20-Mantenimiento de Maquinas Electricas_II

C O N S T R U C C I O N Y T E C N I C O S E N I N S T A L A C I O N E S

Curso de Instalador Electricista

CEAC

i 1

i

L

Unidad didctica: Mantenimiento de mquinas elctricas (II)

U n i d a d didctica 2 0

O U RSO DE

INSTALADOR ELECTRICISTA

Mantenimiento de mquinas elctricas (II)

I n t r o d u c c i n

Damos por t e r m i n a d o con esta un idad t odo el c o n t e n i d o ded icado al m d u l o de Manten imiento de mquinas elctr icas.

Vamos a conocer a cont inuac in las caracterst icas pr incipales de las mquinas de cor r iente cont inua, as como de los procesos de ver i f icacin de sus componentes y las d iversas f o rmas cons t ruc t i vas de sus bob inados, o f rec iendo d iversos m todos de clculo y representacin que van a ser necesarios para su construcc in.

Seguiremos con los motores de cor r iente al terna, dedicando especialmente su conte-nido a las diversas causas de averas y los problemas ms usuales en su apl icacin. Se incide en los procesos de in tervencin de sus partes mecnicas y a los problemas de or igen elctr ico. Tambin se plantean resolucin de ejercicios en diversos bobinados de dichos motores.

En el captulo de manten imien to y reparacin de mquinas elctr icas, se ensea espe-c ia lmente el mtodo de manten im ien to predict ivo, uno de los ms avanzados para su apl icacin en instalaciones que requieren las mximas exigencias de f iabi l idad y segu-r idad en el func ionamiento .

Tambin dedicamos un apar tado a explicar los procedimientos que se han de seguir en la instalacin de un moto r elctr ico, desde el momen to de su recepcin de fbr ica a su insta lac in. Para ello hemos t o m a d o como e jemplo la propuesta de una f i rma comercia l dedicada a la fabr icacin y comercia l izacin.

Terminamos la unidad dedicando un cap tu lo a la reparac in de motores t r i fs icos, haciendo especial mencin al proceso para la ejecucin de un bobinado en un moto r de estas caracterst icas.

ESQUEMA DE CONTENIDO

LAS MQUINAS ELCTRICAS (II) 1. Motores de corriente continua 2. Localizacin de averas en los motores de corriente continua 3. Motores de corriente alterna 4. Problemas ms usuales en los motores de corriente alterna

MANTENIMIENTO Y REPARACIN DE MQUINAS ELCTRICAS 1. Anlisis de Habilidad 2. Definiciones bsicas 3. El mantenimiento predictivo 4. Establecimiento de un sistema de mantenimiento predictivo 5. Tcnicas de mantenimiento predictivo 6. Reparacin de averas en motores elctricos 7. Fallo por operacin con una sola fase 8. Diagnstico y localizacin de averas y defectos 9. Revisin y reparacin de los ncleos de laminaciones 10. Revisin de losmotores de capacitor y sus capacitores

PROCEDIMIENTOS EN MOTORES ELCTRICOS 1. Procedimiento de seleccin, montaje, almacenamiento y mantenimiento

de un motor elctrico 2. Procedimientos antes del montaje 3. Conexin elctrica 4. Mantenimiento

REPARACIN DE MOTORES ELCTRICOS TRIFSICOS 1. Normas a seguir 2. Averas en los motores 3. Cambio de tensin en un motor tr i fsico 4. Cambio de frecuencia a tensin constante 5. Bobinas con varios hilos en paralelo 6. Sencillos clculos referentes a motores 7. Velocidad en los motores de corriente alterna

UNIDAD 2 0 MANTENIMIENTO DE MQUINAS ELCTRICAS (llfi

LAS MQUINAS ELCTRICAS (11)

En este segundo captulo destinado a la explicacin de las mquinas elctricas, nos centraremos en los motores de co-rriente continua y en los motores de corriente alterna (Fig. 1).

E l Motores de corriente continua

Los motores de corriente continua tienen un menor volumen de utilizacin en la industria que los motores de corriente alterna; sin embargo, sus aplicaciones son muy especficas para cierto tipo de procesos o el desempeo de algunas funciones que no tendran las mismas ventajas con los motores de corriente alterna.

Las partes constitutivas de un motor de corriente continua

Las partes principales de un motor de corriente continua pueden tener algunas variantes, de acuerdo con el tamao del motor. Aqu, conviene recordar que hay motores de corriente continua de gran potencia para aplicaciones industriales, motores de pequea potencia (muy pequea) como los usados en juguetes y moto-res de alta precisin en su control para algunas aplicaciones especficas, como es el caso de la robtica.

Figura 1. Estantera equipada con

motores elctricos en un aula

de un centro de F.P.

(I I)

De forma independiente del t ipo de motor, las partes principales del motor de corriente continua son las siguientes:

a) La armadura.

b) El ncleo laminado sobre el que se devana la armadura.

c) Las escobillas.

d) El colector.

e) La carcasa.

f) Los polos de campo.

g) Las tapas y los cojinetes.

La armadura

La armadura consta de un nmero de bobinas de cobre devanadas y alojadas en las ranuras de un ncleo circular laminado (Fig. 2). El ncleo est hecho de un material ferroso, que no slo soporta a las bobinas, sino tambin incrementa su nductancia.

Cuando circula corriente elctrica a travs de estas bobinas, se convierten en elec-troimanes y quedan rodeadas por un campo magntico intenso. Los extremos de las bobinas se conectan a unas barras metlicas que constituyen el colector. Cada bobi- Figura 2. na se conecta a un par de segmentos del colector. El conjunto completo de la arma- a) Armadura con el colector. dura y del colector se monta sobre el eje. El eje soporta este conjunto y, mediante b) Ncleo de la armadura. cojinetes (rodamientos), permite hacer girar la armadura y a su colector asociado. c) Armadura con sus bobinas.

Ranuras de la armadura

Terminales de las bobinas conectadas al colector

Colector Ncleo de la armadura

Ranuras de la armadura

Eje del motor Colector

Bobinas de la armadura

B

UNIDAD 2 0 M A N T E N I M I E N T O DE M Q U I N A S ELCTRICAS (llfi

El ncleo laminado sobre el que se devana la armadura

Este ncleo est formado por laminaciones de acero al silicio, troqueladas forman-do un paquete compacto y montadas sobre el eje. La armadura est ranurada; de manera que en estas ranuras se alojan las bobinas que se conectan en el colector. Este colector tambin se encuentra montado sobre el eje.

Las escobillas

Al circular la corriente elctrica a travs de las bobinas de la armadura, sta se com-porta como un electroimn. El paso de la corriente se hace a travs de unos elemen-tos que se conocen como escobillas, que se encuentran montadas sobre el portaes-cobilias. La corriente pasa por el colector, formado por segmentos con los que hace contacto. El colector se encuentra montado sobre el eje, la cara de las escobillas descansa sobre el colector rotatorio y la corriente elctrica circula a travs de las escobillas hacia los segmentos del colector; de manera que en la medida que cada bobina recibe una corriente elctrica, se comporta como un electroimn, quedando rodeado de un campo magntico.

Con el objeto de tener diferentes propiedades elctricas, las escobillas se fabrican de carbn tratado y se pueden identif icar como de: carbn duro, carbn eiectrogra-ftico, grafito y metal grafito (Fig. 3).

a)

Porta escobilla

Conductores flexibles

b) Escobilla de ajuste

Barra aislante

Reborde

Escobilla de carbn

inserte los sensores

Figura 3. a) Montaje del portaescobilias.

b) Ajuste de'ias escobillas al

colector.

Los soportes del portaescobilias pueden estar hechos de material ais-lante o no aislante, y estn atornillados a una barra aislante.

m

L A S M Q U I N A S ELCTRICAS (II)

El portaescobillas consta de:

a) Sujetadores, que son unas piezas que se fijan a uno de los extremos acom-paados por medio de aislantes.

b) Las escobillas de carbn.

c) El conmutador, sobre el que se montan las escobillas.

d) Los muelles, que presionan las escobillas.

e) Los conductores flexibles.

f) Lengetas de conexin.

Las escobillas pequeas pueden ser planas en su extremo de contacto; los carbones grandes deben tener una curvatura que se adapte al colector.

El colector

El colector en los motores de corriente continua consiste en un conjunto de barras de cobre de forma rectangular, que estn montadas sobre el eje y se encuentran ais-ladas, formando un crculo alrededor del eje, por lo que giran con l. Cada una de as bobinas de la armadura tiene conexin con un par de barras del colector.

La carcasa

La carcasa en los motores y generadores de corriente continua cumple dos funciones:

- Mecnica, de soporte de los polos.

- Contenedor de las bobinas de campo, as como de la armadura, a travs de las tapas en las que se encuentran montados los cojinetes sobre los que gira el eje.

Las carcasas se fabrican de hierro, de tal forma que sirven para completar el circui-to magntico que crean los polos. Son de tres tipos:

- La carcasa de tipo abierto tiene los extremos de las tapas abiertos, de mane-ra que el aire pueda circular libremente a travs de la mquina.

- La carcasa semicerrada tiene pequeos agujeros en las tapas para permitir la circulacin del aire, pero previene la entrada de objetos extraos en la mquina. \

- La carcasa cerrada tiene las tapas cerradas completamente. Se usa en cier-tas actividades, clasificadas como peligrosas: las que tienen materiales infla-mables, humos, etc. Algunos motores son a prueba de agua, lo que les per-mite operar sumergidos o en contacto con ella.

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UNIDAD 2 0 MANTENIMIENTO DE MQUINAS ELCTRICAS (II)

Los polos de campo

Estn construidos de hierro, ya sea slido o laminado, formado por paquetes de lminas delgadas llamadas laminaciones. Los polos de hierro soportan a los deva-nados de campo y completan el circuito magntico entre la carcasa y la armadura (Fig. 4).

b)

de

Figura 4. _as f a p a s y os cojinetes a) Polos de campo.

b) Estator de un motor de c.c. Las tapas en un motor se pueden denominar como anterior y posterior. Tienen la con su carcasa funcin de soportar mecnicamente a la armadura y a la vez permitir su rotacin y los polos. por medio de los cojinetes.

Los cojinetes usados en los motores de corriente continua se montan alrededor del eje de la armadura y soportan el peso del mismo. Se pueden clasificar en tres tipos generales: de bolas, de deslizamiento y de rodamientos.

Se pueden usar tambin anillos o cojinetes con pelcula de aceite y rodamientos. Los anillos tienen la funcin de llevar el aceite al eje, y el anillo gira cuando la mquina opera. Si los cojinetes no se lubrican, entonces se daan.

Funciones de los componentes

Existen bsicamente tres elementos que influyen en la accin del motor:

a) Muchas bobinas de cobre devanadas sobre un rotor cilindrico o armadura, que giran sobre el eje del rotor.

a) Espacios interpolares

Polos de camf.

Zapata polar

Bobina campo

Carcasa Polos laminados

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b) Un campo magntico necesario para la accin del motor, creado por polos que originan el campo electromagntico. Las bobinas se colocan en los polos que estn montados en el interior de la carcasa. Cuando se coloca la armadura dentro de la carcasa del motor, los conductores del devanado de la armadura se sitan dentro de las lneas de fuerza de) campo magntico producidas por los polos y sus bobinas, y que se localizan alrededor del estator (parte cilindrica estacionaria del motor).

: I eje de la armadura queda libre para girar, debido a que est soportado en ambos extremos por los cojinetes y que stos, a su vez, se encuentran den-tro de las tapas (escudos). La rotacin se asegura proporcionando el espa-cio necesario entre el rotor y las caras de los polos magnticos.

Devanados de campo

Los devanados de campo se encuentran montados sobre los polos del motor y se conectan de distintas maneras, con respecto al devanado de la armadura.

Dependiendo de la forma de conexin se da un nombre o designacin, de modo que esencialmente pueden ser de tres tipos: derivado (shunt), serie y compuesto (com-oound).

Cada una de estas formas de conexin le da al motor una caracterstica de opera-cin diferente y, por supuesto, algunas variantes constructivas:

- Los devanados derivados tienen como caracterstica constructiva un nme-ro elevado de espiras de seccin pequea en su devanado de campo.

- Los motores con en conexin en serie tienen un nmero reducido de espiras, de una seccin considerablemente mayor que las del motor en derivacin.

- El motor compuesto (compound) es bsicamente una combinacin de las caractersticas de los devanados en serie y derivado (shunt).

Localizacin de averias en los motores de corriente continua

Los motores de corriente continua se usan en aplicaciones que requieren de un alto par motor. Para producir el alto par, la alimentacin externa se conecta a los deva-nados de campo y de armadura. Para alimentar el campo rotatorio se usan el colec-tor y las escobillas. Debido al uso de las escobillas, los motores de corriente conti-nua generalmente requieren mayor mantenimiento que otros tipos de motores que no las utilizan. Las escobillas son una de las partes que se deben verificar primero cuando se buscan averas en los motores.

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UNIDAD 2 0 M A N T E N I M I E N T O DE M Q U I N A S ELCTRICAS (llfi

Las escobillas se desgastan ms rpido que cualquier otro componente de un motor de corriente continua, ya que se deslizan sobre el rpido movimiento del colector. No es posible aplicar ningn proceso de lubricacin entre las escobillas y el colector en movimiento, debido a que las escobillas deben conducir la corriente de la armadura.

Cuando la corriente pasa del colector a las escobillas, se producen chispas que originan calor, carbonizan y deterioran las partes elctri-cas. De hecho, las escobillas y el colector estn sujetos al desgaste.

El par motor es una magnitud fsica que hace referencia a la potencia de un motor. Representa la capaci-dad del motor para producir trabajo. Se mide en Newton/metro (N/rr), y tericamente expre-sa la fuerza de torsin que tendramos en el extremo de un brazo de palanca aplicado ai motor que midiera un metro de longitud. Segn el motor, existe un rgimen determi-nado al que se obtie-ne el par mximo.

Reemplazar escobillas desgastadas o en mal estado es ms fcil, y menos costoso, que reparar un colector.

En la actualidad, la mayora de los motores de corriente continua estn diseados de modo que las escobillas y el colector se pueden inspeccionar sin tener que des-armar el motor, aunque algunos motores s requieren ser desarmados para una ins-peccin ms prxima de las escobillas y el colector.

Localizacin de averas en las escobillas

Para detectar averas en las escobillas y el colector, se deben observar las escobillas con el motor en funcionamiento: se han de desplazar suavemente sobre el colector, con muy poca presencia de chispas o sin chispas y sin producir ruido. La presencia de chispas o un colector con marcas Indica que se requiere mantenimiento.

Protocolo a seguir

El procedimiento para la localizacin de averas en las escobillas es el siguiente:

a) Desconectar la alimentacin, mediante un seccionador en el equipo centra-lizado que gobierne la mquina. Por lo tanto, es recomendable colocar un letrero que indique que est la palanca desconectada, o algn mecanismo de enclavamiento mecnico o bien elctrico que asegure que la persona encargada de mantener o reparar el motor es la misma que debe asegurar la conexin y la desconexin del equipo elctrico.

b) Medir el voltaje en las terminales del motor, para asegurarse que est des-

conectado (posicin OFE).

c) Verificar el movimiento y tensin del resorte en las escobillas, que se deben mover libremente en el portaescobillas y la tensin del resorte debe ser aproximadamente la misma en cada escobilla.

LAS M Q U I N A S ELCTRICAS (II)

d) Verificar la longitud de las escobillas. Las escobillas se deben remplazar cuando se han desgastado aproximadamente la mitad de su tamao origi-nal. En caso de que se tenga una escobilla desgastada, se deben reemplazar todas; no es recomendable reemplazar slo la escobilla deteriorada.

e) Verificar la posicin del portaescobillas con relacin a la del colector. El por-taescobillas debe mantener la distancia original con respecto al colector. El colector se puede daar si el portaescobillas est demasiado cerca, y las escobillas se pueden partir si el portaescobillas est demasiado retirado.

f) Verificar que la presin de las escobillas sea la apropiada, ya que esta presin es crtica para una operacin apropiada. Si existe poca presin, se produce ms fcilmente un arco elctrico que provoca daos al colector. Si hay dema-siada presin las escobillas se desgastan ms rpido de lo normal. La presin en las escobillas vara con la composicin del material de las mismas.

El resorte original debe proporcionar la presin apropiada si est en buenas condi-ciones cuando no lo est, se debe reemplazar por otro del mismo tipo.

Se deben respetar siempre las distancias recomendadas por el fabricante y tomar buena nota en las tareas de mantenimiento; de esta forma nos aseguramos un fun-cionamiento adecuado.

Localizacin de averas en los colectores

En los motores que usan colector las escobillas se desgastan mas rpidamente que el colector. Sin embargo, despus de que las escobillas han sido cambiadas una o dos veces, el colector requiere mantenimiento.

Para localizar las averas en el colector se aplica el siguiente procedimiento:

a) Realizar una inspeccin visual del colector. El colector debe estar liso y con-cntrico y slo debe haber en su superficie una capa o pelcula delgada de xido de cobre.

La composicin de las escobillas incluye carbn de alto grado, electro-grafito, grafito natural y carbn grafi-tado. Cada composi-cin tiene ventajas y desventajas, pero siempre se deben reemplazar escobillas por escobillas del mismo material o composicin.

b) Verificar el aislamiento de mica entre los segmentos del colector. El aisla-miento de mica separa y aisla a los segmentos del colector y se debe cortar ligeramente debajo del nivel de la superficie del colector.

Localizacin de averas en los devanados del colector

Un colector est puesto a tierra cuando uno o ms de sus segmentos (barras) hace contacto con el hierro de la armadura del colector.

El devanado de la armadura est tambin a tierra si una o ms bobinas hacen con-tacto con el hierro de la armadura.

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UNIDAD 2 0 M A N T E N I M I E N T O DE

Para detectar las averas de puesta a tierra en un colector o armadura se aplica el siguiente procedimiento:

Figura 5. a) Verificacin de

cortocircuito entre

segmentos adyacentes del

colector.

b) Verificacin

de puesta a tierra

del eje.

a) Para verificar si un segmento de colector est a tierra con ei eje: conec-tar una punta de la lmpara de prueba al eje y con la otra punta tocar cada punto de los segmentos del colector. El colector o la bobina est a t ierra si la lmpara se enciende. Esto quiere decir que el colector requie-re reparacin.

b) Para verificar si hay un cortocircuito entre segmentos adyacentes: conec-tar una punta de la lmpara de prueba a un segmento del colector y con la otra punta tocar los segmentos adyacentes del mismo. Si la lmpara se enciende o hay chispas o pequeos arcos, significa que hay avera (Fig. 5).

Localizacin de averas en circuitos a tierra, circuitos abiertos o cortocircuitos

Un mtodo elemental de probar un motor de corriente continua frente a averas de puesta a tierra, circuitos abiertos o cortocircuitos, es mediante el uso de la lmpara de prueba. Se dice que un circuito est a tierra cuando la corriente sale de su tra-yectoria normal y va hacia la carcasa del motor.

Verificar fuga a tierra

Hacer contacto con cada segmento del colector

Si la lmpara se enciende indica avera de puesta a tierra

Bobinas de armadura a) Segmentos del colector

Prueba para verificar si existe

cortocircuito

Si la lmpara se enciende indica cortocircuito

Segmentos del colector Bobinas de armadura

Colocacin en el eje

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Un circuito est derivado a tierra cuando el aislamiento se rompe o se avera, o bien es daado y hace contacto con la carcasa del motor.

Un circuito abierto es aquel que ya no proporciona una trayectoria para el flujo de corriente. Los circuitos abiertos se producen cuando un conductor o alguna cone-xin se ha movido fsicamente de otro conductor o conexin. Tambin puede ser causa de que el actuador est daado o bien no funcione.

Un cortocircuito es un circuito en el que la corriente toma una trayectoria corta alrededor de una trayectoria normal del flujo de corriente. El cortocircuito se pre-senta cuando el aislamiento de dos conductores de diferentes partes de un circuito hace contacto. Los cortocircuitos son el resultado de una avera de aislamiento.

Para hacer una rpida verificacin del estado del motor, se puede hacer uso de una impara de prueba. La utilizacin de esta herramienta da buenos resultados para Figura 6, problemas que son obvios. Para aspectos que no son detectados mediante este Procedimientos mtodo, se debe usar un equipo de prueba adicional, tal como: hmetros y meg- para localizar averas metros que permiten detectar problemas menos obvios ( f io. 6). en los circuitos.

Verificacin para circuitos

abiertos 220V-AC

Si la lmpara de prueba se enciende indica

circuito cerrado

220 V-A C

Devanado serie Polo principal

\

1- Si la lmpara se enciende indica devanado en cortocircuito con otro devanado

2- Verificacin de cortocircuito entre devanados

3- Devanado paralelo

A la carcasa del motor

Lmpara encendida devanado comunicando a tierra (a masa)

Verificacin para avera a tierra

220V-AC A

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RESOLUCIN DE EJERCICIOS SOBRE MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

CONCEPTOS GENERALES SOBRE LOS BOBINADOS DE CORRIENTE CONTINUA

DEFINICIONES

Los bobinados de corr iente continua (c.c.), se construyen todos de tambor y, por lo general, de dos capas por ranura, debindose cumplir en ellos las siguientes condiciones:

1a. Las fuerzas electromotrices (f.e.m.s.) ge-neradas en los diferentes circuitos para-lelos debern ser iguales.

2a. Sern cerrados, es decir, que todas las bobinas estn en serle entre s.

3a. Las resistencias en los diferentes circuitos paralelos debern ser tambin iguales.

Para que se cumpla lo Indicado en el puntol0 y3, ser necesario que las bobinas que forman los circuitos paralelos sean iguales en nmero de es-piras y en longitud.

A A

El nmero total de secciones inducidas en la ma-quina, ser igual a multiplicar el nmero de bobi-nas B, por el nmero de secciones indicadas en cada bobina U.

S = B-U

A cada seccin inducida corresponde un principio y un final y como en cada delga del colector tam-bin se conecta un principio y un final, se tendr que el nmero de secciones inducidas, ser Igual al nmero de delgas que ha de tener el colector del inducido.

Segn se ha indicado, se construyen, por lo gene-ral, de dos capas, por lo que el nmero de bobinas B, ser igual el nmero de ranuras de la armadura.

B = K

Las bobinas pueden estar construidas con uno o ms hilos; si es el primer caso tendrn un princi-pio y un final, si estn construidas con dos hilos, tendrn dos principios y as sucesivamente.

En la figura siguiente, se representa un bobina con un principio y un final, y una bobina con dos principios y dos finales, por lo que tendr dos sec-ciones inducidas.

El nmero de secciones inducidas por boninas se representa por letra U.

D = S

Paso de ranuras. Con este nombre se indica el n-mero de ranuras que debe avanzar el otro lado activo de la bobina para introducirla en la ranura, se la designa con la sigla Y.

y = Y ' K ' P

Siendo el paso polar,

YN K

El paso de ranuras a ser posible no se debera acortar ni alargar: en caso de hacerlo se seguirn las normas siguientes:

1


RESOLUCION DE EJERCICIOS SOBRE MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

1 0 En mquinas con polos auxiliares slo se podr acortar o alargar en caso de que el paso polar sea fraccionario para ha-cerlo entero, siendo en todo caso el va-lor aumentado o disminuido menor de la unidad.

2o En mquinas sin polos auxiliares se po-dr alargar en un nmero superior a la fraccin indicada en el punto 1o.

Ancho de seccin. Se da el nombre de ancho de sec-cin a una distancia medida en secciones inducidas, entre los lados activos de una misma seccin.

Y, = YK-U

por la anterior. En estos bobinados el paso del co-lector, que se define ms adelante, vale:

Y , = 1 col

Los pasos resultantes, ancho de seccin y paso de conexin se explican a continuacin.

Si el paso del colector Y c o | es + 1, el bobinado se-r progresivo (imagen izquierda). Y si es -1, ser regresivo (imagen derecha).

Yp

Yl

y2 ,

n 1 1 1 I M i l JTcet

Clases de bobinados de c.c. Se ha de tener pre-sente que los bobinados de C.c. son todos ellos cerrados, de modo que no quedan principios ni fi-nales sueltos (libres).

Los bobinados ondulados avanzan por la cara an-terior y posterior y al igual que los bobinados im-bricados, pueden ser progresivos y regresivos.

^ Y1

Los bobinados de c.c. se realizan de dos formas: imbricados y ondulados. Los bobinados imbrica-dos avanzan por la cara posterior y retroceden

1 Y' . i } /

Y

1 1 i i i r i i i i i i n i M M mi ttOl

17



y = 2 -esc r) p

Paso de conexin. Se entiende por paso de cone-xin, al nmero de haces activos de la capa supe-rior que es necesario saltar, para ir del haz infe-rior o [mal de una seccin hasta el haz activo superior o principio de la seccin inducida si-guiente recorriendo el bobinado. Se designa a es-te paso con la sigla Y 2-

Paso resultante. Es el nmero de haces activos de la capa superior que hay que saltar para ir desde el haz activo superior o principio de una seccin inducida hasta el principio de la siguiente. Se le denomina con la sigla Y.

En un bobinado imbricado, Y = Y^ - Y2

En un bobinado ondulado, Y = Y-j + Y2

Paso de colector. Se da el nombre de paso de co-lector, al nmero de delgas que hay que saltar pa-ra conectar la siguiente seccin.

Como se ha dicho en los bobinados imbricados se tendr que:

Y , = 1 col

Segn sea progresivo (+) o regresivo (-)

En los bobinados ondulados

Y ,=Y col

Paso de escobillas. El nmero de escobillas ser igual al nmero de polos del bobinado. As en una mquina de 2p = 4, habr cuatro escobillas, dos positivas y dos negativas, las que son del mismo signo irn conectadas en paralelo entre s.

ET g | II \15\16\17\181/9(2021 |

La distancia a que debern de ir conectadas las delgas, tal como se indica en la frmula vendr dado por el cociente de dividir el nmero de del-gas D por el nmero de polos 2p .

EJEMPLO

Un bobinado de 24 delgas y 4 polos, determinar el paso de escobillas

D 24 Y = = = 6 esc 2 4

PROCESO DE CLCULO DE BOBINADOS IMBRICADOS

Seguidamente se indican los pasos a seguir para poder realizar el clculo de bobinados imbricados simples, bien sean progresivos o regresivos y con una o ms secciones inducidas. A continuacin de este proceso se explican el porqu de las co-nexiones equipotenciales y forma de realizar el paso de conexin equipotencial.

1 Datos necesarios para calcular un bobinado im-bricado simple

a) Nmero de ranuras K.

b) Nmero de polos 2p.

c) Nmero de secciones por bobinas U.

d) Bobinado imbricado simple, indicando si .es progresivo o regresivo.

e) Si las hay, conexiones equipotenciales de la y 2a clase.

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RESOLUCION DE EJERCICIOS SOBRE MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

2 Posibilidad de ejecucin 6 Ancho de seccin

Para que un bobinado imbricado sea posible de realizar ser necesario que el cociente que resul-ta de dividir el nmero de ranuras K por el nme-ro de pares de polos p, sea entero

K P

7 Paso de seccin

Y =Y-Y '2 ' 1 'col

si el resultado es entero, el bobinado ser posible de realizar.

Y=Y k p

8 Paso de escobillas

D

3o Paso de ranuras 9 0 Por ltimo se realizar el esquema

Como ya se ha indicado, el paso de ranura Yk, se-r aproximadamente al paso polar Yp, pudindose acortar o alargar atendiendo a si tiene o no polos de conmutacin.

Y=Y k p

4 Nmero delgas del colector

Se ha indicado que este tipo de bobinado se cons-truye en la prctica, siendo siempre B = K, y te-niendo presente que el nmero de delgas es igual al nmero de secciones inducidas. Si cada bobina esta hecha con U secciones se tendr que:

D = S = KU

5o Paso del colector

Si el bobinado es progresivo: YC0 | = +1.

Si el bobinado es regresivo: Y c o | = -1.

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BOBINADOS IMBRICADOS (EXCENTRICOS) Paso de bobina 1-4

DATOS Paso de colector

N de ranuras K = 16

N de polos 2 p = 4

N de secciones por bobinas U = 1

B = K/2

Bobinado imbricado simple, progresivo.

CLCULO

Posibilidad de ejecucin

= = 8 P 2 Paso de ranuras

y = = - - = 4 * 2 4

p

Acortado en una unidad, ya que en caso contrario no podra realizarse.

Y = +1 col

N de delgas del colector

D = S = BU = 8-1 =

Ancho de seccin

y = y . ( 7 = 4 .1 = 4 1 k

Paso de conexin

Y=Y-Y =4-1 = 3 2 1 col

Paso de escobillas

y = ^ = = 2 esc 2 j.

En el presente esquema se han colocado las esco-billas y se ha indicado con flechas el sentido que lleva la corriente y la forma de realizar los polos.

I ' l ' T I i I 5

" 0 ET U

2 0

1

RESOLUCIN DE EJERCiCiOS SOBRE MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

BOBINADOS IMBRICADOS (EXCNTRICOS)

DATOS

N de ranuras K = 18

N de polos 2p = 6

N de secciones por bobina U = 2

Bobinado imbricado, simple, progresivo. Una sec-cin muerta.

CLCULO

K=18.

no primos de p=3

U=2

Por lo que habr que realizar el bobinado con una seccin muerta.

Paso de ranuras

N de belgas del colector

d = (K-lO-1 = (18-2)-1 = 35

Paso del colector

v = 0 1 = 3 5 I = 1 2 P 3

Ancho de seccin

Y,=Yk-U = 3-2 = 6

Paso de seccin

Y2=YCOI-Y,= 12-6 = 6

Paso de escobillas

1

DE MQUINAS ELCTRICAS (II

CONCEPTOS GENERALES SOBRE LOS BOBINADOS ONDULADOS DE CORRIENTE

ALTERNA

Como ya se ha indicado en el capitulo anterior, se ha definido el bobinado ondulado como aquel que avanza por la cara anterior y posterior.

1 Datos para calcular un bobinado ondulado

a) Nmero de ranuras K.

b) Nmero de polos 2p.

c) Nmero de secciones por bobina U.

Los bobinados ondulados podrn ser cruzados y sin cruzar.

Los bobinados ondulados cruzados o progresivos, son aquellos en que una vez terminada la vuelta alrededor del inducido se pasa a la seccin si-guiente avanzando hacia la derecha de la que se haba partido.

Los bobinados ondulados sin cruzar o regresivos, son aquellos en que una vez terminada la vuelta al-rededor del inducido, se pasa a la seccin que co-rresponde a la izquierda de la que se haba partido.

Cuando el bobinado ondulado es cruzado o pro-gresivo, el paso de colector Y c o | ser:

Ycol = D+1

P

Cuando el bobinado ondulado es sin cruzar o re-gresivo, el paso del colector YC 0 | ser:

D-1

d) Indicar si el bobinado ondulado simple es progresivo o regresivo.

e) Conexiones equipotenciales si las hay.

f) Caso de que no pueda hacerse de forma normal, indquese si el bobinado es de una seccin muerta o si tiene cierre arti-ficial.

2 Posibilidad de ejecucin

Para que un bobinado ondulado simple pueda re-alizarse de forma normal, ha de cumplir la condi-cin de que el numero de ranuras K y el nmero de secciones inducidas U sea primo del nmero de pares de polos p.

K U

Caso de que esto no se cumpla, se habr de hacer el bobinado recurriendo a hacerlo con una sec-cin muerta o con el llamado cierre artificial.

Bobinado ondulado con una seccin muerta

Para calcular un bobinado ondulado simple, pro-gresivo o regresivo el proceso a seguir es muy se-mejante al de los bobinados imbricados de c.c.

Sin embargo, existen algunas modificaciones que se resean y en la parte practica se han insertado varios ejercicios que ayudarn a una mejor inter-pretacin.

Cuando no se cumpla la condicin de que p sea primo de K y U.

Un artif icio para poder realizar un devanado on-dulado consiste en suprimir una seccin del bobi-nado y una delga: la seccin suprimida se coloca-ra en el bobinado para que haya equil ibrio de masas y se denomina seccin muerta. El clculo del bobinado de seccin muerta es muy semejan-

0

te al de un bobinado simple, variando solo la for-mula que da el numero de delgas del colector.

Bobinado ondulado con cierre artificial

Cuando se tiene un inducido que tiene un colector con numero de delgas no primo con los pares de polos, pero en el que interese hacer un bobinado simple, la solucin para realizarlo es hacer el lla-mado cierre artificial.

Los bobinados ondulados con cierre artificial son una variante de los bobinados ondulados con una seccin muerta, pero que por tener una delga mas en el colector, esa seccin que seria muerta se ha de conectar.

En el presente capitulo se insertan dos esquemas con su correspondiente calculo que servirn para estudiar prcticamente este tipo de bobinados.

En lo nico que varan estos bobinados sobre los ondulados simples es en la frmula que da el paso de colector YC0|.

3 Paso de ranuras

El paso de ranuras deber ser igual al paso polar Y polo ms prximo a l.

h 'p p p

4 Numero de delgas del colector

Para el bobinado ondulado simple progresivo o regresivo la frmula que da el nmero de delgas del colector es la siguiente:

D = S = K-U

La misma frmula es vlida cuando el bobinado ondulado es de cierre artificial.

Cuando el bobinado ondulado tenga una seccin muerta el nmero de delgas del colector ser:

D = S = (KU)-]

5 Paso de colector

Para bobinados ondulados simples y con una sec-cin muerta el paso de colector YC0| ser:

Ycol = D 1

Para bobinados ondulados con cierre artificial el paso de colector ser:

Ycol =

6 Ancho de seccin

(D-1)-

Y^YfU

7o Paso de seccin

Y =Y-Y ' 2 ' 1 'col

! 8 o Paso de escobillas

Y = * esc -y P

9 Por ltimo, se realizar el esguema

i r - + - + -4-4-

" l r~

1 1 I i i t 3 3 i S S 7 S S 0

Q

UNIDAD 2 0 MANTENIMIENTO DE MQUINAS ELCTRICAS ( l l f i

RESOLUCIN DE EJERCICIOS SOBRE MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA

RESUMEN DE LOS BOBINADOS ONDULADOS DE C.C.

SIMPLE NORMAL PROGRESIVO Y REGRESIVO

Yk=K: 2p

D = K-U

Ycol=D = V.p

Y,=Yk-U

Y = Y -Y ' 2 'col '1

Y =D: 2 esc p

SECCIN MUERTA PROGRESIVO Y REGRESIVO

Yk=K: 2p

D = (K-U)~1

YC0I=D+V.p

Y\=Yk-U

Y2=YcorY,

Yesc = D: 2p

LAS MQUINAS ELCTRICAS (II)


RESUMEN DE LOS BOBINADOS ONDULADOS DE C.C.

CIERRE ARTIFICIAL SIMPLE REGRESIVO

Yk = K: 2p

D = K-U

Ycol=(D-r-.P

Yi=Yk'U

Y2=YcoI-Y]

Y =D: 2 esc p

MLTIPLES O SERIES PARALELAS PROGRESIVO O REGRESIVO

Yk = K: 2p

D = K-U

YC0I = D-2:

Y-=Yk-U

y2=yC0I-y,

Yesc=D-2p

25


2 6


Motores de corriente alterna

Existen dos tipos bsicos de motores que funcionan con corriente alterna polifsi-ca: los motores sncronos y los motores de induccin. Bsicamente, el motor sncro-no es un alternador trifsico que funciona a la inversa: los manes del campo se montan sobre un rotor y se excitan mediante corriente continua, y las bobinas de la armadura estn divididas en tres partes y alimentadas con corriente alterna trifsi-ca. La velocidad constante de un motor sncrono resulta ventajosa en determinados aparatos, pero este tipo de motores no pueden emplearse en aplicaciones en que la carga mecnica sobre el motor llegue a ser muy grande.

Conceptos bsicos

El ms simple de los motores elctricos es el motor de induccin de caja de ardilla que se usa con alimentacin trifsica. La armadura de este motor, similar a la del motor sncrono, se compone de tres bobinas fijas (Fig. ). El elemento rotatorio consta de un ncleo en el que se incluye una serie de conductores de gran capaci-dad colocados en crculo alrededor del rbol y paralelos a l. Cuando no tienen ncleo, los conductores del rotor recuerdan en su forma a las jaulas cilindricas que se usaban para las ardillas. Los motores con rotores del tipo jaula de ardilla se pue-den usar con corriente alterna monofsica utilizando varios dispositivos de induc-tancia y capacitancia que alteren las caractersticas del voltaje monofsico y lo hagan parecido al bifsico. La mayora de los problemas ms comunes que presen-tan los motores elctricos se pueden detectar con una simple inspeccin, o bien efectuando algunas verificaciones. Este tipo de verificaciones, llamadas mtodos de diagnstico, se inician con la localizacin del problema con los mtodos ms sim-ples, y normalmente se desarrollan en el orden determinado por aqul.

Figura 7.

Vista del interior de un motor

elctrico donde se apareca

la armadura del bobinado

estatrico.

28

LAS MQUINAS ELCTRICAS (II)

" i - 5 de identificar los problemas tiene relacin con el tamao del motor y su :;::: especialmente cuando se trata de motores monofsicos y trifsicos en donde

iiiayor variedad constructiva; sin embargo, hay algunos mtodos de diagnsti-: s e " " los que son comunes a casi todos los tipos de motores elctricos.

_ : : ec Joos que se pueden utilizar para las pruebas van desde los ms sencillos, como rLce~ ser las lmparas de prueba, hasta algunos instrumentos analgicos y/o digitales, r_e e~ algunos casos pueden ser ms o menos complejos. El aspecto bsico para deter-- 35 condiciones de un motor es definir si ste presenta sntomas de avera, o bien e r= .es ce las pruebas de mantenimiento se observan averas o tendencias a ella. En presen-: 5 ;e :ondiciones anmalas puede resultar bastante fcil de identificar, sin necesidad de :'_ez5s complejas. De hecho, algunos de los problemas mecnicos se pueden detectar : : : pe observacin y algunos elctricos con el uso de una lmpara de prueba.

- ' - "ed im ien to para determinar la avera de un motor =e~e los fines del anlisis de averas, puede considerarse que el sistema de un motor e e::~;co consta de cuatro componentes principales, que son:

e La fuente de alimentacin.

r El controlador.

: El motor.

c La carga.

Z.endo se presenta un problema en un motor, es necesario determinar primero cul de estas componentes est averiada. El suministro de potencia y los controladores :_eden fallar en la misma proporcin, y en ocasiones con mayor frecuencia que el _ : t o r mismo. Las cargas mecnicas aumentan debido a un incremento en el tama-o de la carga que el motor est accionando, pero tambin por alguna avera en los Ec'inetes o bien en el medio de acoplamiento con la carga.

Determinar el estado de un motor

-ara determinar el estado en que se encuentra el motor deben seguirse los slguien-:es pasos:

a) Desconectar el motor del controlador. Se debe revisar que las conexiones o los medios de conexin se encuentren en buenas condiciones.

b) Operar el controlador para arrancar al motor. Hay que medir el voltaje de entrada al controlador: si no hay voltaje, o bien una variacin de ms del 10 % del valor nominal del motor, entonces la alimentacin a ste puede ser la causa probable de avera. Suponiendo que la fuente de alimentacin es aceptable, hay que activar el controlador para arrancar el motor.

2 9

c) Al medir el voltaje de salida del controlador, se deben tener los voltajes apropiados a intervalos de tiempo definidos; si no se tienen los valores, el controlador debe estar en condiciones de avera.

d) Verificar el acoplamiento mecnico entre el motor y la carga. Debe retirar-se el acoplamiento y girar el rotor del motor para verificar que lo hace libre-mente.

e) Conectar el motor directamente a la fuente de alimentacin, puenteando el controlador (actuador). En el caso de motores de corriente continua no se debe intentar operar el motor sin carga.

Causas de avera en el motor

Si se sospecha que la avera se encuentra en el motor entonces se puede proceder a realizar un recorrido general de las causas probables de avera. Se detallan a con-tinuacin:

FALLO DEL MOTOR EN SU PUESTA EN MARCHA

Fusibles fundidos. Deben reemplazarse por unos de igual calibre y tamao.

Disparos por sobrecarga. Verificar y restablecer el dispositivo de sobrecarga en el arrancador.

Fuente de alimentacin incorrecta. Verificar que la fuente de alimentacin sea la correcta.

Conexin incorrecta a la lnea. Verificar las conexiones de acuerdo con los datos tcnicos del motor.

Circuito abierto en los devanados o el circuito de control. Se aprecia por un ruido caracterstico a la puesta en marcha del motor. Verificar la posible prdida en los devanados. Verificar contactos de control cerrados.

Averas mecnicas. Verificar si el motor y su carga giran de manera correcta. Verificar cojinetes y lubricantes.

Cortocircuito en el esttor. Generalmente se funden los fusibles. Se debe rebobinar el motor.

Defectos en el rotor. Verificar si hay barras abiertas o los extremos del rotor tambin pudieran estarlo.

Posible sobrecarga en el motor. Si fuera necesario, reducir la carga o cambiar el motor si se aprecia una apli-cacin inadecuada del mismo.

EL MOTOR ARRANCA Y LUEGO SE PARA

Avera en la alimentacin. Verificar las conexiones a la lnea, los fusibles y el control.


EL MOTOR PIERDE VELOCIDAD

- Una fase puede estar abierta. Verificar en qu punto del circuito se establece el corte.

- Aplicacin incorrecta. Cambio de capacidad o tipo.

- Motor sobrecargado. Reducir la carga.

- Bajo voltaje en el motor. Verificar que se mantenga el voltaje de placa y chequear tambin las conexiones.

- Circuito abierto. Fusibles fundidos. Verificar la sobrecarga, esttor y accionamientos.

EL MOTOR NO LLEGA A SU VELOCIDAD

- Aplicacin incorrecta. Verificar las fases para determinar si estn abiertas.

- Voltaje demasiado bajo en los terminales del motor, debido a cada de tensin. Usar un voltaje mayor en las terminales del transformador o reducir la carga. Verificar las conexiones y el calibre adecuado de los conduc-tores del alimentador y/o circuito derivado.

- Carga demasiado alta al arranque. Verificar la carga que supuestamente debe poder manejar el motor.

- Barras rotas en el rotor o prdida del rotor. Observar si hay fracturas cerca de los anillos.

- Apertura en el circuito primario. Localizar la avera con dispositivos de prueba y reparar.

EL MOTOR SE SOBRECALIENTA CUANDO TRABAJA EN CARGA

- Sobrecarga. Reducir la carga.

- La carcasa o las ranuras de ventilacin pueden estar obstruidas total o parcialmente. Realizar limpieza y veri-ficar la buena circulacin del aire.

- El motor puede no detectar una fase. Verificar que todos los conductores estn conectados correctamente.

- Bobina del devanado puesta a tierra. Localizar y reparar.

- Voltaje terminal desajustado. Verificar conductores averiados, conexiones y transformadores.

31

EL MOTOR EMPLEA DEMASIADO TIEMPO PARA ARRANCAR

- Exceso de carga. Reducir la carga.

- Defectos en el rotor de jaula de ardilla. Reemplazar con un rotor nuevo.

- Voltaje aplicado demasiado bajo. Verificar que la compaa suministradora d el valor correcto dentro de sus lmites segn RBT.

EL MOTOR VIBRA UNA VEZ REPARADO

- Motor mal alineado. Realinear.

- Soporte dbil. Reforzar la base.

- Acoplamiento desequilibrado. Equilibrar acoplamiento.

- Desequilibrio en el equipo accionado. Equilibrar el equipo en cuestin.

- Avera en los cojinetes. Reemplazar cojinetes.

- Cojinetes no alineados. Alinearlos.

- Motor polifsico operando con una fase. Verificar los circuitos.

CORRIENTES DE LNEA DESAJUSTADAS EN MOTORES POLIFSICOS DURANTE FUNCIONAMIENTO NORMAL

- Voltajes terminales diferentes. Verificar conductores y conexiones.

- Slo acta una fase. Verificar los contactos abiertos.

RUIDO MECNICO

- Ventilador suelto. Fijarlo mecnicamente.

- Aislamiento del ventilador defectuoso. Limpiar el ventilador.


SENTIDO DE ROTACIN INCORRECTO

Secuencia de fases incorrecta. Cambiar las conexiones en el motor o en el equipo de control.

OPERACIN RUIDOSA

Entrehierro no uniforme. Verificar tapas y cojinetes.

Desajuste en el rotor. Ajusfarlo.

B Problemas ms usuales en los motores de corriente alterna _as averas ms frecuentes que se pueden presentar en los motores trifsicos y monofsicos de induccin son las que se indican a continuacin:

- Protecciones contra cortocircuitos defectuosas (fusibles, magnetotrmicos, etc.).

- Cojinetes desgastados.

- Interrupcin de alguna fase.

- Sobrecargas.

- Fases invertidas.

- Cortocircuito.

- Conexiones internas errneas.

- Contactos a tierra de los devanados.

- Cojinetes excesivamente apretados.

- Tapas mal montadas.

- Eje torcido.

- Barras del rotor flojas.

- Condensador defectuoso (en motores monofsicos con condensador).

- Interrupcin en el devanado de arranque y trabajo (en motores monofsicos).


Protocolos de actuacin

Se considera un principio bsico la observacin diaria y la elaboracin de un progra-ma de inspeccin de los motores basado en sus condiciones de servicio.

Peridicamente, se debe verificar lo siguiente:

- La limpieza general.

- Las condiciones elctricas.

- Las temperaturas ambiente elevadas y la ventilacin apropiada.

- El alineamiento con la carga.

- El engrase apropiado y el desgaste de los cojinetes del motor y de la carga.

- El deterioro del aislamiento de los devanados.

- La condicin del rotor.

- El desgaste en los swltches o interruptores.

- El deterioro de los condensadores

Separacin del componente en avera

El primer aspecto es la localizacin de la avera, en el arrancador, el controlador, la carga, etc., o en el propio motor, ya que si se identifica que es el motor elctrico, entonces habr que detectar su grado de severidad, ya que algunas averas se pue-den corregir fcilmente, en tanto que otras, que son mayores, requieren que los motores sean enviados a los talleres de reparacin e incluso ser reemplazados.

El siguiente paso es separar los problemas mecnicos de los problemas elctricos. El proceso se inicia desacoplando el motor de su carga y separando el acoplamien-to, de manera que se pueda verificar la libertad de giro del rotor; si se encuentra algn problema mecnico, se procede a corregirlo. La mayora de los problemas mecnicos y elctricos se pueden observar directamente y es necesario tener cier-ta sensibilidad para aislar unos de otros, ya que a veces un problema mecnico puede ser la causa de uno elctrico.

Una vez que se haya comprobado que no hay problemas mecnicos, o bien que se han corregido, es conveniente intentar poner en marcha el motor otra vez. Si el pro-blema persiste, entonces se pasa a la realizacin de pruebas elctricas.

El orden de realizacin de las pruebas elctricas depender de los sntomas de la avera y del tipo del motor. Se puede decir que la mayora de las averas elctricas

3 4


se pueden detectar por mtodos muy simples, ya sea usando una lmpara de prueba, el hmetro, el megmetro o el vol-tampermetro de pinza.

Se deben verificar tambin las componentes del motor para contactos abiertos, averas a tierra, conductores y cortocir-cuito entre componentes.

Problemas mecnicos en los motores elctricos Algunos de los problemas mecnicos ms frecuentes en los motores elctricos son los que se describen en los siguientes apartados.

Cojinetes desgastados

Cuando los cojinetes de un motor estn desgastados, se pro-duce un descentramiento del rotor del motor y, debido a que el entrehierro (espacio de aire entre rotor y la armadura del est-tor) es normalmente un espacio muy pequeo, este descentra-miento produce en ocasiones un roce mecnico entre el rotor / el esttor, con lo cual se origina un deterioro en los devana-dos. Este tipo de avera se puede reconocer observando las marcas producidas por el roce entre el rotor y el esttor.

Cuando ocurre este problema de cojinetes desgastados, es probable que el motor no funcione o, si lo hace, probablemen-te haga ruido producido por el roce mecnico; debido a esto, se debe vigilar que no exista juego en el eje sobre el cojinete, para lo cual se Intenta mover en sentido vertical el extremo bre del eje, es decir, el del lado de accionamiento (Fig. 8).

Cuando existe juego vertical, es seal de que el cojinete o el mismo eje estn desgastados, y entonces habr que sustituir uno u otro.

El tratamiento que se da a los cojinetes vara ligeramente en funcin del tipo al que pertenezcan:

- Tipo deslizante.

- De rodillos o rodamientos, o de bolas.

- De tipo liso con filtros y cauchos de cierre para evitar fugas de aceite y/o grasa.

Figura 8. a) Los cojinetes del motor se comprueban ejerciendo un

movimiento hacia arriba y hacia abajo sobre

el eje del motor,

b) Cojinete de un motor,

c) Cojinete de bolas,

d) Cojinete de rodillos,

e) Cojinete liso.

t) Representacin de un cojinete con eje y tapa de fijacin.

RODAMIENTOS CUBIERTAS

1 Aros exteriores

2 3 Pista de rodamientos

4 Separador

5 Baln o bola

6 Rodillo

35


Reemplazo de cojinetes

El primer paso en el mantenimiento de los cojinetes es la limpieza. Implica la nece sidad de desmontar el motor para un procedimiento de limpieza general para, di ese modo, llevar a cabo la limpieza de los cojinetes; para esto, a menos que se estrictamente imprescindible, no es necesario manipular los cojinetes que estn er buenas condiciones. Cuando fuera necesario manipularlos, se deben almacenar < guardar en papel aceitado, procurando tambin mantenerlos limpios.

Cuando el estado de los cojinetes requiere que sean reemplazados, se debe hacer uso de herramientas especiales para tal fin.

En la figura 9 se muestran un conjunto de rboles o barras para extraer cojinetes tipt deslizante. Estas barras o herramientas vienen en varios tamaos y cada barra pueds tener hasta cinco dimetros. La herramienta est diseada de tal forma que el dime tro exterior pueda pasar a travs del portacojinetes sin causar dao. Los cojinetes s< pueden manipular golpeando la herramienta con un martillo, o bien con el mismo tipt de herramienta, pero accionando a presin de manera simtrica (Fig. 1 ).

Figura 9. a) Algunas herramientas de

uso para extraer cojinetes.

b) Colocacin de la tapa para

extraer cojinetes.

Existen otros mtodos y utillajes neumticos e hidrulicos con mayor precisin en funcin del tamao del motor y la complejidad del mismo.

En el caso de los cojinetes, tambin se usan distintos tipos de herra-mientas para su extraccin.

3 6


Tapas mal montadas

Cuando una tapa no se adapta bien a la carcasa de un motor, los cojinetes no que-dan alineados y entonces no se puede hacer girar a mano el rotor o bien presenta un alto grado de dificultad. Con tapas mal ajustadas los tornillos de sujecin se aflo-jan. Se centran nuevamente las tapas y se vuelven a apretar procurando que el aoriete se haga en cruz para que la placa asiente plana: esto se puede verificar por medio de un bloque de madera, que al golpear la tapa debe emitir un sonido limpio.

Eje torcido

Si despus de verificar que las tapas del motor estn bien montadas se tiene dificul-tad para hacer que gire el motor accionndolo manualmente, entonces es casi segu-ro que el eje se encuentra torcido. Esta avera se puede verificar desmontando el rotor del motor y colocndolo entre los puntos de un torno. Accionando el torno se observa si la flecha o eje gira centrada o descentrada.

_a reparacin de esta avera en motores pequeos se puede hacer con el rotor mon-e d o sobre los puntos del torno y con una palanca o un pedazo de tubo colocado en ia parte curvada se intenta enderezar ( r ig . 11).

Cojinetes excesivamente apretados

Cuando los cojinetes estn excesivamente ajustados con el eje del rotor, resulta muy difcil hacerlo girar a mano, y si se ha descartado el problema del eje torcido, enton-ces la solucin se encuentra rectificando los cojinetes para que ajusten debidamen-te. Otra opcin es pulir el eje con lija metlica. El otro aspecto que se debe descar-tar es el montaje defectuoso de las tapas.

Los probiemas elctricos en los motores

Los problemas potenciales que se pueden presentar en los motores elctricos, para fines de un estudio generalizado, se clasifican en cuatro categoras: efectos de des-

Figura 10. a) Extractor para extraer los

cojinetes por el cuerpo.

b) Extractor de tornillo con

abertura regulable. La

tuerca de regulacin

abre y cierra las patas

o varillas, en este

caso tres a la medida

requerida.

37


Cabezal deI torno Eje Eje Puntero

Mordaza

ESTTOR

ENTREHIERRO

ROTOR

SE COLOCA EL CALIBRADOR EN ESTE ESPACIO

Figura 11. a) Calibrador de entrehierros.

b) Para verificar problemas

relacionados con los

cojinetes en el eje se mide

en el entrehierro que el

espacio sea uniforme.

c) Montaje de un rotor entre

puntas de un torno que se

hace girar para verificar el

grado de severidad del eje

torcido.

ajuste del voltaje, efectos de operacin en una fase, efectos de sobrecarga y efec-tos ambientales y de mantenimiento.

Efectos de desajuste de voltaje

Existe una buena cantidad de literatura relacionada con el tema de desajuste de vol-tajes y el asociado desajuste de corrientes. En general, se puede establecer que cuan-do los voltajes estn desajustados se presentan corrientes inducidas mayores en el rotor, debido a que tiene una menor impedancia a las componentes de voltaje de secuencia negativa. Por ejemplo, para un desajuste de voltaje del 3 %, el desajuste de corriente puede ser del 18 al 24 %.

El incremento en la corriente del esttor es usualmente pequeo, por lo tanto, la pro-teccin de sobrecarga no opera a tiempo para proteger daos debidos a las altas corrientes inducidas en el rotor.

Este calor adicional en el rotor se puede presentar por un perodo de tiempo conside-rable, y debido a que las laminaciones del rotor y su eje constituyen un elemento met-lico continuo, este calor se transmite a los cojinetes, reduciendo la vida de stos.

El desajuste de voltaje en la lnea puede estar originado por:

- Desajustes de voltajes en general.

- Calentamiento del esttor (avera en el devanado).

- Calentamiento del rotor (problemas con los cojinetes, vibraciones, etc.).

3 8


Efecto de la prdida de una fase

_os efectos potenciales a los que puede conducir la prdida de una fase son simila--es a aquellos producidos por el desajuste de voltaje; sin embargo, la prdida de una ^ase representa uno de los peores casos de desajuste de voltaje. Adicionalmente, en os devanados de las dos fases que quedan en operacin, se presenta un sobreca-lentamiento excesivo.

El desajuste de fase ocurre cuando las lneas de alimentacin estn fuera de fase o desfasadas. En forma natural, el desajuste en los motores trifsicos ocurre cuando se aplican cargas monofsicas, lo que ocasiona que una o dos de las lneas lleven ms o menos carga. Las cargas trifsicas en las instalaciones trifsicas se desajus-lan desde el proyecto e instalacin. El desajuste comienza cuando se aqreqan car-gas monofsicas adconaes ai sistema. Este desajuste produce que las lneas trif-sicas no se encuentren desfasadas 120 grados elctricos en sus corrientes y volta-jes, y que los motores trifsicos operen a temperaturas superiores que las indicadas como valores nominales.

Un motor trifsico que opera en un circuito desajustado no puede entregar su potencia nominal, para esto se deben aplicar factores de degradacin, dado que un desajuste del 3 % produce que el motor trabaje al 90 % de su potencia nominal, es decir, el motor se deprecia o degrada en su potencia.

Efectos de las sobrecargas

La mayora de los problemas que generan las sobrecargas slo se reflejan como un sobrecalentamiento en el esttor, en tanto que dos problemas: -arranques repeti-dos y paros repetidos-, generan tambin esfuerzos mecnicos sobre los cabezales de las bobinas y las bobinas en forma individual. Estas fuerzas mecnicas genera-das en el proceso de operacin del motor (arranque-paro, etc.), se reflejan como un esfuerzo fsico en los cabezales de las bobinas y terminales de las espiras de cobre, incrementando los problemas potenciales por fractura del aislamiento de las partes conductoras. Otra posibilidad que se presenta es un incremento sustan-cial en la temperatura del aislamiento, como resultado del proceso de arranques y paros del motor en tiempos relativamente cortos. El simple calor generado por estos procesos da lugar a un incremento de temperatura, con el consecuente dete-rioro del aislamiento, conjuntamente con el esfuerzo fsico aplicado al sistema. Si se tiene polvo y humedad, se puede acelerar el proceso de avera. Estas condicio-nes de avera se pueden presentar en un motor algunos meses despus, siguiendo el proceso de operacin normal.

Las sobrecargas daan a los devanados. La severidad de la avera vendr determinada en funcin del grado de proteccin y la efectivi-dad de la misma.

3 9


PROBLEMAS POTENCIALES DE TIPO MECNICO

CAUSAS:

- Prdida o exceso de lubricante.

- Contaminacin en el lubricante de los cojinetes.

- Sobrecalentamiento en el lubricante de los cojinetes.

EFECTOS:

- Sobrecalentamiento y/o deterioro en el lubricante de los cojinetes.

- Avera de los cojinetes.

CAUSA:

- Prdida de alineacin en el eje o problemas con la cimentacin.

AIRE CALIENTE RECIRCULADO

a) La suciedad acumulada por polvo, grasa, etc., restringe una

ventilacin adecuada.

b) Se produce un rea cerrada de recalentamiento.

41



GENERALIDADES DE LOS BOBINADOS CONCNTRICOS

Se dice, que un bobinado es concntrico, cuando todas las bobinas que lo constituyen tienen un mismo centro, por lo que todas las bobinas de un mismo grupo son diferentes (ver figura a).

Se dice tambin que un bobinado es concntrico, cuando los lados activos de una misma fase estn unidos mediante conexiones o cabezas concntricas.

Estos bobinados se pueden construir por polos y por polos consecuentes. En los bobinados "por polos" (ver figura b) por cada fase del devanado existen tantos grupos de bobinas como polos tie-ne la maquina.

Bobinados "por polos". Gf = 2p .

En los bobinados "por polos", los grupos de una misma fase se unen de la siguiente forma: final del primer grupo, con el final del segundo; princi-pio del segundo con el principio del tercero; final del tercero con el final del cuarto y as sucesiva-mente.

Es decir, que la unin se realizara de finales con fi-nales y principios con principios. Siendo el princi-pio del primer grupo, el principio de la fase y el principio del ultimo grupo, el final de la fase.

Los lados activos de una misma fase, situados frente a un mismo polo, se un en a lados activos de la misma fase situados en polos de diferente nombre.

En los bobinados "por polos consecuentes", por cada fase del devanado existen tantos grupos co-mo pares de polos tiene la maquina (ver figura c).

Bobinados "por polos consecuentes" Cr = P'

En los bobinados por "polos consecuentes", los grupos de una misma fase se un en de la siguien-te manera; final del primer grupo con el principio del segundo; final del segundo con el principio del tercero y as sucesivamente; es decir, que se un irn los finales con finales y los principios con principios.

Los lados activos de una misma fase, situados frente a un mismo polo, se unen a lados activos de la misma fase, situados en un mismo polo de dis-tinto nombre, bien sea el anterior o el posterior.

CLCULO DE BOBINADOS CONCNTRICOS

Para calcular un bobinado concntrico se han de considerar los siguientes puntos:

1 0 Da tos necesarios para calcular un bobinado concntrico.

a) U-^J

^r1

42



2o Posibilidad de ejecucin.

3o Numero de grupos del bobinado.

4o Numero de ranuras por polo y fase.

5 o Numero de bobinas por grupo.

6o Amplitud de grupo.

7o Paso de principios.

8 o Tabla de principios.

Seguidamente se hace una breve resea de los puntos enunciados con las formulas y datos nece-sarios para la resolucin del bobinado y la confec-cin del correspondiente esquema.

1 Datos necesarios para calcular un bobinado concntrico

a) Numero de ranuras.

b) Numero de polos 2 p .

c) Numero de fases q.

d) Si el bobinado se realiza "por polos" o "por polos consecuentes".

e) En esta clase de bobinados el numero de bobinas es igual a la mitad del numero de ranuras.

2 Posibilidad de ejecucin

Solamente ser posible la ejecucin del bobinado, cuando el numero de ranuras por polo y fase Kpq, sea un nmero entero.

K= = nmero entero PQ ^

3 Numero de grupos del bobinado

Se ha de distinguir si el bobinado esta ejecutado "por polos" o "por polos consecuentes".

Bo binado "por polos": G = 2 pg

Gf = 2 p

Bobinado "por polos consecuentes":

4 Numero de ranuras por polo y fase

Pq

G f = p

El numero de ranuras por polo y fase se calculara mediante la siguiente formula:

PQ T

PQ

5 Numero de bobinas por grupo

El numero de bobinas que entra en cada grupo se calculara por diferente formula, atendiendo a que el bobinado sea ejecutado "por polos" O "polos consecuentes".

Bobinado "por polos".

K K

Bobinado "par palos consecuentes".

U=A

6 Amplitud de grupo

Al igual que se ha indicado para el punto anterior, aqu tambin se aplica distinta formula para los 2 tipos de bobinado.

4 3


RESOLUCION DE EJERCICIOS SOBRE MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA

Bobinado "por polos" (ver figura d).

Bobinado "por polos consecuentes" (ver figura e).

1 l L

1 l L -

1 l L -

7 Paso de principios

En la siguiente formula se da el paso de princi-pios, teniendo presente que los bobinados aqu realizados son trifsicos.

K_ 3

8 Tabla de principios

Conociendo el paso de principios se establecer las ranuras cuyos principios O finales correspon-den a las tres fases U - V - W.

La forma practica de hacer esta Tabla se indica en el ejercicio prctico de la pgina siguiente.

FORMA PRCTICA DE REALIZAR EL ESQUEMA

Al igual que se ha hecho para el calculo del bobi-

nado, para poder realizar el dibujo del esquema,

se seguirn las indicaciones siguientes:

1o Para cada una de las fases del esquema, se em-

plearn trazos o colores diferentes, de forma

que se distingan fcilmente entre si.

2o Al hacer la distribucin de las fases se tendr

presente que si el bobinado es "por polos" las

cabezas de bobinas de todos los grupos de una

misma fase estn dispuestos en el mismo plano.

En los bobinados "por polos consecuentes", si el

nmero de pares de polos es par, los grupos de bo-

binas tendrn situadas sus cabezas alternativa-

mente en dos pianos; si el numero de pares de po-

los es impar, el trazado se realizara igual que el

anterior, pero teniendo presente que habr un gru-

po mixto en el que un lado activo estar en un pla-

no y el otro lado activo se situar en distinto plano.

3o Se realizara el trazado de los grupos con sus i | respectivos trazos y colores. i I { 4 Se proceder a la unin de los grupos que for-

man las fases. i i ; 5 o Los principios de las fases se elegirn con arre-

glo a la Tabla de principios. j A los principios de fase se los distingue con las le-

tras U - 1/ - W Y a los finales de fase con X - Y - Z. i ! 6o Conexiones de las fases, i i j Si el sistema es trifsico, las fases se podrn co-

! nctar en estrella y en triangulo. i ! En triangulo se unirn U-Z. V-X Y w- V. 1 j En estrella se unan los finales X- Y-Z, quedando li-

! bres los principios U- V- W.



CALCULO Y DIBUJO DE UN BOBINADO

DATOS

N de ranuras K = 24

N de polos 2 p = 4

N de fases q = 3

Bobinado imbricado, realizado "por polos"

CLCULO

N de grupos del bobinado

G = 2W = 4-3 = 12

N de ranuras por polo y fase

K =A = ^ i = 2 2 m 4-3

Como la formula que da la posibilidad de ejecu-cin es la misma formula que la de numero de ra-nuras por polo y fase, no ser necesario hacer es-te clculo, ya que si Kpq da entero, ser posible la realizacin de este bobinado.

N de bobinas por grupo

4 4.2-3

Amplitud

m = (q-1)-2u =(3-1)-2-1 = 4

Paso de principios

Y =-=-^- = 4 120 3 3-2 ^ P t-

Tabla de principios:

u V W

1 5 9

13 17 21

Se toman como principios: U-1, V-5, W-9

mm mi | p "

-4-

I r h~f~

- j r~

! | 3 S S 7 8 9 0 1 2 3 4 S 6 7 9 9 0

I I I I

L - U

i 2

I

!

J !

w

I I

2 3 4



BOBINADOS CONCENTRICOS N de ranuras por polo y fase

DATOS

N de ranuras K = 24

N de polos 2p = 4

N de fases q = 3

Bobinado imbricado, realizado por "polos consecuentes"

CLCULO


G = = 2 - 3 =

K = A = = 2 2 4-3 (Q


2 4-3 ^pq J

Amplitud

m = (g-1)-l/ = (3-1)-2 = 4

Paso de principios

y ===4 120 3p 3-2

Tabla de principios: U u V W

1 5 9

I ! r-

l t ?

1

34 T

l

r -I i I i

1 2 3 S 6 7 8 9 0 1 2 3 S 6 7 9 9 0 1

U

J-I I .4.-J I I

1 I I I I I

2 3 i i 1 1 'iI-

|._J

W

4 6



BOBINADOS CONCENTRICOS

DATOS

N de ranuras K = 36

N de polos 2 p = 6

N de fases q = 3

Bobinado imbricado, realizado por "polos consecuentes"

CLCULO


G==3-3 = 9


K w 2 6-3 = 2 PQ


(, = A = 3 6 = 2 2 6-3

PQ

Amplitud de grupo

m=(g-1>(y=(3-1>2 = 4

Pasos de bobina

p - U8

p - 2+7

Paso de principios

Y = 120 3p 3-3

Tabla de principios: U u V W

1 5 9

13 17 21

13 25 33

Se toman como principios: U-1, V-5, W-9.

En este bobinado existe un grupo mixto, por ser impar el nmero de polos y ser bobinado ejecuta-do "por polos consecuentes". El esquema repre-sentado es rectangular tradicional.

+ j

i

rr i * A i 10 ti 11 11 U 16 n II 19 101! S 13 U 15 l 17 19 X 31 31 33 it 3S 3t I!

- -H - r i i

i i I ! 4- il

i-i i i

4 7

UNIDAD 2 0 MANTENIMIENTO DE


BOBINADOS EXCNTRICOS

DATOS

N de ranuras K = 24

N de polos 2p = 4

N de fases q = 3

Bobinado imbricado, realizado por "polos"

CLCULO

N de grupos del bobinado Tabla de principios: U i

V w

G = 2 w =2 -3 = 6 i 1 9 17


PQ 2W 2-3


B 24 U = = ~ = 4

2 2-3

Paso de ranuras

yk=-=-=12 2p 2

Paso de bobina

Paso de principios

120 3 p 3-1


I 2 3 4 5 6 ? S 9 10 11 12 13 H K 16 17 19 19 20 21 22 23 2i

W



BOBINADOS EXCENTRICOS

DATOS

N de ranuras K = 24

N de polos 2 p = 4

N de fases q = 3

N de bobinas del bobinado B=K/2

Bobinado imbricado, realizado por "polos"

CLCULO


G = 2 =4-3 = 12


K = * = ^ = 2 2 4-3


B 12 U = = = 1

4-3

Paso de ranuras

K 24 K = = = 6 Acortado en la uindad k 2p 4

Paso de bobina

1 -- 6

Paso de principios

y 120 3p 3-2

Tabla de principios U u V W

1 5 9

13 17 21


[ * 3, * s 6 7 a 9 10 ti 12 13 li 1S 16 >7 18 19 20 21

I I I I I I

rzJ1

\ i i i i i i i

-4

Ll . i i

i 2

I ! I I I I

I

I l

W

! i i i i L__4

22 23 2i

4 9


RESOLUCION DE EJERCICIOS SOBRE BOBINADOS BIFSICOS

GENERALIDADES

Los motores bifsicos, por lo general, se hacen concntricos y "por polos", ya que el hacerlos "por polos consecuentes", resulta . complicado al tener que hacer diferentes modelos de bobinas, por lo que queda des-echado el realizar este tipo de bobinados.

El clculo de los bobinados bifsicos es igual al empleado en el capitulo anterior con los bobinados concn- 1 trieos.

En lo nico que varia el clculo es en los principios, que en este caso se determinaran para una distancia elctrica en grados de 90. La formula que da el paso de principios se indica por Ygg.

Y =JL 90 4 1 P

Si se desea conocer nuevos principios en el bobinado, se determinara el paso de ciclo que equivale a 360 grados elctricos.

Y I 360 p

Aplicando las dos formulas se establecern los principios, lo que se demuestra prcticamente con el siguien-te ejemplo.

EJEMPLO

En motor de 36 ranuras y 6 polos determinar la tabla de principios.

Paso de principios

90 4p 4-3 90 4p 4-3

Paso de ciclo

y = = = 12 360 p 3

Tabla de principios: U V 1 4 13 16 25 28

5 0


m j i l


nii ' iiiiiiiiiiiii ' ni mu i -

RESOLUCIN DE EJERCICIOS SOBRE BOBINADOS DE DOS VELOCIDADES

GENERALIDADES

Para conseguir dos velocidades en un motor se puede lograr de dos formas diferentes; la primera, la mas sencilla elctricamente, consiste en bobi-nar el motor con dos bobinados independientes, correspondiendo a cada uno de ellos una polari-dad diferente. Este procedimiento de superponer dos bobinados en las ranuras del motor hace que este tenga mucho volumen para poca potencia, ya que las ranuras han de ser de doble cavidad para poder contener en ellas el doble bobinado.

El segundo procedimiento de obtencin de las ve-locidades consiste que en un mismo bobinado puedan obtenerse dos polaridades cambiando sus conexiones. Se tiene, por ejemplo, que siendo de 8 polos, la polaridad mayor de un bobinado, de dos velocidades, al hacer la conmutacin de los polos queda reducida a la mitad, es decir, 4 polos. Correspondiendo para la primera polaridad 750 r.p.m. y para la segunda 1.500 r.p.m.

Para hacer el calculo de este tipo de bobinados se han de seguir las siguientes normas:

BOBINADOS CONCNTRICOS

Llamando Pa la polaridad mayor y pala polaridad menor se tendr:

Nde grupos

G = 2


K


K

U = JL 2P

U= K

4 P

Paso de principios

y = 120

El clculo de la amplitud se har aplicando la for-mula ya explicada en los bobinados concntricos.

Por lo que resumiendo queda:

Con la polaridad mayor se calcular:

a) N de ranuras por polo y fase

b) N de bobinas por grupo

Con la polaridad menor se calcular:

a) N de grupos del bobinado

b) Paso de principios

BOBINADOS IMBRICADOS


G = 2 PQ


PQ


U = 2 w

Paso de ranuras

Paso de principios

A " 2p

Y = 120 K

tmmmmmmmmmmmmmmmmm

Por lo que resumiendo queda:

Con la polaridad mayor se calcular:

a) N de ranuras por polo y fase.

b) Paso de ranura.

Con la polaridad menor se calcular:

a) N de grupos del bobinado.

b) N de bobinas por grupo.

c) Paso de principios.

5 -

LAS MAQUINAS ELCTRICAS (II)

RESOLUCIN DE EJERCICIOS SOBRE BOBINADOS DE DOS VELOCIDADES

BOBINADOS CONCENTRICOS DE DOS VELOCIDADES

DATOS

20 4-3 PQ


2 4-3 PQ

Amplitud de grupo N de ranuras K = 24

m={q~\)U = {3--1)2 = 4

N de polos 2p = 2 y 2p = 4 N de polos 2p = 2 y 2p = 4 Pasos de bobina

N de fases q = 3

Bobinado concntrico, realizado "por polos p- 1 + 3

consecuentes", para dos velocidades. p - 2 - 7

CLCULO Paso de principios


G = 2 w = 2 - 3 = 6 y 24

120 3p 3-1 = 8

N de ranuras por polo y fase Tabla de principios U V W

K =JL = 3=Z ' ' nn 1 9 17


! I r I I I I I I

1 2 3 i 5 6 7 SS 11 12 13 U 15 S 17 1 19 20 212223 2( I ! i

I

w

ZUXSVYTW o eooeooeo

ffliHiiliBK

En motores de corriente continua

Las escobillas se desgastan ms rpido que cualquier otro componente de un motor de corriente continua, ya que se deslizan sobre el rpido movimiento del colector.

Cuando la corriente pasa del colector a las escobillas, se producen chispas que originan calor, carbonizan y deterioran las partes elctricas.

Para detectar averas en las escobillas y el colector, se deben observar las escobillas con el motor en fun-cionamiento: se han de desplazar suavemente sobre el colector, con muy poca presencia de chispas o sin chispas y sin producir ruido. La presencia de chispas o un colector con marcas, indican que se requiere mantenimiento.

El procedimiento para la localizacin de averas en las escobillas es el siguiente: desconectar la alimenta-cin, medir el voltaje en las terminales del motor, verificar el movimiento y tensin del resorte en las esco-billas, verificar la longitud de las escobillas, verificar la posicin del portaescobillas con relacin a la del co-lector y verificar que la presin de las escobillas sea la apropiada.

Para localizar las averas en el colector se aplica el siguiente procedimiento: realizar una inspeccin visual del colector y verificar el aislamiento de mica entre los segmentos del colector.

El devanado de la armadura est tambin a tierra si una o ms bobinas hacen contacto con el hierro de la armadura.

Un mtodo elemental de probar un motor de corriente continua frente a averas de puesta a tierra, circui-tos abiertos o cortocircuitos, es mediante el uso de la lmpara de prueba. Se dice que un circuito est a tie-rra cuando la corriente sale de su trayectoria normal y va hacia la carcasa del motor.

Un circuito abierto es aquel que ya no proporciona una trayectoria para el flujo de corriente.

Un cortocircuito es un circuito en el que la corriente toma una trayectoria corta alrededor de una trayecto-ria normal del flujo de corriente.


En motores de corriente alterna

Para los fines de anlisis de averas, el sistema de un motor elctrico consta de cuatro componentes prin-cipales: la fuente de alimentacin, el controlador, el motor y la carga.

Para determinar el estado del motor hay que desconectarlo del controlador, operar ste para arrancar el motor, medir el voltaje de salida del controlador, verificar el acoplamiento mecnico entre el motor y la carga, y conectar.

Las principales causas de avera del motor pueden determinarse al detectar si el fallo se produce en su puesta en marcha; si el motor pierde velocidad, si arranca y luego se para, si no llega a su velocidad, si em-plea demasiado tiempo en arrancar; si su sentido de rotacin es incorrecto, si se sobrecalienta cuando trabaja en carga o si vibra una vez reparado.

Los problemas ms usuales en los motores de corriente alterna son las protecciones contra cortocircuitos defectuosas, los cojinetes desgastados, la interrupcin de alguna fase, las sobrecargas, las fases inverti-das, los cortocircuitos, las conexiones internas errneas, los contactos a tierra de los devanados, los coji-netes excesivamente apretados, el eje torcido, las barras de rotor flojas, el condensador defectuoso y la interrupcin en el devanado de arranque y trabajo.

Se considera un principio bsico la observacin diaria y la elaboracin de un programa de inspeccin de los motores basado en sus condiciones de servicio.

La separacin del componente en avera requiere localizar la avera en el arrancador, el controlador, la carga o el propio motor, y separar los problemas mecnicos de los elctricos.

Los problemas mecnicos ms frecuentes en los motores elctricos se producen por los cojinetes desgas-tados y los cojinetes excesivamente apretados.

Los problemas elctricos en los motores se clasifican en cuatro categoras: efectos de desajuste de voltaje, efectos de operacin en una fase, efectos de sobrecarga, y efectos ambientales y de mantenimiento.

5!


Ejercicios de autocomprobacin

Rodea con un crculo la a, bocen cada una de las siguientes afirmaciones.

. Cuando circula corriente elctrica por las bobinas de la armadura se convierten en:

a) Electroimanes.

b) Devanados.

c) Colectores. a b e

. La cara de las escobillas descansan sobre:

a) El colector.

b) La armadura.

c) Los rodamientos.

. Las carcasas en los motores de corriente continua pueden ser:

a) De tipo abierto, flotantes y cerradas.

b) De tipo abierto, semicerradas y cerradas.

c) Desmontables, ventiladas y cerradas.

. Las escobillas se deben reemplazar cuando:

a) Tengan ms de 1.500 horas de funcionamiento.

b) Cuando su desgaste sea igual a la cuarta parte de su tamao original.

c) Cuando su desgaste sea igual a la mitad de su tamao original.

56

. Se dice que un colector est a tierra cuando:

a) Uno o ms de sus segmentos hacen contacto con las escobillas.

b) Uno o ms de sus segmentos hacen contacto con el hierro de la armadura.

c) Uno o ms de sus segmentos hacen contacto entre si.

Completa las siguientes frases, poniendo la palabra o palabras correctas en los espacios que hemos dejado para ello.

Si el motor falla en su puesta en marcha por tener los fusibles fundidos, hay que reem-plazarlos por otros de igual y

. Si el motor arranca y luego se para es porque existe una avera en la por lo que se han de verificar las conexiones a la lnea, los y el con-trol.

. Los cojinetes desgastados son una de las averas ms frecuentes en los motores y de induccin.

. Cuando una tapa no se adapta bien a la carcasa de un motor los cojinetes no quedan y no se puede hacer girar a mano el

. La prdida de una representa uno de los peores casos de desajuste de voltaje.

Compara tus respuestas con las que te indicamos al final de la unidad. Si has cometido errores, repasa la parte correspondiente del tema antes de proseguir tu estudio.


MANTENIMIENTO Y REPARACIN DE MQUINAS ELCTRICAS

La teora de la fiablidad es el conjunto de teoras y mto-dos matemticos y estadsticos, procedimientos y prcti-cas operativas que, mediante el estudio de las leyes de ocurrencia de fallos, estn dirigidos a resolver problemas de previsin, estimacin y optimizacin de la probabilidad de supervivencia, duracin de vida media y porcentaje de t iempo de buen funcionamiento de un sistema (Fig. 1).

Anlisis de fiabilidad

Tiene sus orgenes en la aeronutica (seguridad de funcionamiento). Un paso signi-ficativo se di en Alemania cuando se trabaj con el misil V1. Von Braun considera-ba errneamente que en una cadena de componentes, cuyo buen funcionamiento era esencial para el correcto funcionamiento del conjunto, la probabilidad de fraca-so dependa exclusivamente del funcionamiento del componente ms dbil. Erich Pieruschka (matemtico del equipo) di vida a la frmula de la fiabilidad del siste-ma a partir de la fiabilidad de los componentes, que permite afirmar que la fiabili-dad del conjunto es siempre inferior a la de sus componentes individuales.

Figura l

Diferentes puntos de

intervencin en mquinas

equipo elctrico.

Posteriormente en el sector militar en EEUU, para garantizar el funcionamiento de sistemas electrnicos y finalmente en el industrial, para garantizar la calidad de los

y productos y eliminar riesgos de prdidas valiosas, dieron el impulso definitivo para su paulatina implantacin en otros campos.

5 8

M A N T E N I M I E N T O Y REPARACIN DE M Q U I N A S ELCTRICAS

Definiciones bsicas

- Fallo: Es toda alteracin o interrupcin en el cumplimiento de la funcin requerida.

- Fiabilidad (de un elemento): Es la probabilidad de que funcione sin fallos durante un tiempo (t) determinado, en unas condiciones ambientales dadas.

- Mantenibilldad: Es la probabilidad de que, despus del fallo, sea reparado en un tiempo dado.

- Disponibilidad: Es la probabilidad de que est en estado de funcionar (ni ave-riado ni en revisin) en un tiempo dado.

Si adoptamos, para simplificar, que el esquema de vida de una mquina consiste en una alternancia de "tiempos de buen funcionamiento" (TBF) y "tiempos de averas" (TA) (Fig. 2):

TBF1 TA1 TBF2 TA2 TBF3 FA2 7BF3 I riR |

i l F i g u r a Z

TO ^ T A

Esquema de vida

de una mquina.

en los que cada segmento tiene los siguientes significados:

TBF: Tiempo entre fallos.

TA: Tiempo de parada.

TTR: Tiempo de reparacin.

TO: Tiempo de operacin,

n : Nmero de fallos en el perodo considerado.

5 9

podemos definir los siguientes parmetros como medidas caractersticas de dichas probabilidades:

a) El tiempo medio entre fallos (MTBF) como medida de la Fiabilidad:

YJTBF MTBF = das]

n

y su inversa (X) conocida como la tasa de faiios:

X = - N d e fallos/Ao] MTBF1 J

b) El tiempo medio de reparacin (MTTR) como medida de la Mantenlbilidad:

jTTRi

MTTR= das] n

y su inversa (JL) conocida como la tasa de reparacin:

- ^ j h [Nde Reparaciones/Ao]

c) La disponibilidad (D) es una medida derivada de las anteriores:

D = iTBFi

XTBFj _ ^TBFi/n MTBF TO ^TBFi+^TAi Y j B F i ! n + Y / A i ! n MTBF+MTTR

Es decir, la disponibilidad es funcin de la fiabilidad y de la mantenibil idad.

Otra medida de la fiabilidad es el factor de fiabilidad:

HT-HMC FF = -

HT

Donde,

HT: Horas totales del periodo.

HMC: Horas de Mantenimiento Correctivo (averas)

HMF\ Horas de Mantenimiento Preventivo (programado)

M A N T E N I M I E N T O Y REPARACIN DE M Q U I N A S ELCTRICAS

otra medida de la disponibilidad es el factor de disponibilidad:

FD_HT~HMC-HMP HT

onde se pone claramente de manifiesto que la disponibilidad es menor que la fia-dad, puesto que al contabilizar el tiempo de buen funcionamiento, en la disponi- dad se prescinde de todo tipo de causas posibles (se incluye el tiempo de mante-"niento preventivo programado):

TO- TA,. D = 2

70

in embargo en el clculo de la fiabilidad, al contabilizar el tiempo de buen fundo-amiento, no se incluye el tiempo de mantenimiento preventivo programado.

esquema siguiente es un resumen de los parmetros que caracterizan la vida de s equipos (Fig. 3).

MTBF D=

MTBF + MTTR

Figura 3, Esquema de los parmetros

que caracterizan la vida

de los equipos.

61


j c l El mantenimiento predictivo

Figura 4. Proceso de seguimiento

de la curva P-F.

Definicin y principios bsicos Se llama Mantenimiento Predictivo, Mantenimiento Condicional o Mantenimiento Basado en la Condicin el mantenimiento preventivo subordinado a la superacin de un umbral predeterminado y significativo del estado de deterioro de un bien.

Se trata de un conjunto de tcnicas que, debidamente seleccionadas, permiten el seguimiento y examen de ciertos parmetros caractersticos del equipo en estudio, que manifiestan algn tipo de modificacin al aparecer una anomala en el mismo.

La mayora de los fallos en mquinas aparecen de forma incipiente, en un grado en que es posible su deteccin antes que el mismo se convierta en un hecho consuma-do, con repercusiones irreversibles tanto en la produccin como en los costes de mantenimiento.

Se precisa para ello establecer un seguimiento de aquellos parmetros que nos pue-den avisar del comienzo de un deterioro y establecer para cada uno de ellos qu nivel vamos a admitir como normal y cul inadmisible, de tal forma que su deteccin desencadene la actuaci

20-Mantenimiento de Maquinas Electricas_II

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