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MÁQUINAS ELÉCTRICAS
E s c u e l a P o l i t é c n i c a d e l
E j é r c i t o – E x t e n s i ó n
L A T A C U N G A
Ing. Vicente Hallo
El presente folleto es una recopilación de información
obtenida de conferencias, cursos y de catálogos
técnicos de proveedores de máquinas eléctricas que se
encuentran disponibles en internet. La información
proporcionada es un complemento a la bibliografía
técnica suministrada en la asignatura de máquinas
eléctricas y que permite tener una apreciación más real
de los aspectos físicos y técnicos de una máquina
eléctrica, constituyéndose en una ayuda de enseñanza.
El folleto contiene información sobre la forma de
presentación básica de los diferentes trabajos, los que
se ampliarán y explicaran oportunamente en clases. Se
anexa un folleto explicativo suministrado por una marca
reconocida de motores y una de generadores.
Ingeniero Vicente Hallo
INFORMACION SOBRE MÁQUINAS ELÉCTRICAS VARIAS FUENTES
1
Contenido
Presentación de Trabajos ............................................................................................................... 5
Seguridad Eléctrica .......................................................................................................................... 7
Máquinas Eléctricas. ...................................................................................................................... 10
Transformación mediante tres transformadores monofásicos ................................................ 11
Designación simbólica de las conexiones .................................................................................. 12
Configuraciones de conexión primario / secundario más utilizadas ....................................... 13
Índice horario ................................................................................................................................... 13
Conexión: YY0 o YY12: ................................................................................................................. 15
Conexión YY5: ................................................................................................................................ 15
Conexión YZ11 ............................................................................................................................... 15
Normas internacionales para los transformadores trifásicos ................................................... 16
Normas americanas: .................................................................................................................. 16
Grupo 1: ................................................................................................................................... 16
Grupo2: .................................................................................................................................... 16
Normas alemán: ............................................................................................................................. 16
Ventajas y desventajas de transformadores monofásicos vs Transformadores trifásicos en
bancos de transformadores .......................................................................................................... 18
Motor en derivación con inversión de campo ............................................................................ 19
Campo en derivación. ................................................................................................................ 19
Esquema de conexión con excitación independiente. Cod. 9201 ...................................... 19
Esquema de conexión con excitación compuesta aditiva Cod. 9213 ............................... 20
Esquema de conexión en serie. Cod 9202 ............................................................................ 20
Funcionamiento en cuatro cuadrantes de motores monofásicos. .......................................... 23
Limpieza del aislamiento. .............................................................................................................. 24
Porta escobillas ............................................................................................................................... 24
Ajuste de la zona neutra. ............................................................................................................... 25
Ajuste Grueso. ................................................................................................................................ 25
Ajuste delicado ................................................................................................................................ 25
Verificación de la conmutación..................................................................................................... 26
Escobillas ......................................................................................................................................... 26
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Guía de aspecto del colector ........................................................................................................ 27
Marcación de cables estándares NEMA ..................................................................................... 28
Marcaciones de Accesorios .......................................................................................................... 28
Remplazo de escobillas ................................................................................................................. 28
¡Cuando se remplazan escobillas, su asentamiento es muy importante! ......................... 28
Muelles de Escobillas ................................................................................................................ 29
Vida Reducida de las Escobillas .............................................................................................. 29
Medición de la resistencia de aislamiento .................................................................................. 30
Conexión de generadores: ............................................................................................................ 31
Conexión de motores trifásicos. Norma nema ........................................................................... 34
Para 6 terminales: ...................................................................................................................... 34
Conexión Y: ............................................................................................................................. 34
Conexión triangulo. ................................................................................................................ 34
Para 9 terminales ....................................................................................................................... 35
Conexión YY: .......................................................................................................................... 35
Conexión Y: ............................................................................................................................. 35
Conexión Triangulo: ............................................................................................................... 35
Conexión doble triangulo: ...................................................................................................... 36
Para 12 terminales ..................................................................................................................... 36
Conexión YY ........................................................................................................................... 36
Conexión Y .............................................................................................................................. 36
Conexión Triangulo Triangulo: ............................................................................................. 37
Conexión Triangulo: ............................................................................................................... 37
Esquemas de conexión para Estatores y Rotores (norma NEMA MG1) ............................... 37
Esquema de conexión del rotor: (Motor de anillos) .............................................................. 38
Curva Intensidad Velocidad – Intensidad Par ........................................................................ 38
Devanados con nueve terminales normas IEC ......................................................................... 40
Equivalencia entre normas: ...................................................................................................... 40
Devanados con doce terminales normas IEC ............................................................................ 41
Equivalencia entre normas: ...................................................................................................... 41
Diagrama de conexiones, dos velocidades, un solo devanado. ............................................. 42
Par variable: ................................................................................................................................ 42
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Par constante: ............................................................................................................................. 42
Par variable o par constante: .................................................................................................... 42
Conexión motor 550 V Y 60 Hz ................................................................................................ 43
Selección del motor. ....................................................................................................................... 43
Aislamiento del Motor .................................................................................................................... 44
Resistencia de aislamiento. .......................................................................................................... 44
Fases desbalanceadas .................................................................................................................. 45
Variaciones de frecuencia. ............................................................................................................ 45
Factor de potencia. ......................................................................................................................... 45
Par constante .................................................................................................................................. 45
Par que varía linealmente con la rotación .................................................................................. 45
Par que varía con el cuadrado de la velocidad de rotación .................................................... 45
Par que varía inversamente con la rotación .............................................................................. 45
Par que varía de forma no uniforme con la rotación ................................................................ 45
Cargas que no solicitan pares ...................................................................................................... 45
Variaciones de voltaje. ................................................................................................................... 46
CARACTERISTICAS DE LAS CARGAS. SELECCIÓN DE MOTORES. .............................. 47
CLASES DE SERVICIO SEGÚN IEC ......................................................................................... 47
Clase de motores jaula de ardilla ................................................................................................. 48
Sistemas de normas legales e internacional: Normas NEMA, IEEE e IEC. ..................... 48
Motores de CA y CC. ..................................................................................................................... 49
Principio de funcionamiento y características constructivas ............................................... 49
Protecciones Eléctricas de Motores ............................................................................................ 49
Tutorial sobre Motores Paso a Paso (Stepper motors) ............................................................ 52
Principio de funcionamiento .......................................................................................................... 53
Bipolar: ............................................................................................................................................. 55
Unipolar: ........................................................................................................................................... 55
Secuencias para manejar motores paso a paso Bipolares ..................................................... 56
Secuencias para manejar motores paso a paso Unipolares ................................................... 56
Secuencia normal: ...................................................................................................................... 56
Secuencia del tipo wave drive: ................................................................................................. 57
Secuencia del tipo medio paso: ............................................................................................... 58
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Aislando el cable(s) común que va a la fuente de alimentación: ............................................ 60
Identificando los cables de las bobinas (A, B, C y D): .............................................................. 61
Identificando los cables en Motores P-P Bipolares: .................................................................. 61
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5
Presentación de Trabajos
a) La presentación de los informes de laboratorio debe contener.
Título de la práctica
Nombre
Fecha
Curso
Nivel
Objetivos
Información básica sobre el tema; La información debe un resumen no copia
textual sobre temas referentes a la práctica, la evaluación de la presentación del
laboratorio considerara la recomendación indicada.
Equipos que se utilizaron
Características de los equipos utilizados
Procedimiento
Esquemas de conexión.
Presentación de resultados en esquemas y gráficos.
Análisis de los resultados. El análisis de los resultados debe considerar aspectos
técnicos que permitan abalizar o cuestionar los resultados obtenidos, el análisis
puede llevar a proponer aplicaciones, a seleccionar equipos a profundizar en
aspectos aplicativos. La evaluación de la presentación de la práctica considerará
en un 60% la presentación de resultados y el análisis.
Conclusiones
Recomendaciones
Bibliografía
Anexos.
b) Para los trabajos de consulta.
Título de la consulta
Nombre
Fecha
Curso.
Objetivos de la consulta
Consulta (No copia textual del internet, Se asignara la nota de cero en el caso de
detectar la copia textual.) La consulta debe ser concreta, la redacción debe
considerar algunas fuentes de consulta que le permita realizar un trabajo de
consulta adecuado.
Conclusiones
Recomendaciones
Bibliografía.
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c) Para trabajos y proyecto integrador
Tema
Nombre
Fecha
Objetivo del proyecto Información concreta sobre las bases teóricas en que se
basa el proyecto
Procedimiento
Documentación del avance del proyecto
Pruebas
Costos
Conclusiones
Recomendaciones
Bibliografía
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Seguridad Eléctrica
Las diferentes máquinas eléctricas operan con una variedad de voltajes de corriente
continua y alterna suministrada por redes de alta, baja y media tensión por lo que es
importante conocer y aplicar las diferentes medidas de seguridad para evitar un contacto
accidental con un elemento energizado.
En el país existe un número apreciable de accidentes eléctricos con diferentes niveles de
voltaje por la falta de conocimiento sobre lo peligros que constituye estar cerca de una red
energizada sin tomar la distancia correspondiente de precaución, siendo las víctimas
usuales niños, amas de casa, obreros de la construcción. Sin embargo también se dan
accidentes graves con amputaciones de miembros, quemaduras de tercer grado e incluso
la muerte en personal que trabaja con redes eléctricas.
En la tabla se indica los valores de intensidad de corriente que tienen afectación al cuerpo humano.
Intensidad Efecto
Percepción
Electrización
Choque doloroso, fuertes contracciones y
dificultad para respirar
Puede provocar fibrilación del corazón
Casi siempre provoca la fibrilación del
corazón y la muerte instantánea
Fuertes contracciones de los músculos del
corazón, el que se mantiene paralizado,
quemaduras graves en profundidad
Otro de los factores que debe tomar en cuenta es la duración del tiempo de contacto
accidental.
Adicionalmente a los efectos producidos por la circula directa se puede tener los efectos
indirectos como son:
Quemaduras directas por arco eléctrico
Lesiones oftálmicas por radiación del arco eléctrico
Lesiones por explosiones y o incendios de gases o vapores iniciados por arcos
eléctricos.
Efectos tóxicos por circulación de la corriente
Para evitar un accidente eléctrico en trabajos en que se requiera des energizar los
elementos donde se van a realizar los trabajos es necesario el cumplimiento estricto de
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las siguientes reglas de seguridad que su importancia se conoce como las reglas de oro
de electricidad y son las siguientes:
1. CORTE O DESCONEXIÓN VISIBLE
2. BLOQUEO DE LA DESCONEXIÓN
3. MARCACIÓN
4. VERIFICACIÓN DE AUSENCIA DE TENSIÓN
5. PUESTAS A TIERRA Y EN CORTOCIRCUITO
6. DEMARCAR EL ÁREA DE TRABAJO
Para el bloque y marcación se puede utilizar los accesorios indicados a continuación:
Condenación o bloqueo del circuito. (Uso de candados y
tarjetas).
Asegurar por medio de candados que los aparatos de
maniobra o corte permanecerán abiertos.
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Luego de un accidente no se recomienda:
Tocar a la víctima con las manos si aún ésta se encuentra
en contacto con la fuente eléctrica.
Remover la piel muerta o ampollas rotas si la víctima
tiene quemaduras.
Aplicar hielo, mantequilla, ungüentos, medicamentos,
vendas o bandas adhesivas en las quemaduras.
Acercarse menos de 6 metros a la víctima afectada por
una corriente de alto voltaje hasta que la fuente haya sido eliminada.
Mover a la víctima, a menos que haya peligro inmediato.
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Máquinas Eléctricas.
En los gráficos se indica la fem inducida en un conductor que gira en forma circular al
interior de un campo magnético.
Posiciones extremas para media vuelta de rotación.
Análisis de los fenómenos
El desplazamiento de la barrita es perpendicular al campo magnético y corta un máximo de líneas de fuerza. La variación del flujo es intensa. FEM Máxima.
El desplazamiento es sensiblemente paralelo a las líneas de fuerza. La barrita no corta líneas de fuerza alguna. La variación de flujo es nula. FEM Nula.
El desplazamiento es perpendicular al campo magnético, pero en otro sentido y corta el máximo de líneas de fuerza. La variación del flujo es máxima. FEM máxima, pero en otro sentido.
Representación Gráfica
En el gráfico se indica la posición de las escobillas del colector para obtener una onda
rectificada.
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Transformación mediante tres transformadores monofásicos
Un sistema trifásico se puede transformar 3 transformadores monofásicos, los circuitos
magnéticos son completamente independientes sin que se produzca reacción o
interferencia alguna entre los flujos respectivos.
Otra posibilidad es la de utilizar un solo transformador trifásico compuesto de un único
núcleo magnético en el que se han dispuesto tres columnas sobre las que sitian los
arrollamientos primarios y secundarios de cada una de las fases, constituyendo esto un
transformador trifásico como vemos a continuación.
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12
Designación simbólica de las conexiones
La conexión de los devanados trifásicos se designa con las letras Y, D y Z; para los
devanados de alta tensión e-y; d y z para los baja tensión.
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Si el punto medio de los devanados en estrella o en zigzag es accesible para su conexión
las designaciones se convierten YN y ZN e yn o zn
Configuraciones de conexión primario / secundario más utilizadas
- Estrella / estrella (Y, y): robusta, sencilla, neutra y accesible, pero inadecuada en
régimen desequilibrado y con corrientes muy fuertes.
- Estrella / triángulo (Y, d): buen comportamiento en régimen desequilibrado y en
ausencia de armónicos de tercer orden, pero no es posible la distribución BT con
cuatro hilos (no hay neutro en el secundario).
- Triángulo / estrella (D, y): sin neutro en el primario pero con posibilidad de neutro en el
secundario (puesta a tierra y distribución con cuatro hilos).
- Estrella / Zigzag (Y, z): primario adecuado para AT, (alta tensión), posibilidad de punto
neutro puesto a tierra, ausencia de armónicos de tercer orden, buen comportamiento
en régimen desequilibrado, caldas de tensión interna pequeñas pero mayor coste y
volumen y realización más delicada.
- Triángulo / Zigzag (D, z): misma calidad que la anterior, con mejor comportamiento en
régimen desequilibrado pero sin neutro en el primario.
Índice horario
Las designaciones de las conexiones (por medio de letras) se completan con una cifra
que indica el desfase angular por ejemplo YyG, Yd11, Ynyno (neutro de salida). En
lugar de expresar el desfase angular entre los vectores de tensión primaria/secundaria
(entre polos o entre fases) en grados (u otra unidad angular) en un círculo
trigonométrico con centro en el punto neutro. Se utiliza un medio más descriptivo: el
índice horario. Se compone que el vector de tensión del lado primario está situado en
la posición de las 12 en punto y el índice horario indica la posición de la hora en que
está situado el vector correspondiente del lado secundario.
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Conexión: YY0 o YY12:
Según lo indicado, significa que el primario y el secundario están en estrella y que el
desfase entre ellos es de 0º (ó 360º)
a) Diagrama fasorial b) Conexión de los enrollados
Conexión YY5:
Significa que el primario está conectado en delta o triángulo y el secundario en estrella y
que el secundario atrasa al primario en 150º.
a) Diagrama fasorial b) Conexión los enrollados
Conexión YZ11
La conexión Z, llamada Zig-Zag, requiere que cada fase tenga dos secundarios iguales,
los que se interconectan por pares en serie, teniendo presente que la serie esté formada
por enrollados de distinta fase. Uno de los objetivos de esta conexión, es que las
corrientes de secuencia cero, que circulan por todas las fases con igual dirección y
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sentido, que producen fuerzas magneto motrices (fmm) iguales y opuestas en cada fase,
se compensen entre si.
a) Diagrama fasorial b) Conexión de los enrollados
Determinación experimental del desplazamiento angular de la conexión o del diagrama
fasorial.
Normas internacionales para los transformadores trifásicos
Normas americanas:
Designan los bornes como H1, H2 y H3 para el lado de alta tensión y x1, x2 y x3 para el
lado de baja tensión. En cuanto al desplazamiento angular, aceptan sólo dos grupos de
conexiones:
Grupo 1:
Con un desplazamiento angular de cero grados, obtenido con transformadores
conectados en estrella-estrella ó delta-delta.
Grupo2:
Con un desplazamiento angular de 30º, en que el lado de baja tensión atrasa 30º al lado
de alta. Este se obtiene con conexiones estrella-delta ó delta-estrella.
Esta clasificación pone en evidencia el hecho de que sólo se acepta polaridad sustractiva.
Normas alemán:
Designan los bornes con las letras U, V y W para el lado de alta tensión y u, v y w para el
de baja tensión. Admiten las conexiones tanto de polaridad aditiva como sustractiva.
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Ventajas y desventajas de transformadores monofásicos vs Transformadores
trifásicos en bancos de transformadores
Una máquina trifásica puede generar hasta un 95.5% de una máquina ideal con infinito
número de fases.
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Potencia trifásica puede ser transmitida a largas distancias con un calibre de conductor
pequeño.
Las ventajas de usar un transformador trifásico en de transformadores monofásicos se
han reportado y son:
1. Reducción de costos
2. Menor masa
3. Menor necesidad de espacio
Motor en derivación con inversión de campo
Campo en derivación.
Motor en derivación – Rotación CCW
(Mirando al extremo del colector)
Conexión del campo, alto voltaje.
Esquema de conexión con excitación independiente. Cod. 9201
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Esquema de conexión con excitación compuesta aditiva Cod. 9213
Esquema de conexión en serie. Cod 9202
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Los circuitos indicados en la figura permiten realizar la inversión de giro de un motor de
corriente directa.
Estos circuitos son conocidos como Puente H o H – Bridge.
C D Función del motor
H H L Giro a derecha.
H L H Giro a izquierda.
H C = D Detención.
L X X Motor libre
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La forma de presentación física de un motor de corriente continua se indica en el gráfico,
se aprecia la forma peculiar con ángulos rectos de la carcasa y los ventiladores externos
sobre el colector.
El funcionamiento en los cuatro cuadrantes indica la posibilidad de la máquina de
funcionar como motor o generador.
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Funcionamiento en cuatro cuadrantes de motores monofásicos.
Cuadrantes de operación Polarización de la fuente
de tensión.
Dirección de la corriente
Tracción en sentido directo.
(Cuadrante 1)
Directa + Positiva +
Frenado en sentido directo.
(Cuadrante 2)
Directa + Negativa -
Tracción en sentido inverso.
(Cuadrante 3)
Inversa - Negativa -
Frenad en sentido inverso.
(Cuadrante 4)
Inversa - Positiva +
Las variables e son tomadas positivas para la máquina traccionando en sentido
directo (cuadrante 1). El par y la velocidad serán positivos en este cuadrante.
La máquina gira en sentido directo.
La máquina gira en sentido inverso.
La máquina realiza par en sentido directo
La máquina realiza par en sentido inverso.
Cuando se opera en el cuadrante 2, la máquina estará frenando con giro en sentido
directo. La fuerza electromotriz es positiva porque el motor sigue girando en sentido
directo, pero la tensión en los bornes es inferior a .
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La corriente será entregada por la máquina a la fuente. Se invierte el sentido del par
respecto al cuadrante 1, siendo contrarios par y la velocidad, la máquina frena.
Cuando la máquina gira en sentido inverso y la tensión es negativa, siendo | | | | ,
la corriente será negativa, y por lo tanto la máquina estará traccionando, girando en
sentido inverso. Cuadrante 3.
Cuando se opera en el cuadrante 4, la máquina estará frenando con giro en sentido
inverso. La fuerza electromotriz es negativa y | | | |.
Limpieza del aislamiento.
Una inspección regular en intervalos, dependiendo de las condiciones de trabajo, es el
mejor medio para evitar paradas antieconómicas, y reparos demorados.
La máquina debe ser mantenida libre de polvo, suciedad y aceite por medio de una
limpieza periódica. Mucha atención debe ser dada a la limpieza de los soportes de los
porta escobillas y los terminales que pueden quedar cubiertos de polvo. Se deben retirar
las escobillas y limpiarlas para asegurar que se muevan libremente en el alojamiento.
Suciedad y polvo sobre la bobina pueden ser retirados con un cepillo duro, (no metálico),
y el aceite puede ser retirado con un solvente adecuado. Los filtros de tela deberán ser
limpiados regular y frecuentemente.
En caso de los intercambiadores de calor aire / agua, es necesaria una limpieza periódica
de los tubos del radiador a fin de que se retire cualquier incrustación. El conmutador debe
ser conservado libre de suciedades, aceites, etc.
La resistencia del aislamiento debe ser verificada regularmente para verificar los
bobinados. Se aconseja la utilización de un mega óhmetro de 500V.
Se considera satisfactorio el bobinado que presenta el valor de aislamiento igual a:
Donde:
Esta en kilo voltios.
Porta escobillas
Los alojamientos deben permitir el libre movimiento de las escobillas, pero holguras
excesivas, provocan temblores y consecuentes chispazos. La presión de los resortes
deberá variar entre salvo casos especiales. La distancia entre los porta
escobillas y la superficie del conmutador deberá ser aproximadamente para evitar la
quiebra de las escobillas, y daños al conmutador.
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Los conjuntos de los porta escobillas son ajustados
en la fábrica, en la posición mas favorable para la
conmutación. Esta posición, (zona neutral), es
indicada por las marcas de referencia en el soporte
de los porta escobillas. Una vez estado ajustando el
conjunto de porta escobillas, no deberá ser cambiado
de posición, pues sirve para cualquier valor de carga.
En caso de necesidad de desmontaje del conjunto,
respetar la marcación para el montaje.
Ajuste de la zona neutra.
Cuando sea sustituido o reacondicionado el rotor, es probable que la posición del porta
escobillas tenga que ser modificado. Para ajustar las escobillas en la posición neutra,
(calado de las escobillas), proceder de la siguiente manera, (método practico).
Ajuste Grueso.
1. Ajustar los tornillos que prenden el anillo de la porta escobillas.
2. Energizar la armadura, (de 50 a 80%) de la corriente nominal, lo máximo por
30 segundos, el campo permanece desconectado. Para limitar la corriente
utilizar la tensión baja, por ejemplo de batería.
3. Si la zona neutra estuviera desajustada, el rotor tendrá que girar. Para el ajuste
de la posición neutra, girar el anillo de los porta escobillas, en sentido contrario
al sentido de giro del motor.
4. La zona neutra estará ajustada cuando el rotor quede parado.
Ajuste delicado
El tiempo máximo de 30 segundos, debe ser respetado, bajo pena de damnificar el conmutador.
Si al girar el anillo de los porta escobillas, para la derecha, el rotor gira al contrario., los cables de los polos de conmutación que son conectados al porta escobillas están invertidos. Conectar correctamente los cables y volver a los ítems 1 2 y 3.
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1. Después de ajustada la zona neutra, (ajuste grueso), conectar el motor con
tensión nominal, (si es posible corriente nominal).
2. Verificar los dos sentidos de rotación, la diferencia no podrá ser mayor que 1%.
3. En caso de que la diferencia sea mayor al uno por ciento, observar en que
sentido de rotación está mayor. Para disminuir la rotación, girar el anillo de los
porta escobillas en el mismo sentido de giro del rotor.
Verificación de la conmutación.
La conmutación bien sucedida es definida como la calidad de conmutación que no resulta
en perjuicios al conmutador, y las escobillas, lo que perjudicaría el buen funcionamiento
del motor.
La ausencia total de chispazos visibles no significa esencialmente una conmutación bien
sucedida.
Para evitar la conmutación, se debe aplicar carga al motor y observar el chispazo,
buscando determinar si este es normal o no. En caso de chispazo anormal, a partir del
nivel 1 3/4, se debe determinar la causa o causas y eliminarlas. Las chispas resultantes
de una conmutación insatisfactoria pueden tener causas mecánicas, como vibraciones en
la máquina, deformación en el conmutador, presión inadecuada de las escobillas, etc.
Causas eléctricas como el mal contacto entre las escobillas y el conmutador, problemas
con el bobinado de los polos de conmutación o en la armadura, polos de corriente,
entrehierro desajustado, etc. Y aspectos físico químicos, como excesiva humedad del aire
y de la existencia de vapores, o gases corrosivos en el ambiente o la deposición de aceite
o polvo sobre el conmutador.
El entrehierro de los polos de conmutación (para máquinas con polos extraíbles), es
ajustado en fábrica, así como la zona neutra.
Escobillas
A cada máquina de corriente continua, es destinada previamente una calidad de escoba,
debiendo ser usado siempre el mismo tipo y cantidad de escobillas entregadas
originalmente. Escobillas de tipos diferentes no deberían ser mezcladas. La elección del
tipo de escoba, es hecha en función de las características de cada máquina, tales como
velocidad, tensión, corriente, etc.
En caso de necesidad de extraer los polos obligatoriamente, se debe respetar el entrehierro original en el momento del montaje, así como el anillo de los porta escobillas debe ser ajustado en la posición neutra.
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Guía de aspecto del colector
Película liviana: Indica un buen funcionamiento de la escobilla. Las cargas livianas, la baja humedad, las calidades de escobillas con bajas tazas de peliculización o de
contaminación reductora de película pueden resultar un color más claro.
Película mediana: La película mediana es la condición ideal del colector para una máxima vida útil de las escobillas y el colector.
Películas pesadas: Resulta de cargas altas, alta humedad o calidades de escobillas con altas tazas de peliculización. Los colores que no sean de color marrón indican contaminación, que
produce alta fricción y alta resistencia.
Veteado: Resulta de la transferencia de metal a la cara de la escobilla. Las cargas livianas y/o la presión ligera del muelle son las causas más comunes. La contaminación puede ser también un factor que contribuye a esta condición.
Fileteado: Es una complicación del veteado, ya que el metal transferido se endurece y se va labrando en la superficie del colector. Esta condición puede evitarse con mayores cargas, y aumento de la presión del muelle.
Estriado: Puede resultar de una calidad demasiado abrasiva de las escobillas, la causa más común es el mal contacto eléctrico, que resulta en arcos y en labrado eléctrico de la superficie del colector. El aumento de presión del muelle, reduce este desgaste eléctrico
Arrastre del cobre: Se produce debido al recalentamiento y ablandamiento de la superficie del colector. La vibración o la calidad abrasiva de las escobillas, hacen que el cobre sea arrastrado sobre las ranuras. El aumento de la presión del muelle reducirá la temperatura del colector.
Quemadura de borde de las delgas: Resulta de la mala conmutación. Verifique si la calidad de la escobilla tiene caída de tensión adecuada. Si las escobillas están bien puestas en neutro, y si las fuerzas de interpolo (polo auxiliar y de conmutación) es la correcta.
Marcadura en las barras de las ranuras: Resulta de una falla en los devanados del inducido. La configuración está relacionada con el número de conductores por ranura.
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Marcación de cables estándares NEMA
Marcaciones de cable Motor
Inducido Campo (en derivación o shunt)
Campo (en serie) Termostato
Calentador unitario Detector de Temperatura por Resistencia
(RTD)
Sistema opcional de monitor de escobillas
Marcaciones de Accesorios
Tacómetros CC + -
XPY 1 2 G
XC Rojo (1) Negro (2) G
NCS Pancake Rojo Negro
Tacómetros de CA con salida de 45/90 V
45 V Rojo Blanco
90 V Rojo Negro
Cables de bobina de freno: B1, B2, B3…
Calentador unitario (Freno) H1, H2, H3, ..
Conmutador de enclavamiento de freno BS1, BS2, BS3, …
Remplazo de escobillas
No cambie calidad o proveedores de escobillas sin antes pedir asistencia técnica a
Baldor.
La vida útil de las escobillas varía generalmente debido a las condiciones de carga del
motor y al ambiente de operación. Los conductores flexibles (rabos de cerdo), de las
escobillas deberán revisarse para asegurar de que estén bien conectados al perno de
soporte de las escobillas. Las escobillas deberán remplazarse cuando sus conductores
flexibles tocan la parte superior de la porta escobillas.
¡Cuando se remplazan escobillas, su asentamiento es muy importante!
1. Envuelva una banda de papel de lija gruesa (60#), con el lado áspero hacia afuera,
alrededor del colector y bajo el portaescobillas. (No use papel de lija con base de óxido
metálico o tela de esmeril que contenga materiales eléctricamente conductores).
2. Deslice la nueva escobilla en el portaescobillas y colóquela apretando la presilla
elástica.
3. Haga girar el inducido lentamente en la dirección de rotación normal del motor.
4. Quite la escobilla y revise la cara. La escobilla deberá estar asentada en un 90% del
área de la cara y completamente asentada desde el borde anterior al borde posterior. Las
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escobillas deberán moverse libremente en su portaescobillas. Si las escobillas se
adhieren, es usualmente debido a acumulaciones de suciedad y de aceite. Las escobillas
deberán revisarse ocasionalmente para verificar si son lo suficientemente largas para
presionar firmemente contra el colector. Los muelles de escobillas deberán tener igual
tensión. Deberán utilizarse únicamente escobillas del mismo tamaño, calidad [grado,
clase] y forma que las suministradas originalmente.
Todos los motores tienen sus escobillas puestas en neutro antes de salir de la fábrica
Baldor. Luego de remplazar el portaescobillas, vuelva a alinearlo a su marcación neutra
de fábrica.
Cuando se remplaza en el motor un colector estropeado con un nuevo colector, el
ensamble portaescobillas deberá ser ajustado. Mantenga un espacio libre de 1/16″ entre
la base del portaescobillas y el colector. El ensamble portaescobillas está diseñado con
un conjunto de guía de tuerca/perno para facilitar el posicionamiento de la caja de
escobillas.
Durante las revisaciones periódicas, verifique si las conexiones eléctricas están bien
apretadas y debidamente aisladas.
Muelles de Escobillas
Los muelles de escobillas deberán revisarse para verificar si su tensión es la apropiada
durante el remplazo de escobillas. Si el muelle exhibe una pérdida de tensión, deberá
remplazarse. Se recomienda el remplazo de rutina de los muelles de escobillas con cada
tercer juego de escobillas.
Vida Reducida de las Escobillas
La vida útil reducida [inadecuada] de las escobillas puede deberse a sobrecargas, a
escobillas que operan a velocidades mayores que la nominal, o a cargas eléctricas muy
livianas. Esto puede corregirse usando escobillas con mayor capacidad de conducción de
corriente para las sobrecargas. Los tratamientos de reducción de la fricción disminuyen el
desgaste en las aplicaciones de alta velocidad. Cuando la causa es la carga eléctrica
liviana, la solución puede ser quitar algunas escobillas del motor (habiendo múltiples
escobillas por polo). Otra solución es instalar escobillas con mayor contenido de grafito
que puedan manejar la baja corriente y al mismo tiempo peliculicen bien. La vida reducida
de las escobillas por lo general no está relacionada con la blandura o dureza de las
escobillas.
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Medición de la resistencia de aislamiento
Mida la resistencia del aislamiento antes de poner el motor en servicio y/o cuando haya
indicios de humedad en el bobinado.
La resistencia, medida a 25ºC, debe ser:
(Medido con MEGGER a 500 VCC.)
Donde U= tensión (V); P = potencia (KW).
Si la resistencia del aislamiento medida es inferior a 2 Mohm, el bobinado deberá ser
secado de acuerdo con lo que sigue:
Calentar el estator bobinado en un horno partiendo de una temperatura de 80ºC y
elevando 5ºC por hora hasta llegar a los 105ºC; esta última temperatura debe permanecer
durante un período mínimo de una hora.
Medir nuevamente la resistencia del aislamiento del bobinado para comprobar si es
constante y con valores dentro de los mínimos recomendados; caso contrario, se deberá
proceder a una nueva impregnación del estator bobinado.
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31
Conexión de generadores:
Los siguientes diagramas de conexión se muestran para generadores de doce cables. Los
generadores de diez cables tienen las mismas designaciones terminales, excepto los
cables . Estos cables están internamente conectados dentro del generador, y
salen como un solo cable . Los generadores de 10 cables pueden ser conectados en
una configuración WYE
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34
Conexión de motores trifásicos. Norma nema
Para 6 terminales:
Conexión Y:
Conexión triangulo.
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35
Para 9 terminales
Conexión YY:
Conexión Y:
Conexión Triangulo:
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Conexión doble triangulo:
Para 12 terminales
Conexión YY
Conexión Y
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Conexión Triangulo Triangulo:
Conexión Triangulo:
Esquemas de conexión para Estatores y Rotores (norma NEMA MG1)
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Esquema de conexión del rotor: (Motor de anillos)
Curva Intensidad Velocidad – Intensidad Par
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Devanados con nueve terminales normas IEC
Equivalencia entre normas:
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41
Devanados con doce terminales normas IEC
Equivalencia entre normas:
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Diagrama de conexiones, dos velocidades, un solo devanado.
Par variable:
Par constante:
Par variable o par constante:
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Conexión motor 550 V Y 60 Hz
Selección del motor.
En la selección de motores eléctricos deben considerarse los siguientes parámetros.
Potencia requerida por la aplicación
Eficiencia
Tipo de carcasa (abierto, cerrado)
Factor potencia
Factor de servicio
Velocidad en rpm
Temperatura de operación y del ambiente
Torque necesario
Tipo de aislamiento
Otros conceptos a considerar son:
Rango del factor de potencia
Torque requerido para vencer la inercia
Número de arranques esperados
Información sobre el medio ambiente:
Corrosivo o no corrosivo, explosivo
Altitud
Tipo de suciedad
Niveles de humedad
Peligroso o no peligroso
También es importante observar requerimientos de protección térmica, facilidad de
mantenimiento, y espacio de calefacción y otros para prevenir la falla o desgaste
prematuro del motor.
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44
Aislamiento del Motor
La temperatura ambiente influye en la elevación permisible de temperatura por sobre los
40 grados centígrados normales. Por ejemplo un motor que trabaja a una temperatura
ambiente de 75 grados centígrados empleando aislamiento clase B tiene un aumento
permisible de temperatura de tan solo 55 grados centígrados.
Si trabajara a su temperatura ambiente normal de 40 grados centígrados se podrá permitir
un aumento de temperatura de 90 grados centígrados, sin dañar su aislamiento.
CLASE DE AISLAMIENTO
PRODUCTOS EMPLEADOS
MEDIO AGLOMERANTE O
IMPREGNANTE
TEMPERATURA MAXIMA DE EMPLEO °C
A
Esmaltes de acetato de polivinilo.
Aglomerado con glucosa.
Meldamina con formaldehido, fenol con formaldehido.
120
B
Fibras de vidrio. Productos de mica,
esmaltes de politeraftalos, films de policarbonato.
Goma, laca, compuestos asfalticos, o bituminosos,
resinas, alkideas, resinas de poliéster,
melanina y formaldehidos
130
F
Fibras de vidrio, amiato productos de
mica, fibras de poliamidas, films de
poliéster – imida.
Resina epoxi. Resina poliuretano. Resina de silicona.
155
X
Fibras de vidrio amiato, productos de mica, fibras de
poliamidas, polietrafluoretino, cauchos, silicona
Resinas de silicona. 180
C Porcelana, mica,
cuarzo, vidrio u otro material cerámico.
Resinas de silicona. >180
Resistencia de aislamiento.
Aislamiento fase a tierra:
Deben obtenerse como mínimo los siguientes valores:
Motores de baja tensión
Resistencia de aislamiento (ohmios)=1000xtensiòn (Voltios)
Motores de alta tensión.
Resistencia de aislamiento en ohmios=1000x tensión en Voltios/Diámetro del rotor
en mts.
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45
Fases desbalanceadas
El desbalance de fases deben ser menos del 1% para que el motor trabaje
apropiadamente.
Un desbalance de fase del 3.5% genera un incremento de temperatura del 25% y un
incremento de corriente de 6 - 10 veces el voltaje desbalanceado. Esto ocurre debido a
que corrientes de sentido negativo fluyen a través del rotor.
Variaciones de frecuencia.
Variaciones de frecuencia de hasta un 5% son permitidas para la operación normal del
motor. Sin embargo, generalmente esto no debería ser problema si el sistema es
suministrado correctamente desde una empresa de servicios públicos.
La velocidad del motor varía directamente con la frecuencia de suministro.
Factor de potencia.
El factor de potencia de los motores de inducción varía con la carga. Se debe realizar una
buena corrección del factor de potencia, para evitar multas por parte de las empresas de
servicios de públicos.
En función de sus características par-velocidad so pueden dividir las cargas mecánicas en
seis grandes grupos.
Par constante
Prácticamente independiente de la rotación, ejemplos grúas, cabrestantes,
transportadores do correas bajo cargas constantes.
Par que varía linealmente con la rotación
Ejemplos molinos de rodillos, bombas de pistón, cepillos y sierras para madera
Par que varía con el cuadrado de la velocidad de rotación
(variación parabólica) ventiladores, mezcladoras, centrifugadoras, bombas centrifugas,
bombas de vacío, compresores
Par que varía inversamente con la rotación
Resultando potencia constante. Ejemplos: maquinas - herramientas.
Par que varía de forma no uniforme con la rotación
No siendo suficientemente exactas las aproximaciones par funciones matemáticas
Ejemplo horno rotativo de altas prestaciones.
Cargas que no solicitan pares
(volantes). El propósito del volante es liberar la mayor parte de la energía cinética en el
almacenada por los picos de demanda de energía por parte de la maquina accionada. El
motor accionado debe por tanto dejar de actuar, esto es dejar de transferir, energía en
condiciones de altos pares, pero teniendo la misión de restaurar al volante su velocidad
original, lo cual se lleva a cabo entre los picos de carga.
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46
Las prensas de perforación no de estampado profundo, no hidráulicas constituyen
ejemplos de cargas que utilizan volantes según este principio.
Variaciones de voltaje.
La siguiente tabla muestra los efectos de Una variación de 10°% sobre un motor de
inducción típico a plena carga.
CARACTERISTICAS VOLTAJE 110% VOLTAJE 90%
DESLIZAMIENTO -17% +23%
EFICIENCIA -1% -2%
FACTOR DE POTENCIA -3% +1%
CORRIENTE -7% +11%
TEMPERATURA ºC -4% +7%
PAR DE ARRANQUE +21% -19%
CORRIENTE DE
ARRANQUE
+10% -10%
Existen cuatro clasificaciones identificadas por las letras A, B, F y H.
A: 105°C
B: 130°C
F: 155°C
H: 180°C
El factor de servicio nos da el porcentaje a que puede trabajar un motor por encima del
valor de potencia nominal en régimen continuo.
Se da como multiplicador por ejemplo: F.S 1,15 quiere decir que el motor puede trabajar
un 15% por encima del valor nominal de placa.
Cabe recordar que un motor trabajando a un factor de servicio mayor que 1.0 tendrá una
vida útil más reducida en operación continua comparada con la operación a potencia
nominal del motor.
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CARACTERISTICAS DE LAS CARGAS. SELECCIÓN DE MOTORES.
GUIA PARA SELECCIÓN DE TIPO
CASIFICACION PAR DE
ARANQUE(TORQ
UE A CARGA
COMPLETA)
PAR DE
FRENADO(TORQ
UE A CARGA
COMPLETA)
DESLIZAMIENT
O
APLICACION
ES TIPICAS
TORQUE Y
CORRIENTE
NORMAL DE
ARRANQUE
100 – 200 % 200 – 200 % NORMA
L
<5% Ventiladores,
secadoras,
bombas
centrifugas,
etc.
Bajo par de
arranque
ALTO PAR DE
ARRANQUE Y
CORRIENTE
NORMAL
200 – 250 % 200 – 250 % NORMA
L
<5% Agitadores,
bandas,
compresores,
trituradoras
Se requiere
arranque con
carga
ALTO PAR DE
ARRANQUE Y
ALTO
DESLIZAMIENT
O
275% 275% BAJA >5% Extractores,
elevadores,
montacargas
altos picos de
carga
ROTOR
DEVANADO
cualquier torque
hasta el valor
(teta)
225 – 275 % Depend
e del par
de
arranqu
e
Depende de la
resistencia del
rotor
Donde se
requiera un
alto par de
arranque,
control de
velocidad,
frecuencias,
arranques, etc.
CLASES DE SERVICIO SEGÚN IEC
S1.- SERVICIO CONTÍNUO.- Servicio con carga constante cuya duración es
suficiente para alcanzar el equilibrio térmico
S2.- SERVICIO DE CORTA DURACIÓN.- Servicio con carga constante pero cuya
duración no es suficientemente prolongada para la temperatura del motor no difiera en
más de dos grados de la del medio refrigerante.
S3.- SERVICIO INTERMITENTE SIN INFLUEENCIA DEL PROCESO ARRANQUE.-
Servicio que se compone de una sucesión de maniobras iguales formadas por un
período de carga constante seguido de una pausa sin que la corriente de arranque
influya apreciablemente sobre el calentamiento.
S4.- SERVICIO INTERMITENTE CON INFLUENCIA DEL PROCESO DE
ARRANQUE.
S5 es S4 MÁS FRENADO ELECTRICO
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48
S6 y S7 No se presenta ninguna pausa
S8.- Sucesión de maniobras iguales que comprenden un tiempo de carga constante a
una determinada velocidad y luego uno o varios tiempos con otras cargas con otras
velocidades.
Clase de motores jaula de ardilla
Sistemas de normas legales e internacional: Normas NEMA, IEEE e IEC.
Clase NEMA
Par de arranque (# de veces el normal)
Corriente de arranque
Regulaciones de velocidad %
Nombre de clase del motor
A B C D E
1.5 - 1.75 1.4 -1.6 2 - 2.5 2.5 - 3.0 1.25
6 - 7 4.5 -5 3.5 - 5 3.8 2-4
2 - 4 3.5 4 - 5 5.8, 8.13 Mayor de 6
Normal De propósito general De doble jaula alto par De alto par alta resistencia De doble jaula, bajo par y baja corriente de arranque
En las normas europeas (IEC) se consagran solo dos categorías:
N: pares normales
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H. pares altos
Motores de CA y CC.
Principio de funcionamiento y características constructivas
Protección mecánica de motores (IEC)
Primer número
Protección contra objetos sólidos
Segundo número
Protección contra líquidos
0 No protección 1. Protección contra objetos sólidos mayores a 60 mm. (El contacto general
con las manos). 2. Protección contra objetos sólidos por
encima de 12 mm. (Ej. Dedos) 3. Protección contra objetos sólidos mayores a 2.5 mm. (Ej. Herramientas y
alambres) 4. Protección contra objetos sólidos mayores a 1 mm. (Ej. Herramientas y
pequeños alambres). 5. Protección contra ingreso limitado de
polvo (no se depositan cantidades significativas)
6. Totalmente protegido contra entrada de polvo
0. No protección 1. Protección contra goteo vertical de agua (Ej.
Condensación) 2. Protección contra goteo de agua de hasta 15°
respecto a la vertical 3. Protección contra agua rociada hasta 60°
grados con respecto a la vertical 4. Protección contra rociado de agua en todas
direcciones permitiendo ingreso limitado 5. Protección contra chorros de agua
permitiendo ingreso limitado 6. Protección contra chorros de agua potentes
permitiendo ingreso limitado 7. Protección contra efectos de inmersión
temporal en profundidades desde 15 cm. Hasta 1 m.
8. Protección contra inmersión continua en agua
Protecciones Eléctricas de Motores
Esquema típico de protección de un motor
Protección contra sobrecarga (49)
Protección de sobre corriente instantánea (50)
Protección de sobre corriente temporizada (51)
Protección temporizada e instantánea por falla a tierra y neutro (50G y 50N)
Protección de bajo voltaje (27)
Protección de secuencia de fase (47)
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Tabla. Características de los motores comerciales de inducción de jaula de ardilla de acuerdo con la clasificación en letras NEMA.
Clase NEMA
Par de arranque (# de veces el nominal)
Corriente de Arranque
Regulación de Velocidad (%)
Nombre de clase Del motor
A B C D F
1.5-1.75 1.4-1.6 2-2.5 2.5-3.0 1.25
5-7 4.5-5 3.5-5 3-8 2-4
2-4 3.5 4-5 5-8 , 8-13 mayor de 5
Normal De propósito general De doble jaula alto par De alto par alta resistencia De doble jaula, bajo par y baja corriente de arranque.
RECOMMENDED COPPER WIRE & TRANSFORMER SIZE
SINGLE PHASE MOTORS – 230 VOLTS
H.P TRANSFORMES Kva.
DISTANCE – MOTOR TO TRANSF IN FT
100 150 200 300 500
1 ½ 2 3 5 7 ½
2 3 5 7 ½ 10
10 10 8 6 6
8 8 8 4 4
8 8 6 4 3
6 6 4 2 1
4 4 2 0 0
THREE PHASE MOTORS – 230 & 460 VOLTS
H.P VOLTS TRANSFORMES Kva.
DISTANCE – MOTOR TO TRANSF IN FT
100 150 200 300 500
1 ½ 1 ½ 2
230 460 230
3 3 3
12 12 12
12 12 12
12 12 12
12 12 10
10 12 8
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51
2 3 3 5 6 7 ½ 7 ½ 10 10 15 16 20 20 26 25 30 30 40 40 60 60 60 60 75 75
480 230 460 230 460 230 460 230 460 230 460 230 460 230 460 230 460 230 460 230 460 230 460 230 460
3 6 6 7 ½ 7 ½ 10 10 15 15 20 20 Consult Local Power Company
12 12 12 10 12 8 12 6 12 4 12 4 10 2 8 2 8 1 6 1 4 1 4 0 4
12 10 12 8 12 6 12 4 12 4 10 2 8 2 8 1 6 0 8 0 4 00 2 000 2
12 10 12 8 12 6 12 4 12 4 10 2 8 2 6 1 6 00 4 00 2 000 2 0000 0
12 8 12 6 10 4 10 4 10 2 8 1 6 0 6 00 4 0000 2 0000 2 250 0 300 00
12 6 10 4 8 2 8 1 8 0 6 000 4 000 4 0000 2 300 0 300 0 500 00 500 000
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52
Tutorial sobre Motores Paso a Paso (Stepper motors)
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53
Los motores paso a paso son ideales para la construcción de mecanismos en donde se
requieren movimientos muy precisos.
La característica principal de estos motores es el hecho de poder moverlos un paso a la
vez por cada pulso que se le aplique. Este paso puede variar desde 90° hasta pequeños
movimientos de tan solo 1.8°, es decir, que se necesitarán 4 pasos en el primer caso (90°)
y 200 para el segundo caso (1.8°), para completar un giro completo de 360°.
Estos motores poseen la habilidad de poder quedar enclavados en una posición o bien
totalmente libres. Si una o más de sus bobinas están energizados, el motor estará
enclavado en la posición correspondiente y por el contrario quedará completamente libre
si no circula corriente por ninguna de sus bobinas.
En este capítulo trataremos solamente los motores P-P del tipo de imán permanente, ya
que estos son los más usados en robótica.
Principio de funcionamiento
Básicamente estos motores están constituidos normalmente por un rotor sobre el que van
aplicados distintos imanes permanentes y por un cierto número de bobinas excitadoras
bobinadas en su estator.
Las bobinas son parte del estator y el rotor es un imán permanente. Toda la conmutación
(o excitación de las bobinas) deben ser externamente manejada por un controlador.
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54
Existen dos tipos de motores paso a paso de imán permanente:
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55
Bipolar:
Estos tiene generalmente cuatro cables de salida (ver figura). Necesitan ciertos trucos
para ser controlados, debido a que requieren del cambio de dirección del flujo de corriente
a través de las bobinas en la secuencia apropiada para realizar un movimiento. En figura
3 podemos apreciar un ejemplo de control de estos motores mediante el uso de un puente
en H (H-Bridge). Como se aprecia, será necesario un H-Bridge por cada bobina del motor,
es decir que para controlar un motor Paso a Paso de 4 cables (dos bobinas),
necesitaremos usar dos H-Bridges iguales al de la figura . El circuito de la figura 3 es a
modo ilustrativo y no corresponde con exactitud a un H-Bridge. En general es
recomendable el uso de H-Bridge integrados como son los casos del L293 (ver figura 3
bis).
Unipolar:
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56
Estos motores suelen tener 6 o 5 cables de salida, dependiendo de su conexionado
interno (ver figura 2). Este tipo se caracteriza por ser más simple de controlar. En la figura
4 podemos apreciar un ejemplo de conexionado para controlar un motor paso a paso
unipolar mediante el uso de un ULN2803, el cual es una array de 8 transistores tipo
Darlington capaces de manejar cargas de hasta 500mA. Las entradas de activación
(Activa A, B,C y D) pueden ser directamente activadas por un microcontrolador.
Secuencias para manejar motores paso a paso Bipolares
Como se dijo anteriormente, estos motores necesitan la inversión de la corriente que
circula en sus bobinas en una secuencia determinada. Cada inversión de la polaridad
provoca el movimiento del eje en un paso, cuyo sentido de giro está determinado por la
secuencia seguida.
A continuación se puede ver la tabla con la secuencia necesaria para controlar motores paso a
paso del tipo Bipolares:
PASO TERMINALES
A B C D
1 +V -V +V -V
2 +V -V -V +V
3 -V +V -V +V
4 -V +V +V -V
Secuencias para manejar motores paso a paso Unipolares
Existen tres secuencias posibles para este tipo de motores, las cuales se detallan a
continuación. Todas las secuencias comienzan nuevamente por el paso 1 una vez
alcanzado el paso final (4 u 8). Para revertir el sentido de giro, simplemente se deben
ejecutar las secuencias en modo inverso.
Secuencia normal:
Esta es la secuencia más usada y la que generalmente recomienda el fabricante. Con
esta secuencia el motor avanza un paso por vez y debido a que siempre hay al menos
dos bobinas activadas, se obtiene un alto torque de paso y de retención.
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57
A continuación se puede apreciar la secuencia animada en modo normal:
Secuencia del tipo wave drive:
En esta secuencia se activa solo una bobina a la vez. En algunos motores esto brinda un
funcionamiento más suave. La contrapartida es que al estar solo una bobina activada, el
torque de paso y retención es menor.
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A continuación se puede apreciar la secuencia animada en modo wave drive:
Secuencia del tipo medio paso:
En esta secuencia se activan las bobinas de tal forma de brindar un movimiento igual a la
mitad del paso real. Para ello se activan primero 2 bobinas y luego solo 1 y así
sucesivamente. Como vemos en la tabla la secuencia completa consta de 8 movimientos
en lugar de 4.
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A continuación se puede apreciar la secuencia animada en modo medio paso:
Como comentario final, cabe destacar que debido a que los motores paso a paso son
dispositivos mecánicos y como tal deben vencer ciertas inercias, el tiempo de duración y
la frecuencia de los pulsos aplicados es un punto muy importante a tener en cuenta. En tal
sentido el motor debe alcanzar el paso antes que la próxima secuencia de pulsos
comience.
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60
Si la frecuencia de pulsos es muy elevada, el motor puede reaccionar en alguna de las
siguientes formas:
Puede que no realice ningún movimiento en absoluto.
Puede comenzar a vibrar pero sin llegar a girar.
Puede girar erráticamente.
puede llegar a girar en sentido opuesto.
Para obtener un arranque suave y preciso, es recomendable comenzar con una
frecuencia de pulso baja y gradualmente ir aumentándola hasta la velocidad deseada sin
superar la máxima tolerada. El giro en reversa debería también ser realizado previamente
bajando la velocidad de giro y luego cambiar el sentido de rotación.
Una referencia importante:
Cuando se trabaja con motores P-P usados o bien nuevos, pero de los cuales no tenemos
hojas de datos. Es posible averiguar la distribución de los bobinados y el cable común en
un motor de paso unipolar de 5 o 6 cables siguiendo las instrucciones que se detallan a
continuación:
Aislando el cable(s) común que va a la fuente de alimentación:
Como se aprecia en las figuras anteriores, en el caso de motores con 6 cables, estos
poseen dos cables comunes, pero generalmente poseen el mismo color, por lo que lo
mejor es unirlos antes de comenzar las pruebas.
Usando un tester para chequear la resistencia entre pares de cables, el cable común será
el único que tenga la mitad del valor de la resistencia entre ella y el resto de los cables.
Esto es debido a que el cable común tiene una bobina entre ella y cualquier otro cable,
mientras que cada uno de los otros cables tiene dos bobinas entre ellos. De ahí la mitad
de la resistencia medida en el cable común.
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61
Identificando los cables de las bobinas (A, B, C y D):
Aplicar un voltaje al cable (generalmente 12 volts, pero puede ser más o menos) y
manteniendo uno de los otros cables a masa (GND) mientras vamos poniendo a masa
cada uno de los demás cables de forma alternada y observando los resultados.
El proceso se puede apreciar en el siguiente cuadro:
Nota: La nomenclatura de los cables (A, B, C, D) es totalmente arbitraria.
Identificando los cables en Motores P-P Bipolares:
Para el caso de motores paso a paso bipolares (generalmente de 4 cables de salida), la
identificación es más sencilla. Simplemente tomando un tester en modo óhmetro (para
medir resistencias), podemos hallar los pares de cables que corresponden a cada bobina,
debido a que entre ellos deberá haber continuidad (en realidad una resistencia muy baja).
Luego solo deberemos averiguar la polaridad de la misma, la cual se obtiene fácilmente
probando. Es decir, si conectado de una manera no funciona, simplemente damos vuelta
Ingeniero Vicente Hallo
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los cables de una de las bobinas y entonces ya debería funcionar correctamente. Si el
sentido de giro es inverso a lo esperado, simplemente se deben invertir las conexiones de
ambas bobinas y el H-Bridge.
Para Recordar
Un motor de paso con 5 cables es casi seguro de 4 fases y unipolar.
Un motor de paso con 6 cables también puede ser de 4 fases y unipolar, pero con
2 cables comunes para alimentación. pueden ser del mismo.
Un motor de pasos con solo 4 cables es comúnmente bipolar.