagrama similar a
20
Cómo Probar y Evaluar el Núcleo del Estator Usando la Prueba de Lazo
Abril 15-2020
EASA © 2020 11
Prueba de lazo
- La Figura representa un generador de 2 polos simple. El flujo se divide en 2 mitades regresando al otro polo a través del entrehierro
- Al girar a la velocidad deseada se genera un voltaje Et a través de cada vuelta del devanado
- Tolimson propuso que aplicando Et/2 voltios por vuelta a un bobinado de excitación se produciría el mismo Ø/2 en el yugo.
21
Prueba de lazo
Objetivos: -Simular las condiciones de funcionamiento del núcleo al energizar la bobina de prueba- Determinar puntos calientes- Estimar pérdidas en el núcleo aunque no
proporciona valores que se puedan usar para calcular la eficiencia
22
Cómo Probar y Evaluar el Núcleo del Estator Usando la Prueba de Lazo
Abril 15-2020
EASA © 2020 12
Prueba de lazo
- Si no se cuenta con un probador comercial el Manual Técnico de EASA describe el procedimiento
- EASA ha incluido en su página web una calculadora para obviar los cálculos manuales
- Se recomienda verificar el flujo real del yugo con una bobina detectora
- La mayoría de estas pruebas son realizadas con una densidad de flujo magnético de 1.32 T (85,000 líneas/pul2).
23
Prueba de lazo – Formato de ensayo
24
Cómo Probar y Evaluar el Núcleo del Estator Usando la Prueba de Lazo
Abril 15-2020
EASA © 2020 13
Prueba de lazo – Dimensiones y Cálculos
Mida, calcule y registre (en pul o mm):- L= Largo menos ductos de aire- D1= Diámetro interior- S= Profundidad de ranura- B= Yugo o corona- D = D1 + (2 x S) + B- Establezca el voltaje y la frecuencia - Calcule las vueltas (loop turns) y ajuste el resultado si no es un
número entero - Calcule los amperios- Calcule el peso- Calcule los watts/libra o kilo - Calcule Voltaje inducido en la bobina detectora
25
Calculadora prueba de lazo- EASA
https://easa.com/signin?returnurl=%2fresources%2fsoftware%2floop-test-calculator
26
Cómo Probar y Evaluar el Núcleo del Estator Usando la Prueba de Lazo
Abril 15-2020
EASA © 2020 14
Prueba de lazo - Procedimiento
27
Prueba de lazo - Procedimiento
• Seleccione fuente de voltaje variable y misma frecuencia con una capacidad adecuada (mayor a la corriente calculada)
• Frecuencias no estándar ver Sección 7 página 7-20 Manual Técnico de EASA
• Se requieren otros equipos como Amperímetro, voltímetro, vatímetro, termómetro, pirómetro, cámara termográfica
28
Cómo Probar y Evaluar el Núcleo del Estator Usando la Prueba de Lazo
Abril 15-2020
EASA © 2020 15
Prueba de lazo - Procedimiento
• Conectar los instrumentos lo más cerca posible de la bobina para reducir la influencia de las pérdidas en el cable y utilizar cables más gruesos
• Cablear el circuito medir temperatura ambiente e iniciar la prueba
• Mida los amperios, vatios, voltaje inducido y registre los valores en el formato
• Si la corriente se desvía no ajuste el voltaje ni las vueltas-Desviación esperada por características de magnetización o por los daños
29
Prueba de lazo - Procedimiento
• Si la corriente es mayor reemplace el cable por uno de calibre adecuado
• Si el voltaje inducido varía más del 5 % será necesario ajustar la fuente de voltaje y la corriente. Si es bajo eleve el voltaje de suministro o retire vueltas para aumentar la corriente
• Si es alto reduzca el voltaje o aumente vueltas para reducir la corriente
• Calcule los Watts/libra o kg (representa pérdidas en el yugo con error dependiente de las pérdidas en el cable-Entre más grueso el cable mejor)
30
Cómo Probar y Evaluar el Núcleo del Estator Usando la Prueba de Lazo
Abril 15-2020
EASA © 2020 16
Medición de temperaturas• Mida y Registre la Temperatura ambiente y en
el núcleo e inicie la prueba• El núcleo comenzará a calentarse: En las
laminaciones sanas la temperatura es uniforme y aumentará 5-10 °C en media hora
• La velocidad de calentamiento varía con el tamaño del motor
• Los daños en el núcleo se detectan como puntos calientes
31
Medición de temperaturas-Puntos calientesPuntos caliente: Cualquier zona con una temperatura 15 °C por arriba de la temperatura promedio del núcleo.
Estos se calientan mucho más rápido que las zonas sanas
32
Cómo Probar y Evaluar el Núcleo del Estator Usando la Prueba de Lazo
Abril 15-2020
EASA © 2020 17
Medición de temperaturas
• Los puntos calientes cercanos a la superficie se pueden detectar después de algunos minutos pero en máquinas grandes de 2 polos puede tomar hasta 20 minutos
• Mida la temperaturas frecuentemente durante la prueba para detectar rápidamente los puntos calientes
• Una vez se detecten puntos calientes termine la prueba para evitar daños posteriores y marque zonas dañadas
• Mida las temperaturas ambiente y en el núcleo finales y el tiempo de prueba
• Calcule y registre el aumento de temperatura en el núcleo (T final-T inicial).
33
Criterios de Evaluación-Núcleo en buen estadoEl núcleo probablemente estará bien si las pruebas indican:• Que hay un mínimo incremento de temperatura
en el núcleo (menor a 15 °C)• Que el calentamiento en le núcleo no prevalece • Que las pérdidas en Watts/peso son favorables al
compararlas con datos publicados o mediciones anteriores en núcleos similares
• Los núcleos en buena condición normalmente tendrán pérdidas entre 1 y 5 Watts/lb (2-11 Watts/kg. Dependiendo del grado, calibre y procesamiento de las laminaciones).
34
Cómo Probar y Evaluar el Núcleo del Estator Usando la Prueba de Lazo
Abril 15-2020
EASA © 2020 18
Criterios de Evaluación-Núcleo en mal estado Repare o reemplace el núcleo si se presenta alguna de estas condiciones :• Temperatura del núcleo alta o aumenta muy
rápido• Si el calor localizado o punto caliente prevalece • Los Watts/peso son altos o desfavorables al
compararlas con datos de referenciaImportante: Los Watts/lb o kg calculados representan las pérdidas en el yugo solamente
35
Estatores que van a ser rebobinados- Probar el núcleo antes y después- Quemar y desmantelar correctamente los
bobinados- Hacer las dos pruebas de la misma forma
(mismo voltaje, frecuencia, cable, misma vueltas, aprox. misma temperatura ambiente)
• Si W2/W1 no es mayor a 1.2 el núcleo se puede considerar Bueno de lo contrario se debe reparar o reemplazar
36
Cómo Probar y Evaluar el Núcleo del Estator Usando la Prueba de Lazo
Abril 15-2020
EASA © 2020 19
Guía para obtener resultados confiables• Instrumentos RMS calibrados y para la
frecuencia de prueba• Conecte los instrumentos lo más cerca de la
bobina• Use el mismo voltaje y la misma frecuencia
usada para el calculo• Inicie la prueba con el cable y el núcleo a
temperatura ambiente. Registre todos los valores
37
Guía para obtener resultados confiables• Si la corriente medida se desvía de la calculada,
no ajuste el voltaje o las vueltas para hacerla coincidir.
• Al repetir la prueba del estator, asegúrese que ambas pruebas son realizadas bajo las mismas condiciones. Utilice el mismo voltaje, la misma frecuencia y el mismo número de vueltas.
• Reutilice el mismo cable de prueba.
38
Cómo Probar y Evaluar el Núcleo del Estator Usando la Prueba de Lazo
Abril 15-2020
EASA © 2020 20
Reglas de seguridad • No toque la bobina o el núcleo mientras la
bobina esté energizada• No use cable apantallado para la bobina de
prueba-Se inducirá voltaje en el • No deje ningún objeto mecánico dentro del
núcleo durante la prueba
39
How to ask questions
Joined using web browser + Zoom plugin
Joined using web browser
When prompted, reconfirmthe audio source you’re usingWait to
be called on
Submit written
question
Ask question verballyAsk
question verbally
40
Cómo Probar y Evaluar el Núcleo del Estator Usando la Prueba de Lazo
Abril 15-2020
EASA © 2020 21
Muchas [email protected]
41