1Mantenimiento de Motores Electricos

TECSUP – PFR Mantenimiento de Motores Eléctricos

1

Unidad I

MMOOTTOORREESS UUNNIIVVEERRSSAALLEESS Se llama motor universal al que puede funcionar indistintamente con corriente continua y con corriente alterna monofásica sin que su velocidad sufra variación sensible. Los motores universales no suelen ser de potencia superior a un caballo de fuerza (HP). Estos motores se usan en máquinas de uso electrodoméstico e industrial como: licuadoras, aspiradoras para el polvo, lustradoras, batidoras, etc. En la Industria, tiene su aplicación en pequeñas máquinas portátiles como: taladros, esmeriles cortadoras, máquinas herramientas, etc.

Figura 1.1

Mantenimiento de Motores Eléctricos TECSUP – PFR

2

1. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS MOTORES UNIVERSALES Entre las ventajas de estos motores deben contarse éstas: 1. Que pueden construirse para cualquier velocidad de giro y resulta fácil

conseguir grandes velocidades, cosa que no puede conseguirse con otros motores de c.a.

2. Funcionan indistintamente con c.c. y/o con c.a. 3. Poseen un elevado par de arranque. 4. La velocidad se adapta a la carga. 5. Para regular la velocidad de giro basta con conectar un reóstato en serie con

el inducido. Las desventajas de estos motores son: 1. Que contienen elementos delicados que requieren una revisión periódica; es

preciso entonces comprobar el desgaste del colector, de las escobillas, el envejecimiento de los muelles que las oprimen contra las delgas del colector, etc.

2. El contacto deslizante entre colector y escobillas produce chispas que pueden perturbar el funcionamiento de los receptores de radio y de televisión que se encuentran en zona próxima al motor.

3. Por causa de la gran velocidad de giro, estos motores son algo ruidosos. 4. Su inducido es de difícil reparación, casi siempre resulta más ventajoso

sustituirlo por otro nuevo. Los motores universales miniatura, como los que se utilizan en máquinas de afeitar y en juguetería, por ejemplo, tienen el inducido mucho más simple; casi siempre con tres bobinas arrolladas sobre núcleos en estrella. El colector, para que ocupe menos espacio, deja de ser de tambor para convertirse en un colector de disco. También el estator es muy simple, con una sola bobina. En algunos juguetes que funcionan con c.a. el inductor es de dos piezas, una de ellas es móvil. El movimiento de esta parte del inductor (que se produce siempre que se interrumpe la corriente) arrastra el dispositivo del cambio de marchas.

2. FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR UNIVERSAL Los motores universales funcionan generalmente en altas velocidades, de 3.500 a 20.000 r.p.m., esto da lugar a un alto cociente de energía-a-peso y de energía-a-tamaño, haciéndolos deseables para las herramientas hand-held, aspiradores y máquinas de costura.


3

Un motor universal tiene altas velocidades usando diversas corrientes de una fuente de energía. El funcionamiento cerca de la carga clasificada es similar para todas las fuentes, comenzar el esfuerzo de torsión es alto y la regulación de la velocidad es pobre, la velocidad es muy alta en las cargas que son bajas. Teóricamente, en la carga cero la velocidad llega a ser infinita, así algunos motores universales deben emplear controles de velocidad. Este motor está construido de manera que cuando los devanados inducidos e inductor están unidos en serie y circula una corriente por ellos, se forman dos flujos magnéticos que al reaccionar provocan el giro del rotor, tanto si la tensión aplicada es continua como alterna.

3. CARACTERÍSTICA PAR-VELOCIDAD DEL MOTOR UNIVERSAL En la figura 1.1 se muestra una típica característica par-velocidad de un motor universal. Esta característica difiere de la característica par-velocidad de la misma máquina que opera conectada a una fuente DC por las 2 siguientes razones: • Los devanados del inducido y de campo tienen reactancia bastante grande a

50 o 60 Hz. Una parte significativa del voltaje de entrada cae a través de estas reactancias; por tanto, EA es menor para un voltaje de entrada dado durante la operación a.c. que durante la operación d.c. Puesto que EA= kØω, para una corriente del inducido y un par inducido dados, el motor es más lento en corriente alterna que en corriente continua.

• Además, el voltaje máximo de un sistema es 2 veces su valor rms, de modo que podría ocurrir saturación magnética cerca de la corriente máxima de la máquina. Esta saturación podría reducir significativamente el flujo rms del motor para un nivel de corriente dado y tiende a reducir el par inducido de la máquina.

4. APLICACIONES DE LOS MOTORES UNIVERSALES El motor universal tiene la característica par-velocidad descendente, fuertemente empinada de un motor dc serie, de modo que no es adecuado para aplicaciones de velocidad constante. Sin embargo, por ser compacto y dar más par por amperio que cualquier otro motor monofásico, se utiliza en aplicaciones donde se requieren un peso ligero y alto par.


4

Aplicaciones típicas de este motor son las aspiradoras eléctricas, los taladros y las herramientas manuales similares, así como los utensilios de cocina. ηm

τind

Gráfico 1.1 5. PARTES DEL MOTOR UNIVERSAL

La carcasa suele ser por lo regular de acero laminado, de aluminio o de fundición con dimensiones adecuadas para mantener firmes las chapas del estator. Los polos suelen estar afianzados a la carcasa con pernos pasantes. Con frecuencia se construye la carcasa de una pieza, con los soportes o pies del motor. El estator o inductor, que se representa junto con otras partes componentes, consiste en un paquete de chapas de forma adecuada, fuertemente prensadas y fijadas mediante remaches o pernos. 5.1. EL NÚCLEO DEL ESTATOR

Pieza formada por un conjunto de láminas de hierro silicoso, conforme se muestra en la siguiente figura:

Motor universal (Fuente AC)

Motor serie (Fuente dc)


5

Figura 1.2

5.2. EL NÚCLEO DEL ROTOR

Pieza formada por un conjunto de láminas de hierro silicoso dividido en ranuras.

Figura 1.3


6

5.3. EL COLECTOR Pieza cilíndrica dividida en delgas formando por un conjunto de platinas de cobre separadas eléctricamente, cada una de ellas, mediante material aislante.

Figura 1.4

5.4. LOS PORTA CARBONES Son piezas metálicas cubiertas con material aislante y tienen por finalidad mantener en contacto eléctrico a los carbones con el colector.

Los porta carbones están asegurados a la tapa del motor.

Figura 1.5


7

5.5. BOBINA DE CAMPO A ésta bobina se le conoce también como bobina inductora y tiene por finalidad formar la pieza polar magnética norte sur del motor. La forma como se instala en el núcleo está indicada en la figura.

Figura 1.6

Los extremos de estas bobinas están ubicados según se indica en la siguiente figura, siendo P1 y F1 extremos principio y final de la bobina que forma un polo. P2 y F2 extremos de la bobina que formará el siguiente polo.

Figura 1.7

Es importante que los extremos P1 y P2 queden al lado izquierdo de la pieza polar.

5.6. EL ROTOR

El inducido es similar al de un motor de corriente continua pequeño. Consiste en un paquete de chapas que forma un núcleo compacto con ranuras normales u oblicuas y un colector al cual van conectados los terminales del arrollamiento inducido. Tanto el núcleo de chapas como el colector, van sólidamente asentados sobre el eje.


8

A1 A2

Figura 1.8 Símbolo

Formas de conexión de las bobinas de campo con la del rotor.

Figura 1.9

5.7. CAMBIO DE GIRO EN LOS MOTORES UNIVERSALES Para el cambio de giro basta conmutar los extremos de los terminales que conectan a los carbones conforme se indican en las siguientes figuras.

Figura 1.10


9

5.8. REBOBINADO DEL ESTATOR Se rebobina el estator cuando:

• La bobina está abierta. • La bobina está en corto circuito • La bobina está en contacto eléctrico al núcleo.

Para localizar la falla se ejecutarán las pruebas de la siguiente figura.

Figura 1.11

5.9. PROCEDIMIENTOS PARA EL BOBINADO

1. Quitar la bobina del núcleo. 2. Contar el número de vueltas o espiras. 3. Calibrar el conductor. 4. Dimensionar ventana del bobinado original para hacer el molde.


10

Figura 1.12 Figura 1.13

5. Molde para la bobina inductora.- Se hace de madera, (Figura 1.13),

tomando en cuenta las dimensiones de la bobina original.

6. Dar forma a las bobinas con sus extremos P y F conforme se indica en la siguiente figura.

Figura 1.14: Forma de las bobinas de campo para montaje al núcleo del

estator.

7. Colocar las bobinas al núcleo: puede ser de las formas indicadas en las siguientes figuras.


11

Figura 1.15

Figura 1.16: Sujeción de las bobinas Inductoras mediante cuñas de fibra.

Figura 1.17: Sujeción de las bobinas Inductoras mediante tiras o grapas

Metálicas.


12

5.10. REBOBINADO DEL ROTOR O INDUCIDO

Se rebobina el rotor después de realizar las siguientes pruebas:

• Observar señal de quemadura o rotura del bobinado. • No pasa la siguiente prueba.

Figura 1.18

• Prueba de continuidad en todas las delgas.

Figura 1.19


13

En esta prueba, la lámpara deberá iluminar cada vez que se toquen las delgas en todo el perímetro del colector. En caso de ubicar alguna delga que no indique continuidad sería por:

1. Terminal de bobina desconectado del colector; se corrige por acción

de la soldadura. 2. Espira abierta en el interior del bobinado, en este caso deberá

rebobinarse la armadura.

• Prueba de la bobina en corto circuito.- Esta prueba se realiza con ayuda de un probador electromagnético que al conectarse a una red de corriente alterna desarrolla un campo magnético variable.

Figura 1.20

Colocamos la armadura en el probador energizado, se coloca una lámina de hierro o acero sobre la ranura.


14

Figura 1.21

Si hubiera bobina en corto circuito ésta, desarrollará una corriente variable en circuito cerrado generando un campo magnético variable alrededor de la misma; este campo magnético se detecta mediante la lámina delgada de acero pegada a la parte superior y en el centro de la ranura de la armadura. Si la platina vibra, el lado de la bobina en corto circuito está en esa ranura; se debe probar en todas las ranuras.

Figura 1.21


15

Si se detecta bobina en corto circuito, se puede corregir, limpiando las ranuras del colector de la forma como se indica en la figura 1.21; se repite la prueba y si la hoja metálica sigue vibrando se tendrá que rebobinar la armadura.

Figura 1.23

• Toma de datos para el rebobinado.- Para la toma de datos del

bobinado de la armadura, es importante tener conocimiento de lo que a continuación trataremos.

Para facilitar la explicación presentamos la armadura de la figura 1.23 extendida en un plano dividida en ranuras y delgas tal como se indica en la siguiente figura.

Figura 1.24


16

La relación número de ranuras con números de delgas de una armadura, hacen que éstas puedan ser:

• Armadura para bobinado simple con centro de ranura frente al centro

de delga como lo muestra la figura 1.28 ó con centro de ranura frente al centro de aislamiento o separación entre delgas; Figura 1.29.

• Armadura para bobinado doble con centro de ranura frente al centro

de delga Figura 1.30 ó centro de ranura frente a centro de aislamiento, según se muestra en la figura 1.31.

• Armadura para bobinado triple Figura 1.32, el mismo que puede ser al

igual que en los casos anteriores.

Figura 1.25: Armadura con centro de ranura frente a centro de delgas.

En la práctica, no siempre se da las coincidencias de los casos antes mencionados; algunas veces, los centros de ranuras, podrían estar algunos grados a la derecha o izquierda de las delgas. Es importante tomar en cuenta estos detalles en los casos en que se tuviera que cambiar el colector de la armadura.


17

Figura 1.26: Armadura para bobinado simple con centro de ranura frente al centro de aislamiento entre delgas.

Figura 1.27: Armadura para bobinado doble con centro de ranura frente al aislamiento entre delgas.


18

Figura 1.28: Armadura para bobinado triple con centro de ranura frente al centro de delgas.

Partes de una bobiana:

Figura 1.29


19

Las bobinas.- Son piezas formadas por un conjunto de espiras o vueltas de alambre de cobre esmaltado.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

PASO DE BOBINA

Figura 1.30: Bobina insertada en las ranuras de armadura.

Paso de bobina.- Es la cantidad de ranuras, del núcleo, abarcado por una bobina. Las bobinas de una armadura pueden ser de avance progresivo o regresivo con sus extremos principio y final de bobinas frente al lado “A” de las mismas.

Figura 1.31


20

O frente al lado “B”.

Figura 1.32

En ambos casos, el avance del bobinado puede ser progresivo, como los ya mostrados, o regresivo como el que se indica a continuación.

Figura 1.33

Por la seguridad mecánica del bobinado de las armaduras pueden adoptarse diferentes procedimientos en el bobinado.


21

El procedimiento de uso más frecuente es el dividido en “H” de avance progresivo o regresivo, dependiendo del diseño original.

Figura 1.34

En una armadura para bobinado doble, el procedimiento es como se indica en la figura 1.35.

Figura 1.35


22

Habiendo conocido las diferentes formas del bobinado de armaduras, estamos en condiciones de tomar los datos del bobinado siguiendo los siguientes pasos:

1. Identificar el avance del bobinado.- Esto se logra viendo la armadura

por el lado del colector y ubicando la última bobina que estará en la parte superior de todas, si esta sobre la parte superior del lado B de la anterior es progresivo y si fuera lo contrario es regresivo.

2. Para ubicar los terminales de cualquiera de las bobinas; colocamos la armadura sobre el probador electromagnético, con la hoja de acero se ubican las ranuras que no tengan bobina en corto circuito.

3. Dejando la hoja de acero en la ranura que no tiene bobina en corto circuito, con ayuda de un conductor eléctrico se conectan las delgas de 2 en 2 en el perímetro del colector, hasta lograr que la hoja de acero empiece a vibrar dando la señal que en ésas delgas están los extremos de la bobina que pasa por esa ranura.

4. Se debe pensar que en cada ranura hay lados de bobinas a la izquierda y derecha, por el que debemos saber a cual de las bobinas corresponde la delga ubicada.

5. En caso de un bobinado doble la señal será dada en 3 delgas, ya que por la misma ranura habrá 2 lados de bobinas uno a la izquierda y dos a la derecha.

6. Ubicado los extremos de bobina en las delgas del colector, verificar el sentido del enrollamiento de espiras por bobina contando el número que puede ser en sentido ala derecha o a la izquierda.

7. Se determina el número total de conductores en cada ranura dividido: entre 2 cuando el bobinado es simple, entre 4 cuando es doble, entre 6 cuando sea triple, etc.

8. Se mide el diámetro del conductor con el micrómetro y se ubica el calibre en la tabla correspondiente.

9. Se identifica el tipo de material aislante para reemplazarlo.

Preparación de la Armadura para el Bobinado.- Se debe realizar:

• Limpiar todos los residuos del bobinado, dañado, impregnado en las ranuras para colocar el nuevo aislamiento que puede ser papel pescado o material aislante fabricado para tal fin.

• Limpiar el colector quitando residuos de estaño y conductor de las delgas con ayuda del cautín caliente.


23

• Probar el estado del colector con ayuda de lámpara serie de 100wat. 220 voltios. Con ésta prueba se determina el estado del aislamiento entre delga y delga; en caso de indicar continuidad se puede rectificar limpiando las ranuras entre delgas, si no mejora, la solución será cambio de colector.

Bobinar rotor y:

1. Colocar láminas de fibra roja o aislamiento de cartón prensado en las

ranuras. 2. Asegurar cabezas de bobinas con pabilo de algodón. 3. Realizar las pruebas que determinan el estado del bobinado de una

armadura. 4. Poner al horno a 120º C por 30 minutos. 5. Dar baño de barniz aislante y poner a secar al horno a la misma

temperatura anterior durante 4 horas. Durante el secado, deberá girar la armadura para balancear el peso del barniz.

6. Limpiar armadura, armar el motor y probar.

A continuación se enumeran las fallas más comunes y sus posibles causas en los motores universales.

1. Si se producen chispas abundantes durante el funcionamiento. Las

causas pueden ser:

• Terminales de bobinas conectados a delgas que no corresponden. • Polos inductores con cortocircuitos. • Interrupción en las bobinas del inducido. • Cortocircuitos en bobinas del inducido. • Terminales de bobinas invertidos • Cojinetes desgastados • Láminas de mica salientes. • Sentido de rotación invertido.

2. Si el motor se calienta en exceso, puede ser debido a:

• Cojinetes desgastados. • Falta de engrase en los cojinetes. • Bobinas con cortocircuitos. • Sobrecarga • Arrollamientos inductores con cortocircuitos. • Escobillas mal situadas.


24

3. Si el motor desprende humo, las causas pueden ser: • Inducido con cortocircuitos • Arrollamientos inductores con cortocircuitos. • Cojinetes desgastados • Tensión inadecuada. • Sobrecarga.

4. Si el par motor es débil, puede ser debido a las siguientes causas:

• Bobinas con cortocircuitos • Arrollamientos inductores con cortocircuitos. • Escobillas mal situadas. • Cojinetes desgastados.

6. REFERENCIA

Mantenimiento y reconstrucción de motores eléctricos H. Mendoza C.

1Mantenimiento de Motores Electricos

Documents

Transcript of 1Mantenimiento de Motores Electricos