MT.3.4.2-58.1)01 Reparación de Motores Asincronicos

Este manual ha sido reimpreso íntegramente, según versión original, a excepción de la portada y contraportada, para uso transitorio. El contenido técnico está sujeto a futura revisión y actualización por el departamento sectorial responsable, en División Técnica del INTECAP. Cualquier sugerencia de mejora al material o información adicional, puede enviarse o solicitarse al Departamento de Tecnología de la Formación o al Departamento Sectorial correspondiente, de la División Técnica al teléfono: 23310117 ext. 626, 631 y 647 o a: [email protected] [email protected]

REPARACIÓN DE MOTORES ASINCRÓNICOS Código:: MT Código MT.3.4.2-58. .3.4.2-58.1/01 1/01 Edición 01

Guatemala, 01 de enero de 2001

COPYRIGHT Instituto Técnico de Capacitación y Productivida Productividadd -INTECAP- 2001 Esta publicación goza de la protección de los derechos de propiedad intelectual en virtud de la Convención Universal sobre Derechos de Autor. Las solicitudes de autorización para la reproducción, traducción o adaptación parcial o total de su contenido, deben dirigirse al Instituto Técnico de Capacitación y Productividad INTECAP de Guatemala. El Instituto dictamina favorablemente dichas solicitudes en beneficio de la Formación Profesional de los interesados. Extractos breves de esta publicación pueden pueden reproducirse sin autorización, a condición condición de que se mencione la fuente.

REPARACIÓN DE MOTORES ASINCRÓNICOS Código: MT.3.4.2-58.1/01 Edición 01

Las denominaciones empleadas en las publicaciones del Instituto Técnico de Capacitación y Productividad, y la forma en que aparecen presentados los datos, contenidos y gráficas, no implican juicio alguno por parte del INTECAP ni de sus autoridades. La responsabilidad de las opiniones en los artículos, estudios y otras colaboraciones, incumbe exclusivamente a sus aut ores. La serie es resultado del trabajo en equipo del Departamento de Industria de la División Técnica, con el asesoramiento metodológico del Departamento de Tecnología de la Formación bajo la dirección de la jefatura de División Técnica. Las publicaciones del Instituto Técnico de Capacitación y Productividad, así como el catálogo lista y precios de los mismos, pueden obtenerse solicit ando a la siguiente dirección:

Instituto Técnico de Capacitación y Productivida Productividadd División Técnica - Departamento de Industria I ndustria Calle del Estadio Mateo Flores, 7-51 zona 5. Guatemala, Ciudad. Tel. PBX. 23310117 Ext. 647, 644 www.intecap.org.gt www .intecap.org.gt

[email protected] [email protected]. gt

ÍNDICE UNIDAD I Máquinas eléctricas 1. 2. 3. 4. 5.

6.

Clasificación de las máquinas eléctricas Principios fundamentales del funcionamiento de las máquinas eléctricas Partes fundamentales de las máquinas eléctricas Rendimiento Materiales conductores, hierro-magnéticos y aislantes 5.1 Materiales conductores 5.2 Materiales hierro-magnéticos 5.3 Materiales aislantes Clases de aislamiento

UNIDAD II Motor asincrónico trifásico 1. 2.

3.

4.

5.

6.

Máquinas eléctricas rotativas Principio de funcionamiento del motor asincrónico trifásico 2.1 Experimentos 2.2 Motor a campo rotante 2.3 Velocidad de sincronismo y deslizamiento Embobinados de estator 3.1 Motores bipolares 3.2 Motores multipolares Realización de embobinados estatóricos 4.1 Elementos característicos de un embobinado 4.2 Dibujo de esquemas 4.3 Motores de “doble capa” 4.4 Conexiones externas 4.5 Preparar aislantes 4.6 Preparar y colocar bobinas 4.7 Cerrar ranuras con cuñas aislantes y aislar entre sí las cabezas del embobinado 4.8 Hacer, soldar y aislar las conexiones internas y externas, amarrar el devanado 4.9 Probar el embobinado 4.10Barnizar 4.11Armar el motor, hacer pruebas de aislamiento Funcionamiento del motor asincrónico y sus características 5.1 Funcionamiento en vacío 5.2 Funcionamiento bajo carga 5.3 Potencia, pérdidas, rendimiento Medida de la resistencia de los embobinados, prueba en vacío y bajo carga 6.1 Medida de resistencia de los embobinados 6.2 Prueba en vacío 6.3 Prueba bajo carga

REPARACIÓN DE MOTORES ASINCRÓNICOS

1 1 2 2 2 3 3 3 4 5

8 8 8 8 10 11 13 13 14 15 15 19 21 21 26 26 32 32 35 37 39 41 41 41 43 44 44 45 46

7.

8. 9.

Arranque de motores asincrónicos trifásicos 7.1 Arranque de motores con rotor en cortocircuito 7.2 Arranque de motores asincrónicos de anillos rozantes 7.3 Variación de la velocidad 7.4 Variación de la velocidad en los motores de jaula de ardilla 7.5 Variación de la velocidad en los motores de anillos rozantes Averías más frecuentes en los motores asincrónicos trifásicos y reparación de las mismas Rebobinado de un motor trifásico 9.1 Toma de datos 9.2 Extracción del embobinado antiguo 9.3 Aislamiento de las ranuras estatóricas 9.4 Confección de las bobinas 9.5 Colocación de las bobinas en las ranuras

51 52 53 54 54 58 60 63 63 65 65 65 67

UNIDAD III Motor Asincrónico Monofásico 1.

2.

3.

4.

5.

Principio de funcionamiento de los motores monofásicos 1.1 Experimentos 1.2 Sistemas para provocar desfase Motor con embobinado auxiliar resistivo 2.1 Reparación de motores monofásicos con embobinado resistivo 2.2 Motores para dos velocidades Motor con condensador 3.1 Motor con condensador de arranque 3.2 Motor con condensador permanente 3.3 Motor con doble condensador 3.4 Pruebas de los condensadores Averías más frecuentes en los motores de fase partida 4.1 Contactos a masa 4.2 Interrupciones 4.3 Inversiones de polaridad Motor de polos hendidos 5.1 Principio de funcionamiento del motor de polos hendidos Ejercicios prácticos Embobinado de estator de motor asincrónico trifásico a jaula de ardilla Fases de trabajo Bibliografía


87 87 88 90 92 96 97 98 100 101 101 104 104 105 107 111 111 113 124 127 135

MÁQUINAS ELÉCTRICAS

UNIDAD I e

r r

d ar g

ur ot

e

n et


l

e

d ar

e n

g

e l

1. CLASIFICACIÓN DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS Entre las aplicaciones más importantes de los fenómenos de electromagnetismo y de la inducción electromagnética, se encuentran las "máquinas eléctricas", estas máquinas permiten transformar energía mecánica en energía eléctrica (por ejemplo los generadores), o transformar energía eléctrica en energía mecánica (por ejemplo los motores). Este grupo de máquinas, se define como rotativas, pues una de sus partes se encuentra en rotación alrededor de su eje; se le agrega otro importante grupo de máquinas que no tienen partes en movimiento y que por lo tanto se definen como estáticas: forman parte de este último grupo los transformadores, los cuales permiten variar los parámetros que caracterizan la energía eléctrica (por ejemplo obtener una tensión más alta o más baja de la tensión de alimentación). Además de "rotativas" y "estáticas" las máquinas eléctricas se pueden clasificar también en relación a la tensión que las alimenta o que ellas generan: tendremos así máquinas de corriente continua (o directa) y máquinas de corriente alterna (en este último grupo se puede hacer una ulterior clasificación en máquinas de corriente alterna trifásica o de corriente alterna monofásica).

e

o

R

a

s

c

a

et et

a e

n E

mr

o

of

a

nr

a s

A

s

in ni

a

l

ot

a

et M ei

o

nr

t

m o

ní “

d

PI

n

a C

D

a et a

nr n

a

et

T

:

ni

l et et

l n

m

m C

l

C

o

rr

ei

o

rr

a

e

o e et

t

M

m

o

et o

n e o al “ s n

rr

ei e

ar

ml

a

n

n

et

e

n

c

C n ór

ol c ni d

n

u

ci

e

c ot

o s

C

r

er

s

rr s

C

ier s

” “

o

n

n

o

lal

te rr d

.

n

ei al

er et

“

a

e

n

”

l

i o

u o

O

er

et

o

c

a

a

ci

c ór

.

”r :

ei

s

at

:)

nr n

d(

: .

D

y

a C

o

n e E

et

a

s E

S

e

p

et n

s ”

s

C

o

r

c O

el

. n

ol

s

R

“

M d

N EI

int

e

g T

l o

e

E

u

a al

s

e

) m

er p

o

a

s o

o s

n n

o S

io

C

g

e

u F

, s

e ó

q

s

n

le

a

ol ol

a n

n c n

u gr . u

él

y c

á

n

ci

b

c

t

icr

.

ol

e á e

P

gr

) m

ni

Ó

aí O

e

aí

a n ni ut

o n

gr

o

nr la

n

r

a p

et

la r a

ar

s u e

t

p

y n

e

s

or

d

u c

rt

ci s

e

s

c

et ol

s

d

o

s a

n

n mi l

ar a

T

n al ir ar c c

e d

S E R ÓI

S NI

R O

A

O

C

D E A

A

M O S

N

R

R

D

N

T

R

D

M

O E F S O

E E

N A O

E G

M

R T

A

S

S

U

IV IC

E D

NI O Q T

et

ta

izr

a p

a

N

IP

s

ói

n u

T

a

mr of

A

o

a n

B

al

ár

of T

c

o

m

,

ar

n

c

,r e

a

A

or

n

c

e

éi

et

ia

ier

uf b

mr

p( T

L

.

e

n

a

él

r

e

a

n

n

d

e l

s

1

te

a

e

di of

n

aí

r

a mr

m d

c

e P

. él

c

o

gr

n R

rt e

m

o br

n

e

t

ci

s

e

s

,

a a

a

e S

at

a

aj

e

TI

s

e

d q

ci O

u

e aí

A A T T A Á

M

Á

T T O R


S E

1


2 PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DEL FUNCIONAMIENTO DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS. Supongamos disponer de un campo magnético dentro del cual colocamos un conductor (por ejemplo de cobre) en forma de espira. Tres son las situaciones que se pueden manifestar: 2.1 SE ALIMENTA LA ESPIRA CON UNA CORRIENTE ELECTRICA. Motor La espiral recorrida por una corriente eléctrica se ponen en rotación bajo la acción de fuerzas magnéticas (F)

3. PARTES FUNDAMENTALES DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS Cualquier máquina eléctrica está constitúida por partes magnéticas (que llamaremos "núcleos") y de conductores (que llamaremos "embobinados" o "devanados").

Los embobinados sirven para producir el flujo magnético o son los lugares donde se generan f.e.m. inducidas; los núcleos sirven para canalizar, de la manera más oportuna, el flujo magnético. Consideramos que los embobinados de las máquinas eléctricas son recorridos por corrientes eléctricas; mucha importancia tienen los aislantes empleados para el aislamiento de los conductores, entre ellos y de las partes metálicas con las cuales se encuentran en contacto. Los desperfectos de aislamiento entre las espiras del embobinado provocan una evidente reducción de la "vida" de una máquina eléctrica (Fig.1)

2.2 PONER EN ROTACIÓN LA ESPIRA DENTRO DEL CAMPO MAGNÉTICO Generador A los bornes de una espira en movimiento en un campo magnético se genera una f.e.m. (E)

Fig. 1 Un mal aislamiento entre los embobinados (conductores) y las partes metálicas de una máquina, producen serios problemas de seguridad para los operadores de la misma (Fig. 2).

2.3 TENER FIJA LA ESPIRA EN UN CAMPO MAGNÉTICO VARIABLE Transformador A los bornes de una espira fija en un campo magnético variable (se puede variar el flujo magnético abriendo y cerrando el circuito por medio del interruptor (S) se genera un f.e.m. (E).

Fig. 2 4. RENDIMIENTO Al querer realizar una transformación de energía, siempre se manifiestan pérdidas en las máquinas que operan dicha transformación.

2



En las máquinas eléctricas las pérdidas se localizan generalmente en los embobinados (efecto Joule), en las partes magnéticas (histéresis magnética y corrientes parásitas) en los órganos de transmisión mecánica (rozamientos mecánicos).

construcción de máquinas eléctricas, los conductores tienen que ser aislados, por esta razón se utilizan: esmaltes, fibras de algodón o seda, papel, hilos finísimos de vidrio o asbesto. Todos estos materiales utilizados para aislar los conductores tienen que garantizar, además de un óptimo aislamiento eléctrico, también una buena resistencia mecánica, al calor y a la acción de solventes.

Fig. 3 Todas esas pérdidas hacen que no toda la potencia absorbida por la máquina (Pa), sea devuelta bajo otra forma (P): la potencia faltante es la suma de toda la potencia perdida (Fig.3).

Aleaciones de Cobre: Las aleaciones de cobre son el latón (cobre + cinc) y el bronce (cobre + estaño). Las dos aleaciones se utilizan principalmente para la construcción de los tableros de bornes de las máquinas eléctricas. Aluminio: El aluminio, bajo forma de hilo, es empleado algunas veces para realizar embobinados de máquinas eléctricas. En los motores asincrónicos el aluminio es empleado para la fabricación de las "jaulas" de los rotores.

En los motores de pequeña potencia, se utiliza, a veces, el aluminio, o sus aleaciones, para la construcción de carcasas y escudos.

5. MATERIALES CONDUCTORES, HIERROMAGNÉTICOS Y AISLANTES

5.2 MATERIALES HIERRO-MAGNETICOS: Para realizar los núcleos, que representan los circuitos magnéticos de las máquinas eléctricas, se utilizan materiales con buenas características magnéticas denominados materiales "hierromagnéticos", (los materiales hierro-magnéticos tienen un valor de permeabilidad magnética muy alto, esto significa que se dejan "atravesar" fácilmente por las líneas de flujo magnético).

5.1 MATERIALES CONDUCTORES. Cobre: En la construcción o reparación de máquinas eléctricas los conductores más empleados son de cobre, pués este metal es uno de los mejores conductores de electricidad. Normalmente los conductroes de cobre empleados son de sección rectangular o circular. Para ser utilizados en la

Hablando del rendimiento, hemos visto que una parte de las pérdidas de potencia en las máquinas eléctricas se localiza en las partes magnéticas por efecto de las corrientes parásitas; para reducir estas pérdidas de potencia, sobre todo en las máquinas sujetas a variaciones de flujo magnético (por ejemplo los transofmradores), se "laminan" los nucleos; el circuito magnético entonces resulta

Las máquinas eléctricas, entre todos los tipos de máquinas son las que tienen el rendimiento más alto.


3


ser el conjunto de chapas hierro-magnéticas aisladas entre sí (Fig. 4).

5.3 MATERIALES AISLANTES: En la construcción y reparación de máquinas eléctricas se emplean diferentes tipos de materiales aislantes. El aislante de ranura ideal sería:

Fig. 4 El espesor de estas chapas empleadas para la construcción de las máquinas eléctricas es generalmente de 0.35 ó de 0.5 mm (Fig. 4) (el conjunto de las chapas hierro-magnéticas que forman el circuito magnético de una máquina eléctrica se llama "enchapado"). Las chapas más empleadas son de hierro casi puro (99% de hierro). Chapas con mejores características, en lo que se refiere a pérdidas por histéresis y por corrientes parásitas, son las que son hechas con aleación de hierro y de silicio (96% de hierro y 3% de silicio). El aislamiento entre las chapas se realiza empleando barnices especiales o papel (espesor del papel 3/100 mm). En las chapas destinadas a la construcción de máquinas eléctricas rotativas se ejecutan trabajos mecánicos apropiados para la realización de las ranuras, las cuales permitirán la colocación de los embobinados.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

De clase H (ver clases de aislantes) Delgado Indestructible Con óptimas características aislantes Barato Plano y suave Fácil de doblarse.

Lamentablemente no existe ningún producto de esta categoría y para poder escoger correctamente los materiales aislantes más apropiados para la reparación de una máquina eléctrica, es necesario conocer las características principales de los mismos. A. Aislantes sólidos Textiles. Los textiles naturales se emplean principalmente para el aislamiento de conductores o para el encintado de las bobinas. Los textiles más empleados son: el algodón, el lino y la seda.

Considerando que los textiles absorben muy fácilmente la humedad (perdiendo así sus características aislantes), es necesario impregnarlos con barnices, naturales o sintéticos, para poderlos emplear en la reparación de máquinas eléctricas. Cartones. Existe toda una variedad de papeles y cartones empleados para el aislamiento de las máquinas; el más conocido es el "papel pescado" el cual se fabrica con celulosa pura impregnada con barnices. Este tipo de aislante se utiliza principalmente en las máquinas eléctricas previstas para funcionar a tensiones y temperaturas no demasiado altas. Los cartones se comercializan en diferentes calibres.

Fig. 5

4

Mica. Es el mejor aislante natural: sería el aislante ideal si, al estado natural, fuera posible encontrarlo en pliegos de grandes dimensiones. La mica puede ser utilizada también pegando, con materiales apropiados, las escamas entre sí, o también



pegando las escamas de la mica sobre un soporte (seda, cartón, etc.). La mica no absorbe la humedad y mantiene sus características aislantes también a las altas temperaturas. Otro proceso que permite aprovechar este material es reducir la mica a una "pulpa" y después de trabajar ésta (para obtener hojas) como si fuera pulpa de papel. Con este proceso de obtiene el aislante llamado "papelmica" o "mica-mat" el cual tiene escasa resistencia mecánica, pero óptimas características aislantes.

Sin embargo, el barniz también provee:

-

Protección contra la humedad Mejoramiento de la calidad del aislamiento Protección contra químicos, aceites, etc. Estética del embobinado

Un buen barniz debe tener estas características:

a. b. c. d.

Alta resistencia a la humedad y a los químicos Elevado poder de penetración Buena capacidad de transmisión del calor Buena capacidad de aislamiento eléctrico

Polyester. Esta clase de aislante ha sido estudiado en particular para el aislamiento de las ranuras de motores eléctricos. El "Mylar" (nombre con el cual se identifica esta capa de polyester) tiene buena resistencia mecánica a los químicos y a la humedad, y tiene buenas características térmicas y aislantes. Muchas veces el Mylar se combina con oportunos soportes (papel, cartón, fibras de vidrio, etc.), para mejorar su resistencia mecánica y sus características aislantes.

Los barnices deben secarse fácil y rápidamente bajo la acción del calor.

Madera. Este aislante, siempre más sustituido por materiales plásticos, es empleado principalmente para cerrar las ranuras ("cuñas") una vez que se hayan colocadas las bobinas. La madera es empleada siempre y cuando esté tratada con barnices aislantes.

a. Barnices que secan al aire b. Barnices que secan al horno

Fibras de vidrio. Es un aislante muy empleado en el embobinado de máquinas eléctricas; se presenta tr enza do en forma de pl iegos o espa guetti (los espaguettis sirven para aislar las conexiones internas de un embobinado): tiene mucha consistencia y, además, se impregna en resinas que le dan inmejorables cualidades, pudiendo llegar a soportar temperaturas del orden de los 180º C. B. Aislantes líquidos Barnices. Uno de los últimos pasos en la fabricación o reparación de motores es sumergirlos en barniz. La función más importante del barniz es fijar los alambres de un embobinado en una masa compacto que no se mueva y no vibre.

Los barnices aislantes están constituidos de resinas (naturales o sintéticas) a las cuales se le agrega un solvente (por ejemplo thinner). En el comercio se encuentran diferentes tipos de barnices que podemos clasificar en dos categorías:

Los "barnices que secan al aire" no necesitan de temperaturas elevadas para endurecerse, pero el proceso de evaporación del solvente puede ser relativamente largo (hasta de 24 horas). Los "barnices que secan al horno" además de tener mejores características, en relación a los barnices que secan al aire, se endurecen en hornos (hasta 300-350 ºC de temperatura) en tiempos más cortos entre 2 y 10 horas. 6. CLASES DE AISLAMIENTO El funcionamiento de una máquina eléctrica implica un calentamiento de la misma; esto significa que las diferentes partes de una máquina se calientan a temperaturas más altas de la ambiente. Es claro que la temperatura de las diferentes partes de una máquina no debe sobrepasar ciertos valores si no se quiere comprometer la integridad y el funcionamiento de la misma.


5


Los aislantes en particular soportan muy mal temperaturas elevadas (la mayoría de los aislantes se deterioran a temperaturas del orden de 100 ºC y rápidamente pierden sus capacidades aislantes; a temperaturas más altas se carbonizan).

Clase F:

En muchos paises se ha normalizado y clasificado la construcción de las máquinas eléctricas tomando en cuenta la temperatura máxima que estas máquinas pueden soportar en su funcionamiento. Evidentemente esta clasificación fija cuales son las temperaturas máximas que pueden soportar los diferentes materiales aislantes.

Clase H:

aislamiento en algodón, seda, papel y otros materiales orgánicos similares no impregnados ni sumergidos en aceites. Temperatura máxima 90 ºC.

aislamiento en fibra de vidrio, asbesto, derivados de la mica barnizados o impregnados, durante el proceso de embobinado de una máquina eléctrica, con resinas. Temperatura máxima 155 ºC. aislamiento en fibras de vidrio, asbesto, derivados de la mica impregnados con resinas a base de silicones. Temperatura máxima 180 ºC. aislamiento en porcelana, vidrio, cuarzo, derivados de la mica combinados con material cementante inorgánico (nomex, teflón). Temperatura máxima 220 ºC. Clase C:

Clase Y:

En la Tabla 2 se reportan las "clases de aislamiento" de las máquinas eléctricas según el tipo de aislante empleado para la construcción o reparación y relativas temperaturas máximas.

aislamiento en algodón, seda, papel y otros materiales orgánicos similares impregnados con barnices o sumergidos en aceites. Temperatura máxima 105 ºC. Clase A:

Un aislante en algodón, seda, etc. se considera impregnado cuando una sustancia apropiada (por ejemplo un barniz) reemplaza por completo el aire existente entre las fibras del material. aislamiento con esmalte de tipo sintético (hilos esmaltados) no sumergidos en aceite. El aislamiento se considera de clase E cuando el hilo esmaltado sea recubierto de algodón, seda o papel, siempre y cuando éstos sean impregnados. El aislamiento hacia la masa tiene que ser de una clase superior. Temperatura máxima 120 ºC. Clase E:

aislamiento en mica, asbesto, vidrio u otras sustancias inorgánicas combinadas con material cementante orgánico. El aislamiento se considera también en clase B cuando se emplean materiales aislantes de clase A, a condición que estos últimos aislantes sean empleados como soportes y que el porcentaje de aislantes en la clase B no sea inferior al 40% del peso total de los aislantes empleados. Temperatura máxima 130 º C. Clase B:

6

DENOMINACIÓN Y COMPOSICIÓN DE AISLAMIENTO

TEMPERATURAS MÁXIMAS ADMITIDAS

Clase Y: aislamiento en algodón, seda, papel y otros materiales orgánicos similares no impregnados en barnices.

90 °C

Clase A. Aislamiento de algodón, seda, papel y otros materiales similares impregandos en barnices (madera) aislamiento con esmalte (alambre).

105 °C

Clase F: Aislamiento con esmalte de tipo sintético (alambre).

120 °C

Clase B: Aislamiento en mica, asbesto, vidrio y otras substancias inorgánicas similares (mylar).

130 °C



DENOMINACIÓN Y COMPOSICIÓN DE AISLAMIENTO

TEMPERATURAS MÁXIMAS ADMITIDAS

Clase F: Aislamiento en fibra de vidrio, asbesto, derivados de la mica impregnados con resinas (duroid), dracon-Mylar-dracon) Mica Mat.

155 °C

Clase H: aislamiento en fibra de vidrio, asbesto, derivados de la mica impregnados con resinas a base de silicones. Clase C: aislamiento en derivados de la mica, porcelana, vidrio, cuarzo, combinados con materiales cementantes inorgánicos (nomex, teflón).

180 °C

220 °C

TABLA 2.


7

MOTOR ASINCRÓNICO TRIFÁSICO

UNIDAD II

MOTOR ASINCRÓNICO TRIFÁSICO 1. MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVAS Entre todas las máquinas eléctricas el motor asincrónico trifásico es seguramente la máquina más conocida y más empleada. Además de los motores asincrónicos, hacen parte del grupo de las máquinas eléctricas rotativas también los generadores de corriente alterna (alternadores) y continua (dinamo), y los motores de corriente contínua. Cualquier tipo de máquina eléctrica rotativa se compone de las siguientes partes:

Fig. 6 Para que el rotor pueda estar en rotación dentro del estator es necesario que esas dos partes sean separadas por un pequeño espacio de aire; este espacio se llama "entre-hierro".

2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR ASINCRÓNICO TRIFÁSICO 2.1 EXPERIMENTOS 1er. Experimento: los dos polos de un imán en rotación hacen girar la aguja de una brújula.

Son las partes en material magnético que sirven para canalizar los flujos magnéticos.

PARTES MAGNÉTICAS

-Núcleo magnético de estator (estator: parte fija de la máquina).

Fig. 7

- Núcleo magnético de rotor (rotor: parte en rotación de la máquina).

PARTES ELÉCTRICAS

Embobinado de estator: Son los que se encuentran colocados sobre el estator. Embobinados de rotor: Son los que se encuentran colocados sobre el rotor.

Para sostener las diferentes partes del motor: carcasas, escudos, etc.

PARTES MECÁNICAS

Para que sea posible la rotación: Ejes, cojinetes, etc. Para la transmisión mecánica: Tornillos, cuñas del eje, etc.

8

Observaciones: Tomamos un imán natural en forma de herradura y una brújula: si hacemos girar los dos polos del imán alrededor de la brújula, notaremos que la aguja gira en el mismo sentido que lo hace el imán.

Dos polos (uno norte y otro sur) en rotación, producen un "Campo Magnetico Giratorio" que hace rotar la aguja de una brújula. 2do. Experimento: tres bobinas cuyos ejes están colocados a 120º entre sí, alimentadas con una red trifásica, ponen en rotación la aguja de una brújula.



Observaciones:

La situación es idéntica a la del primer experimeto, con la única diferencia que hemos sustituido la brújula con un cuerpo cilíndrico de aluminio libre de moverse. Si ponemos en rotación el imán, también el cilindro de aluminio se pone en rotación en el mismo sentido del imán. Un "campo magnético giratorio" hace poner en rotación un cilindro de aluminio. Ahora bien, nosotros sabemos que el aluminio no es un material capaz de magnetizarse: ¿Cómo es posible, entonces, que el cilindro se ponga en rotación?

Fig. 8 Observaciones:

Tomamos tres bobinas idénticas (para el efecto utilizamos bobinas de contactores) y las colocamos como en la Fig. 8. Las tres bobinas están colocadas de tal manera que sus ejes forman entre sí un ángulo de 120º; considerando que las bobinas funcionan a 220 V, las conectaremos en estrella pues disponemos de una línea trifásica a 380 V.

tres bobinas (cuyos ejes están dispuestos a 120º entre sí) alimentadas con una red trifásica, hacen rotar un cilindro de aluminio. 4o. Experimento:

Alimentado el circuito observamos que la aguja de la brújula se pone en rotación tal como la hacía en el primer experimento. El sistema de tres bobinas alimentadas con una línea trifásica produce sobre la aguja el mismo efecto de los dos polos de un imán en rotación. Si los dos polos de un imán en rotación producen un "campo magnético giratorio", por analogía, también las tres bobinas, dispuestas como en la Fig. 8, producen un "campo magnético giratorio". los dos polos de un imán en rotación hacen rotar un cilindro de aluminio. 3er. Experimento:

Fig. 10 Observaciones:

Sustituímos la aguja de la brújula con un cilindro de aluminio y alimentamos nuestro sistema de tres bobinas con una red trifásica: el cilindro de aluminio se pone en rotación. Si denominamos "estator" el sistema formado por las tres bobinas y llamamos "rotor" el cilindro de aluminio, podemos decir que hemos construído un pequeño modelo de motor asincrónico trifásico. la rotación de dos polos de un imán natural y tres bobinas dispuestas a 120º entre si y alimentadas con una red trifásica, producen el mismo efecto magnético, o sea: Conclusiones:

Fig. 9


9


UN CAMPO MAGNETICO GIRATORIO El "campo magnético giratorio", producido por los embobinados de "estator" de un motor asincrónico trifásico, es el responsable indirecto de la rotación del rotor. Tratemos de entender mejor porque el cilindro de aluminio (que no es material magnético) se pone en movimiento bajo la influencia de un "campo magnético giratorio" (C.M.G.)

Todas las barras son puestas en cortocircuito por medio de dos anillos también de cobre o de aluminio. La jaula, puesta en el circuito magnético de rotor, representa el embobinado de rotor. También el circuito de rotor (enchapado de rotor) está constituído de láminas magnéticas aisladas con el propósito de limitar las pérdidas de potencia causadas por las corrientes parásitas.

2.2 MOTOR A CAMPO ROTANTE En el estator (parte fija) de un motor asincrónico trifásico están colocadas las bobinas (embobinados) que, alimentadas con una línea trifásica, producen un Campo Magnético Giratorio. El circuito magnético de estator (enchapado de estator), en el cual van colocados los embobinados, está constituído de láminas magnéticas aisladas para limitar las pérdidas de potencia causadas por las corrientes parásitas (Fig. 11).

Fig. 13 El rotor, colocado en el campo magnético giratorio, se encontrará alimentado por inducción por el estator. Las corrientes inducidas en el rotor producirán un campo magnético de rotor que interferirá con el C.M.G. de estator. Es justamente a causa de esta "acción mutua" entre el campo magnético giratorio y el campo magnético de rotor, que el rotor (parte móvil) se pone en rotación. Veamos mejor en que consiste la "acción mutua" entre C.M.G. y campo magnético de rotor. a) Cuando se alimenta el motor con una tensión trifásica, las tres bobinas, colocadas en el estator son atravesadas por corrientes trifásicas (Fig. 14)

Fig. 11 En el rotor (parte móvil) está generalmente colocada una "jaula" formada por una serie de barras de cobre o de aluminio (Fig. 12).

Fig. 12

10

Cuando se alimenta el estator...


Fig. 14


b) La disposición de las bobinas es tal que el campo magnético generado por el estator sea un campo magnético giratorio. A causa de este campo magnético giratorio, en el rotor se inducen f.e.m. Puesto que los conductores del rotor están en cortocircuito, en ellos circulan corrientes inducidas, (Fig. 15) Fig. 17

Fig. 15 ... nace un C.M.H. que hace generar en el rotor corrientes inducidas...

El C.M.G. hace generar, en los conductores de rotor f.e.m. inducidas (Fig. 17); puesto que los conductores del rotor están en cortocircuito, en ellos circulan corrientes inducidas, las cuales serán perpendiculares al C.M.G. inductor. En esta situación sobre los conductores de rotor se manifestarán fuerzas electromagnéticas que, por la ley de Lenz, se opondrán a las causas que las han generado. Puesto que estas fuerzas electromagnéticas se ejercen a cierta distancia entre sí, el rotor, que es libre de girar alrededor de su eje, se encontrará sujeto a un "par mecánico" el cual provocará su rotación. 2.3 VELOCIDAD DE SINCRONISMO Y DESLIZAMIENTO Hacemos una afirmación que aparecerá más clara a continuación:

Fig. 16 ... y entonces un campo magnético de rotor el cual, tratando de alcanzar el C.M.G., hará poner en rotación el mismo rotor.

c) Tales corrientes rotativas producen un campo magnético en el rotor. Este campo magnético de rotor tratará de alcanzar el campo magnético giratorio de estator, provocando así la rotación del rotor (Fig. 16). EL MOTOR ESTÁ EN MARCHA Sería más preciso decir que el rotor está en movimiento porque él está sujeto a un "par mecánico". Este "par" se debe a la presencia de "fuerzas" de tipo electromagnético.

"La velocidad a la cual gira el rotor de un motor asincrónico es siempre inferior a la velocidad del campo magnético giratorio del estator".

Esta diferencia de velocidad de rotación entre el rotor y el C.M.G. es necesaria para mantener en rotación el rotor mismo; efectivamente, solamente si existe tal diferecia de velocidad, podremos tener sobre el rotor aquellas fuerzas electromagnéticas que, produciendo un "par mecánico", permiten el movimiento de rotación del mismo rotor.


11


La velocidad de rotación del campo magnético gi rat or io se de nom in a VE LOCIDAD DE SINCRONISMO y depende de la frecuencia de la línea de alimentación (f) y del número de par de polos (p) del motor asincrónico considerado.

Fig. 18 Admitimos, por absurdo, que el rotor pueda adquirir la velocidad del C.M.G. del estator, en tal caso sobre los conductores del rotor no existe ninguna variación del flujo y por consiguiente, ninguna corriente inducida, no podrán generarse las fuerzas electromagnéticas (y por ende el "par mecánico") responsables de la rotación del mismo rotor. El motor debería pararse.

Ejemplo: un motor bipolar alimentado con una línea trifásica a 60 Hz tiene una velocidad de sincronismo igual a: Ns = 60 x f = 60 x 60 = 3600 rev/min p 1

Fig. 19 En el caso en el cual la velocidad del rotor sea inferior a la velocidad del C.M.G. de estator, sobre los conductores del rotor tendremos siempre una variación del flujo, y por consiguiente corrientes inducidas. Estas corrientes inducidas generando fuerzas electromagnéticas (par mecánico) permitirán al rotor mantenerse en rotación. Nota: solamente si la velocidad del rotor es inferior a la velocidad del C.M.G. de estator, tendremos aquellas corrientes inducidas rotóricas, capaces de ge ner ar el pa r de fue rz as el ec tr oma gné ti ca s responsables de la rotación del rotor.

Hemos visto que la velocidad del Campo Magnético Giratorio de estator (Ns) es superior a la velocidad de rotaciónn del rotor (N): la diferencia entre estas dos velocidades se denomina DESLIZAMIENTO (S).

Esta relación expresa la fracción de revolución que el rotor pierde por cada giro efectuado por el C.M.G. Normalmente el deslizamiento se expresa en porcentaje:

Conclusiones: La velocidad de rotación del campo magnético giratorio de estator es mayor que la velocidad de rotación del rotor (N). Para motores asincrónicos en funcionamiento a la potencia nominal, el deslizamiento varía entre 1 y el 7%.

12



Puesto que la velocidad de rotación del rotor varía al variar la carga aplicada al motor (más precisamente la velocidad disminuye al aumentar la carga), el deslizamiento será mínimo cuando el motor marcha en vacío (motor sin carga) y aumenta al aumentar la carga. De estas consideraciones resulta evidente que mayor será el deslizamiento y mayor será la variación de flujo sobre los conductores de rotor; esto significa que si el deslizamiento crece (cuando, por ejemplo, el motor pasa de funcionamiento en vacío a funcionamiento bajo carga), crecerá también la corriente inducida en los embobinados de rotor, y por consiguiente crecerá el campo magnético de rotor. Este aumento del campo magnético de rotor produciría un debilitamiento del C.M.G. de estator, el cual, para permanecer constante y para seguir girando a la velocidad de sincronismo, tendrá que absorber una mayor corriente de la línea de alimentación (Fig. 20).

b) Cuando aumenta la carga aplicada al motor, la velocidad del rotor disminuye, entonces cuando el deslizamiento crece, crece también la corriente absorbida por el motor (Fig. 21).

Fig. 21 3.

EMBOBINADOS DE ESTATOR

3.1 MOTORES BIPOLARES

Si tenemos claro el principio de funcionamiento del motor asicrónico, el único problema que se pone es el de encontrar la correcta disposición de las bobinas (embobinados) detro del estator, para que éstas generen el Campo Magnético Giratorio. Habíamos visto que tres bobinas, alimentadas por una línea trifásica producían un campo magnético giratorio de dos polos ( o sea similar a lo generado por la rotación de dos polos de un imán) si sus ejes estaban dispuestos a 120 º uno de otro.

Fig. 20

Las observaciones anteriores nos permiten hacer dos afirmaciones: a) Puesto que la velocidad del rotor varía con la carga aplicada al motor y que de todas maneras nunca puede adquirirse la velocidad de sincronismo, estos tipos de motores se llaman "MOTORES ASINCRÓNICOS" o sea que "no son sincrónicos".


Fig. 22

13


Veamos ahora como colocar en el estator las tres bobinas (embobinados) tratando de respetar esta condición. Consideramos, por, simplicidad que cada bobina de fase esté constituída por una sola espira; colocando las bobinas en las ranuras del estator del motor asincrónico, según se ve en la Fig. 23, se mantendrá la condición de que los ejes de dichas bobinas queden a 120º.

Para realizar, entoces, el embobinado estatórico de un motor asincrónico bipolar, es necesario:

a. Realizar tres embobinados, uno por cada fase (cada embobinado puede estar constituído por grupos de bobinas); b. Que los ejes de estos tres embobinados se encuentren a 120º uno de otro.

Fig. 25

Fig. 23

Partiendo de tales consideraciones, tratemos de deducir el embobinado de un motor asincrónico bipolar (Fig. 26)

Evidentemente si se quiere aumentar la "fuerza del campo magnético giratorio" (esto para que sea más grande el par mecánico o par motor), se tendrá que aumentar el número de espiras por cada fase; si se quiere mejorar la distribución del flujo, se deberán emplear más ranuras (Fig. 24)

Fig. 26 3.2 MOTORES MULTIPOLARES Fig. 24 Para obtener un campo magnético giratorio de dos polos (motores bipolares), puesto que las fases son tres, cada grupo de bobinas de cada fase puede ocupar 1/3 del espacio disponible sobre el estator, o sea 120º. Como hemos dicho anteriormente, al colocar los tres embobinados (uno por cada una de las fases) en las ranuras del estator, es necesario que sus ejes queden a 120º entre sí.

14

En un motor bipolar, para que se pueda crear aquel campo magnético giratorio de estator parecido al campo generado por la rotación de un par de polos de un imán, es necesario que los ejes se encuentren a 120º entre si. Si queremos construir un motor de 4 polos (dos pares de polos) debemos disponer los embobinados en el estator, de manera que sea creado un efecto similar a lo de dos pares de polos magnéticos en rotación (Fig. 27)



Fig. 28 4. REALIZACIÓN DE EMBOBINADOS ESTATÓRICOS Fig. 27 Si en el motor bipolar cada uno de los embobinados tenía a disposición 120º para producir un C.M.G. (de dos polos), en el motor tetrapolar (de cuatro polos) cada uno de los embobinados trendrá a disposición 60º para producir el primer C.M.G. ( de dos polos), los otros 60º servirán para producir el segundo C.M.G. (de dos polos). Distanciando de 120º los ejes de los embobinados estatóricos se obtenía un C.M.G. de dos polos; si se quiere obtener un C.M.G. de cuatro polos se tendrá que distanciar los ejes de los embobinados estatóricos 60º. Generalmente la distancia entre los ejes de los embobinados estatóricos se obtiene con la siguiente fórmula:

Los embobinados estatóricos están constituídos de tres circuitos, uno por cada fase; cada embobinado de fase está constituído de bobinas de hilo de cobre aislado. La distancia entre los ejes de los embobinados depende, como ya se ha visto, del número de polos que se desea obtener. Las características de los embobinados estatóricos se definen por medio del cálculo y del esquema: por medio del cálculo se determina, en relación a la tensión y a la corriente nominal, la sección y el número de conductores por cada bobina; el esquema permite establecer y visualizar la exacta colocación y conexión de las bobinas para que se forme el número de polos deseado. 4.1 ELEMENTOS CARACTERÍSTICOS DE UN EMBOBINADO Las ranuras situadas en el enchapado estatórico sirven para la ubicación de las bobinas que forman el embobinado de estator. Cada bobina se caracteriza por (Fig. 29):

La distancia entre los ejes de los embobinados estatóricos de un motor hexapolar (de seis polos) será por ejemplo de:

son los dos lados de las bobinas que se encuentran en las ranuras. b) Cabezas: son las conexiones frontales entre los dos lados activos de las bobinas. a) Lados activos:


15


lados activos que tienen que estar conectados entre sí (en el caso de la Fig. 30 se diría paso 1-13). La fórmula Nr/2 x p expresa el valor del paso entero o paso polar; muchas veces de utiliza un paso acortado que permite una economía de hilo de cobre siendo las conexiones frontales más cortas (Fig. 31) Fig. 29

1. 2. 3. 4.

5.

Un embobinado se caracteriza por los siguientes elementos: El número total de ranuras (Nr) que se encuentran en el estator. El número de polos (Np = 2 x p) que se desea obtener. El número de ranuras por polo (Nrp = Nr/2 x p) que indica el género de ranuras que se encuentran bajo un polo. El número de ranuras por polo y por fase q = Nr / 3 x 2 x p indica el número de ranuras, bajo un polo, que están ocupadas por los lados activos de las bobinas de una sola fase. El paso que representa la distancia medida en número de ranuras, entre los dos lados activos de una misma bobina (Fig. 30).

Fig. 31 En los embobinados de paso entero cada fase ocupa de manera continua 1/3 del paso polar (Fig. 32); en los embobinados de paso acortado, cada fase ocupa siempre un número de ranuras mayor de 1/3 del paso polar (Fig. 33)

Fig. 32

Fig. 30

Si se imagina numerar, en forma progresiva, las ranuras, decir que un embobinado tiene paso 12, significa que el lado activo situado por ejemplo en la ranura 1 tiene que estar conectado con el lado activo colocado en la ranura 13 (Fig. 30); normalmente se prefiere indicar el paso con los números que corresponden a los dos

16


Fig. 33


Se emplea, en el embobinado de una capa, pasos más cortos del paso entero que sin embargo se consideran enteros. Estos pasos "más cortos", se consideran enteros, solamente cuando los conductores de una fase (y bajo un polo), ocupan de manera continua una tercera parte del paso polar. 6. Sistema de embobinado que indica el aspecto exterior que tomarán las conexiones frontales una vez terminado el embobinado del motor (Tabla 3): a. Concéntrico: las bobinas son cerradas, internas las unas a las otras, o son iguales y no se cruzan. b. Imbricado o a corona (sin fin): las bobinas son cerradas, iguales y se cruzan.

Los sistemas de embobinado que más encontraremos son el concéntrico y el imbricado; el sistema ondulado (concéntrico e imbricado) se emplea más en máquinas donde el embobinado esté hecho con "barras" de cobre y en máquinas de corriente continua. 7. El tipo de embobinado que indica como los lados activos de una fase y bajo un polo, están conectados con los correspondientes lados activos que se encuentran bajo el polo o los polos vecinos. - TIPO A- Los lados activos de una fase que están bajo un polo se encuentran conectados con los correspondientes lados activos que están bajo el polo siguiente (Fig. 34).

c. Ondulado concéntrico: las bobinas son abiertas, internas las unas a las otras y no se cruzan. d. Ondulado imbricado: las bobinas son abiertas pero se cruzan.

Tabla 3. SISTEMA DE EMBOBINADO

Fig. 34


17


- TIPO B - Los lados activos de una fase que están bajo un polo se encuetran conectados por mitad con los correspondientes lados activos que están bajo el polo procedente y por la otra mitad con los que están bajo el polo siguiente (Fig. 35)

Nr =24 Np = 2 Nrp = 12 q= 4 paso: 1-12, 1-10 Fig. 36 Ejemplo: motor asincrónico trifásico, 4 polos, 24 ranuras, embobinado imbricado Tipo A (Fig. 37) Fig. 35 Concéntrico

E

O S

A M

B

D

D A

NI E T

O S

M

B IS E

{ { {

{ { { {

Tipo A Tipo B

Imbricado o a Corona

Tipo A Tipo B

Ondulado Concéntrico

Tipo A Tipo B

Ondulado Imbricado

Tipo A Tipo B

Ejemplo: motor asincrónico trifásico, 2 polos, 24 ranuras, embobinado concéntrico Tipo B (Fig. 36)

Nr = 24 Np = 4 Nrp = 6 q = 2 paso: 1-7 Fig. 37

18



4.2 DIBUJO DE ESQUEMAS Existen dos sistemas para representar los embobinados: a. Lineal o plana b. Circular o frontal

El primer sistema representa el embobinado como si, después de haber cortado o abierto el estator, se observara la superficie cilíndrica interna del mismo. Los lados activos de las bobinas se representan con una única línea; es necesario utilizar diferentes colores o diferentes tipos de líneas para poder reconocer los tres circuitos de las tres fases (Tabla 4)

TABLA 4: REPRESENTACIÓN LINEAL O PLANA PROCEDIMIENTO 1) Se trazan 4 líneas paralelas horizontales, entre las líneas de 1 a 2 y de 3 a 4 quedará un espacio para ser ocupado por los lados inactivos de las bobinas o cabezas. Las líneas 2 y 3 se representarán en enchapado estatórico. 2) E n e l es pa ci o delimitado por las líneas 2 y 3 se trazan tant as líneas como ranuras hayan y se numeran.

REPRESENTACIÓN

tomando en cuenta el número de ranuras por polo y por fase. 4) Se indican con flechas alternas los sentidos de embobinado. 5) Se unen los lados activos tomando en cuenta el paso de manera que las bobinas sean cerradas; las bobinas de una misma fase se conectan en serie. 6) Se indican el principio y el final de cada fase. 7) Se verifica el esquema: Recorriendo cada fase desde el principio hasta el final tenemos que encontrarnos en el mismo sentido de las flechas trazadas. 8) Se conectan las tres fases en estrella o en triángulo. En el sistema circular o frontal la representación se realiza observando el motor de enfrente. En este caso cada lado activo se representa como un "circuito" y las conexiones frontales con líneas que unen los lados activos según el paso establecido. También en este caso es necesario utilizar diferentes colores o diferentes tipos de líneas para poder reconocer las tres fases (Tabla 5)

3) Se trazan (con líneas de diferente color o de diferente tipo) los lados activos,


19


Tabla 5. REPRESENTACION CIRCULAR O FRONTAL

PROCEDIMIENTO 1) Se trazan unos círculos que representan el estator. 2) Se divide el círculo interno en tantas partes cuantas son las ranuras 3) Se trazan los circuitos en correspondencia de las divisiones realizadas para identificar las ranuras y se numeran. 4) Se identifican con colores o con signos los circuitos que forman parte de la misma fase.

REPRESENTACION

Como hemos visto, debemos siempre identificar exactamente y conectar correctamente los principios y los finales de cada fase. Para determinar la posición de los principios de cada fase (que deberán ser indicados en el esquema junto a los finales) se divide el número de ranuras por el triple del número de par de polos. La cifra que sale de este cálculo representa el número de ranuras que hay entre el principio de la primera fase y el principio de la segunda y entre ésta y el principio de la tercera. Por ejemplo un motor asincrónico de 12 ranuras y dos polos, se tiene el principio de la primera fase en la ranura 1, el principio de la segunda en la ranura 5 (Nr/3xp = 12/3 = 4) y el principio de la tercera en la ranura 9 (5 + 4 = 9)

5) Empezando por la ranura 1 se traza el circuito de una fase (al exterior del círculo se trazan las conexiones frontales de las bobinas de acuerdo al paso establecido; al interior del círculo se trazan las conexiones entre bobinas). 6) Con la misma técnica del punto 5, se completa la representación por las otras dos fases. Utilizar colores o tipos de líneas diferentes para identificar las fases.

20

REPRESENTACIÓN CIRCULAR MOTOR ASINCRÓNICO TRIFÁSICO 2 polos, 24 ranuras paso entero 1-12, embobinado imbricado, Tipo B.



4.3 MOTORES DE "DOBLE CAPA"

Fig. 40

Nr = 24 Np = 2 Nrp = 12 q = 4 paso: 1-12 Fig. 38

REPRESENTACIÓN LINEAL MOTOR ASINCRÓNICO TRIFÁSICO

En la construcción de los motores asincrónicos es muy frecuente encontrar embobinados de "dos capas". En los embobinados de dos capas, en cada ranura se encuentran dos lados activos que pertenecen a dos bobinas distintas: en este caso un lado activo de una bobina se encuentra en la parte inferior de la ranura y el otro lado activo de la bobina en la parte superior (Fig. 40). Los embobinados de dos capas son, generalmente, a corona del Tipo B (Fig. 41).

4 polos, 24 ranuras, pasos 1-8, 1-6, embobinado concéntrico, Tipo A.

Fig. 41

MOTOR ASINCRÓNICO TRIFÁSICO 2 polos, 12 ranuras, paso acortado 1-5, embobinado de dos capas, imbricado Tipo B.

Nr = 24 Np =4 Nrp= 6 q =2 paso: 1-8, 1-6 Fig. 39

4.4 CONEXIONES EXTERNAS Terminando de embobinar el motor y realizadas las conexiones internas, es necesario reportar sobre el tablero de bornes los conductores del devanado que permitan la alimentación del motor.


21


Modificando la posición de los puentes de cobre en el tablero de bornes, se logra modificar las conexiones del embobinado y se puede alimentar el motor con diferentes tensiones (Tabla 6).

Fig. 42 En la mayoría de los casos se reportan sobre el tabler o de bor nes , los tres princi pios (q ue indicaremos con las letres U,V,W en el sistema europeo y con los número 1,2,3 en el sistema americano) y los tres finales( que indicaremos con las letras X,Y,Z en el sistema europeo y con los número 4,5,6 en el sistema americano) que nos permiten conectar el motor en estrella (a tensión V) o en triángulo (a la tensión V/1.73)

En algunos motores se puede encontrar tableros de bornes redondos con una disposición de los bornes un poco diferente, la manera de realizar las conexiones siguen de todas maneras el mismo principio (Fig. 44 y 45)

Reportando sobre el tablero de bornes, los tres principios y los tres finales, tenemos la posibilidad de realizar externamente al motor, las oportunas conexiones eléctricas del embobinado para que el motor pueda funcionar a dos tensiones distintas (Fig. 42).

Fig. 44

En unos motores asincrónicos trifásicos, encontramos un tablero de bornes con 12 bornes; en este caso cada circuito de fase está partido en dos mitades perfectamente iguales simétricas (Fig. 43).

Fig. 45 Es oportuno hacer notar que sobre las tarjetas de los motores de 12 bornes siempre se encuentran reproducidos los esquemas de las diferentes conexiones externas.

Fig. 43 Con el sistema de 12 bornes tenemos la posibilidad de conectar el motor a 4 tensiones distintas puesto que podemos conectar externamente el embobinado de cuatro manera diferentes: - en estrella , a la tensión V - en triángulo, a la tensión V/1.73 - en doble estrella o estrella paralela, a la tensión V/1.73 - en doble triángulo o triángulo paralelo , la tensión V/2 X 1.73:

22



O L U

3 N

1

7. G ÁI

V

V

V

V

V

1

2

5

2

5

0

5

X R T

2 E

V

1 /

L B

0 1

0 1

0 2

2

O D

A L L E R 2

V

V

V

V

V

V

9

2

5

8

4

T S / E E

0

0 1

0 2

0 2

0 3

4

L B O D

O L

3 G

1

7.

V

V

V

V

V

/

2

5

9

4

0

U N

0 2 V

IÁ

0

0 2

0 2

0 4

5

R T

A L L E

V

V

V

8

4

0

0

0

V R

3 T S

4

0

-

-

5

E

N A ÓI M

S A N I B O B S A L E D N Ó I C I S O P E

X E U N

S E T N E U P S O L E D N Ó I C I S O P

S E N O I S N E T

Q S C

O E

S E N R O B 2 1 E D R O T O M


23


Es frecuente también encontrar motores de 9 bornes que son, en práctica, una simplificación de los motores de 12 bornes. En realidad en estos motores de 9 bornes los circuitos de cada fase se encuentran siempre partidos en dos mitades exactamente iguales, pero tres de las conexiones, que en el motor de 12 bornes se realizan externamente, en el motor de 9 bornes están hechas interiormente. Los motores de 9 bornes permiten entonces que el motor funcione solamente a dos tensiones distintas (una la mitad de la otra). Los motores de 9 bornes se construyen entonces o para ser conectados externamente en estrella/doble estrella o para ser conectados en triángulo/doble triágulo (Tabla 7 y Tabla 8).

TABLA 8 TRIÁNGULO

CONEXIÓN

DOBLE TRIÁNGULO

ESQUEMA

L1 L2 L3 S

E D

E N N

S

N

N

U CI

E

S

X N

N

O Y A E T

M

S O

7

3 N IÓ

N

8

E

S

X N

N

9

5

6

O N E E

O

1

2

3

7

8

9

4

5

6

R ÓI

C

4 O

P

2

R ÓI

C

S

B

N

O

P

R O

ÓI

E ÓI

E

TABLA 7

1

T

L1 L2 L3

T

M

L

9

ESTRELLA

CONEXIÓN

DOBLE ESTRELLA E D R O

N O

S

ÓI T N M T

E

440 V A LA TENSIÓN MAYOR

220 V A LA TENSIÓN MENOR

ESQUEMA

En relación al motor de 12 bornes se ha realizado internamente la conexión entre X1, Y1, Z1 L1 L2 L3 S E D

E N N

N

E

ÓI

N E

S Y

R

S

U

E M

N

C

T

7

3 N ÓI

N

8

E

S

X N E

9

5

6

O N N

O

1

2

3

7

8

9

4

5

6

R ÓI

C

4 O

P

A N

O

S O

O

N

P

2

R OI

X

CI

B

ÓI

E

S O

1

T

L1 L2 L3

E T

M

4.4.1 EMBOBINADO DE ESTATOR DE MOTOR ASINCRONICO TRIFASICO A JAULA DE ARDILLA.

L

A. DATOS DEL MOTOR 9 E D R O

N O

S

ÓI T N M T

E

440 V A LA TENSIÓN MAYOR

220 V A LA TENSIÓN MENOR

En relación al motor de 12 bornes se ha realizado internamente la conexión entre X1, Y1, Z1

24

Potencia del motor Tensión de alimentación Corriente de fase absorbida Frecuencia Número de fases Clase de aislamiento


1.32 kW 220/380 V 3.18 A 60 Hz 3 8


B. CARACTERÍSTICAS DEL EMBOBINADO Número de polos Número de ranuras Número de ranuras por polo Número de ranuras por polo y por fase Embobinado Tipo Número de conductores por ranura Sección de los conductores

ESQUEMA LÍNEAL

4 24 6 2 Imbricado B 75 0.51 mm2 calibre # 20 4 ranuras

Distancia entre los principios

C.

D.

ESQUEMA CIRCULAR

E. FASES DE TRABAJO

Fig. 46

a. b. c. d. e. f. g. h.

Preparar aislante Preparar moldes Hacer bobinas Aislar ranuras Colocar bobinas en el estator según esquema Cerrar ranuras con cuñas aislante Aislar entre sí las cabezas del embobinado Hacer, soldar y aislar las conexiones internas

i. j. k. l. m. n.

Hacer conexiones externas Amarrar el devanado Probar el embobinado Barnizar Armar el motor, hacer pruebas de aislamiento Hacer pruebas en vacío y bajo carga


25


4.5

PREPARAR AISLANTES

Antes de empezar las operaciones de embobinado, es oportuno preparar los aislantes, necesarios para el aislamiento de ranura. La elección del tipo de material aislante, que se tiene que emplear para aislar las bobinas del enchapado, depende, como ya hemos visto, de la clase de aislamiento de la máquina Para la preparación de los aislantes de ranuras (papel pescado, Mylar, etc.) se cortan rectángulos de dimensiones tales, que estos puedan ser de 5 a 8 mm de las extremidades del enchapado. Si el corte de las ranuras lo permite, el ancho del rectángulo del aislante será tal que esto pueda salir (de unos milímetros) de la ranura misma; esto favorecerá la introducción de los conductores (Fig. 47).

Fig. 47

4.6

PREPARAR Y COLOCAR BOBINAS

Establecido: • el número de espiras por cada bobina • la sección del alambre magneto a emplear • el tipo de embobinado se pasa a determinar, según el paso, el largo de la bobina, a manera de poder determinar la forma de los moldes.

A cada bobina se le hace un amarre sobre los dos lados activos a manera de evitar que ésta se deshaga y desordene (Figs. 48; 49; 50; 51). Terminada la prepración de las bobinas se pasará el aislamiento de las ranuras (Fig. 52). Para poder colocar los lados activos de cada bobina en las ranuras del estator debemos tomar en cuenta la forma del embobinado. En el caso del embobinado a corona, se procede de la manera siguiente: se toma una bobina y se coloca uno de sus lados activos en la que consideraremos la primera ranura (Fig. 53; 54) y se deja levantado el otro lado activo. Después se toma la segunda bobina y se coloca uno de sus lados activos en la tercera ranura dejando levantado el otro (Fig. 55), es el paso real del embobinado. En el embobinado de nuestro motor de 4 polos paso 1 * 6, la tercera bobina tendrá los dos lados activos colocados respectivamente en las ranuras 5 y 24 (Fig. 56 y 57). De tal manera se sigue hasta colocar la duodécima bobina que es la última del embobinado (Fig. 58). Solamente después de haber colocado la última bobina se pueden colocar los dos lados activos de las primeras bobinas que se habían dejado levantadas, en las ranuras que les corresponden; ranuras 2 y 4 (Fig. 59). Para que quede más claro el orden de las fases de trabajo a seguir, para lograr una colocación correcta de todas las bobinas dentro del estator, reportamos una serie de figuras donde la operación de colocar bobinas se ha imaginado realizarla en un estator cortado y abierto (Fig. 60; 61; 62; 63; 64; 65).

Una vez preparados los moldes y colocados sobre la embobinadora (manual o eléctrica), se pueden empezar a realizar las bobinas (el número de bobinas será igual a la mitad del número de ranuras del estator en el caso de motores de una capa, y será igual al número de ranuras en el caso de motores de dos capas).

26



Fig.48

Fig.49

Fig.50

Fig.51


27


2 5 . gi F

3 5 . gi F

28



Fig. 54

Fig. 55

Fig. 56

Fig. 57


29


8 5 . gi F

9 5 . gi F

30



5 6 . ig F

2 6 . gi F


31


4.7 CERRAR RANURAS CON CUÑAS AISLANTES Y AISLAR ENTRE SI LAS CABEZAS DEL EMBOBINADO

4.8 HACER, SOLDAR Y AISLAR LAS CONEXIONES INTERNAS Y EXTERNAS. AMARRAR EL DEVANADO La operación sucesiva consiste en la elección de los terminales que salen de cada ranura, los cuales deberán conectarse, después de haberlos oportunamente preparado, según el esquema del embobinado. (Fig. 68).

Fig. 66 Una vez colocado cada lado activo dentro de cada ranura, se debe cerrar la ranura con cuñas de fibra (Mylar, papel pescado, madera, etc.); en algunos casos para cerrar las ranuras se sobrepone a la cuña de fibra una de madera. (Fig. 56 y 57). Terminado de colocar todas las bobinas dentro del estator se pasa el aislamiento, entre sí, de la cabezas, por medio de "orejas" de material aislante (Mylar, papel pescado, etc.) El aislamiento de las cabezas deberá realizarse en ambos lados del estator (Fig. 67)

Antes de pasar a la unión de los terminales por medio de soldaduras es necesario desnudar los conductores de la capa de barniz aislante que los recubre (Fig. 69) y colocar el "espaguetti" en uno de los dos terminales (el "espaguetti" sirve para aislar la unión de los terminales una vez estos estén soldados). Limpiados los terminales se realiza un empalme "cola de ratón" y se pasa a la soldadura. En la mayoría de los casos la conexión eléctrica de los terminales se hace con una soldadura de estaño (Fig. 69); es posible, sin embargo, realizar esta operación ta mb ién co n pequ eñ os so ld ad ore s de ar co especialmente construidos para tal fin. (Fig. 70). La operación de soldadura tiene que realizarse sobre todos los terminales de las bobinas, también sobre aquellos terminales que tendrán que estar conectados al tablero de bornes del motor; la conexión entre estos últimos terminales y el tablero de bornes se realiza por medio de cables aislados con hule y materiales termoresistentes especiales, distintos a los cables normalmente empleados en las instalaciones eléctricas. Terminado de soldar y aislar las uniones de los terminales (Fig. 71), se pasa a la operación de "amarrado del devanado". Con esta operación, que consiste en amarrar con cañamo o con una cinta de castilla las cabezas del devanado, se trata de dejar más compacto el mismo embobinado (Fig. 72).

Fig. 67

32

Terminada esta operación se pasa a realizar las conexiones de los principios y los finales de cada fase según lo indica la Fig. 73.



Fig.68

Fig.69

Fig.70

Fig.71 REPARACIÓN DE MOTORES ASINCRÓNICOS

33


Fig. 72

34



4.9

PROBAR EL EMBOBINADO

Después de haber embobinado o rebobinado un motor asincrónico es necesario someter su devanado a determinadas pruebas, con objeto de detectar la presencia de posibles defectos. Dichos defectos pueden consistir en contactos a masa, interrupciones, cortocircuitos e inversiones de polaridad.

Una vez conocida la fase defectuosa, será preciso localizar la bobina donde reside la avería. Para localizar la bobina con contacto a masa, se desueldan los empalmes que unen todas las de la fase defectuosa y se comprueban separadamente (Fig. 76).

Contactos a masa. (Ver también medida de resistencia de aislamiento). Para detectarlos se usan generalmente una lámpara de prueba o un multimetro utilizado como ohmímetro con el rango más alto (SIGNO x 10000). Se conecta la lámpara (o el ohmímetro) a manera de poder detectar la existencia de contactos eléctricos entre cada circuito de fase y las partes metálicas del motor (Fig. 73).

Fig. 76 Conocida la bobina en contacto a masa, se reemplazará por otra nueva o bien se aislará convenientemente, renovando al mismo tiempo el aislamiento de la ranura. Interrupciones. (Ver también medida de resistencia del embobinado). Pueden ser causadas por la rotura del hilo en una bobina o por una conexión floja entre bobinas.

Fig. 73 Si la lámpara se enciende (o la aguja del multímetro se desplaza hacia el cero), es señal que una de las fases del motor está en contacto a masa. Para mayor seguridad se repite la operación con los demás bornes del motor. Detectado este defecto, es necesario localizarlo y subsanarlo antes de proceder a nuevas pruebas. Igual que en motores de otro tipo, se intentará localizar primero el defecto por simple inspección. Caso de no conseguirlo, habrá que desconectar cada fase y comprobarla por separado (Figs. 74 y 75)

Fig. 74

Para detectar la posibilidad de una interrupción en un motor trifásico se emplea también la lámpara de prueba o un multímetro utilizado como ohmímetro, con el rango más pequeño (SIGNO x 1 ). La lámpara de prueba (o el ohmímetro) debe conectarse en serie a cada fase del motor: la lámpara debe encenderse cada vez (el ohmímetro deberá indicar por cada fase el mismo valor de resistencia). Si por una fase la lámpara no se enciende (o el ohmímetro no indica ninguna resistencia), esto significa que dicha fase está interrumpida (Fig. 77)

Fig. 75


Fig. 77

35


Una vez conocida la fase defectuosa, resulta sumamente sencillo localizar el punto de interrupción: basta unir un terminal de la lámpara de prueba (o el ohmímetro) al principio de la fase interrumpida e ir tocando sucesivamente con el otro las conexiones entre bobinas. Si la lámpara se enciende al tocar con el terminal el final de una bobina (de la fase defectuosa), pero permanece apagada cuando se toca el final de la bobina siguiente (de la misma fase defectuosa), el defecto reside en ésta última.

forma de C que viene excitado por una corriente de alta frecuencia producida por el mismo aparato. La segunda parte que se puede llamar el "electroimán de búsqueda" de cortocircuitos se encuentra localizada en la extremidad del aparato. El electroimán de búsqueda está constituído de un núcleo magnético (también en forma C pero más corto que el "inductor") sobre el cual se encuentra una bobina cuyo circuito se cierra sobre una pequeña lámpara neón.

Cabe la posibilidad de que la interrupción resida precisamente en alguna de estas conexiones (entre principios y finales de bobinas); en tal caso será necesario rehacer la unión y luego soldarla. Cuando la causa del defecto reside en la rotura del hilo de una bobina, se sustituirá esta por otra nueva. Cortocircuitos. Se debe principalmente a la poca habilidad del encargado de embobinar un motor, el cual, al colocar las bobinas en las ranuras, fuerza excesivamente el aislamiento del hilo y lo deteriora.

Fig. 79

El método más corriente consiste en desplazar una bobina de prueba por el interior del estator (Fig. 78) e ir observando si una delgada cinta metálica u hoja de sierra, situada sobre el otro extremo de la bobina, se pone en vibración. Esto es indicio de la presencia de un cortocircuito. También es posible detectar la presencia de un cortocircuito entre espiras por medio de un aparato llamado "growler".

Cuando se quiere detectar la existencia de un desperfecto de aislamiento entre espiras, se apoya el aparato sobre el enchapado de estator (o de rotor en el caso que el rotor fuese embobinado) en correspondencia con las ranuras que se quieren examinar. Alimentando el growler, por medio de un tomacorriente, el "inductor" produce un flujo variable de fuerte intensidad que, abrazando todos los conductores contenidos en la ranura, induce en ellos una tensión. Si en la ranura misma no hay desperfectos, ningún fenómeno se manifiesta, si, por el contrario, existen contactos entre espiras o más en general cortocircuitos, la tensión inducida provoca el paso de una corriente (el circuito resulta cerrado) que dará origen a un flujo magnético variable: este flujo, abrazando el "electroimán de búsqueda" inducirá, en la bobina del mismo, una tensión suficiente para hacer encender la pequeña lámpara neón. En estas condiciones la lámpara neón nos señala la existencia de cortocircuitos.

Las partes fundamentales del glowler son dos (Fig. 79): la primera parte, que se puede llamar el "inductor", está constituída por un electroimán con núcleo en

Repitiendo la prueba sobre todas las ranuras del estator (o del rotor) se logrará detectar y localizar la existencia de eventuales cortocircuitos.

Fig. 78

36



Es evidente que en el caso de rotores a jaula de ardilla el growler permitirá detectar eventuales interrupciones en la jaula del rotor.

En estos casos es necesario revisar las conexiones entre bobinas y, en caso de inversión de polaridad, modificarlas oportunamente.

Inversiones de polaridad. Son debidas a conexiones

4.10 BARNIZAR

erróneas de bobinas y tienen por causa descuidos eventuales o falta de conocimiento del encargado del embobinado. En todos los motores asincrónicos trifásicos, las bobinas pertenecientes a una misma fase deben estar conectadas de manera que la corriente circule por ellas en un sentido bien determinado. Si el operario ha ejecutado una o varias de estas conexiones erróneamente, la corriente circulará por las bobinas afectadas en sentido contrario al debido, con las consiguientes inversiones de polaridad. Un sistema de comprobación muy seguro consiste en alimentar separadamente cada fase con una fuente de corriente continua a baja tensión y recorrer con una brújula a todo el estator, junto al embobinado. A medida que la brújula pasa frente a cada polo de una misma fase, la aguja irá acusando alternativamente el cambio de polaridad: primero señalará un norte, luego un sur, seguidamente otro norte, etc. Si al hallarse ante un polo, la aguja se mantiene en una posición más bien indefinida, habrá probablemente una bobina con las conexiones invertidas en dicho polo. Esta bobina crea un campo magnético de sentido opuesto al creado por los demás, lo cual debilita el campo resultante y el efecto de este sobre la aguja de la brújula. (Fig. 80).

Una vez verificado eléctricamente el embobinado, se pasa a impregnarlo con barnices aislantes. Si no se ejecutara la operación de barnizado, el tiempo de vida de un embobinado sería muy corto, aunque éste hubiera sido ejecutado correctamente; en realidad, un embobinado encierra una parte de humedad que será la causa del próximo defecto de aislamiento. Por otro lado un devanado sin impregnación sería muy vulnerable a la acción de químicos. Para proteger mejor y para alargar la vida de un embobinado es necesario, entonces, secarlo e impregnarlo con barnices aislantes, lo que permite: -

Método general de aplicación de los barnices. Aunque cada barniz debe ser empleado según las indicaciones del fabricante, se puede definir un método general de aplicación que consta de las siguientes fases: -

Fig. 80

Eliminar la humedad existente en el devanado; Mejorar el aislamiento entre los conductores y entre estos y las partes metálicas; Formar sobre la superficie del embobinado una capa protectora; Fijar los conductores en una masa sólida que no se mueva y no vibre.

Eliminación de la humedad. Impregnación. E sc ur ri mi en to , ne ce sa ri o p ar a e vi ta r un a acumulación de barniz. Evaporación de los solventes. Conformación de la dura capa protectora sobre la superficie del embobinado. Las variables que pueden modificarse al ejecutar el barnizado son: El tiempo y la temperatura de calentamiento previo de los estatores para la eliminación de la humedad. Estos dos factores varían según el tipo


37


-

-

de máquina que se tiene que impregnar y del tipo de aislantes empleados. La manera de aplicación de los barnices depende del tamaño de la máquina y del equipamiento del taller. La manera de provocar la formación de la capa protectora; al aire o en hornos; cada barniz necesita de un tratamiento particular.

Constitución de los barnices. Cada barniz tiene una consistencia propia óptima para ser aplicado. Una excesiva fluidez del barniz facilita su penetración pero la capa protectora que se conforma es demasiado delgada. Un barniz muy denso, por lo contrario, penetra muy dificilmente dentro del embobinado. A fin de evitar cualquier modificación química durante el almacenamiento, los barnices deben conservarse en recipientes bien cerrados y en locales cuya temperatura es alrededor de 15 ºC.

Aplicación de los barnices. a) Calentar previamente los estatores. Esta operación es muy importante y es olvidada muy frecuentemente por los talleres tratando de ahorrar tiempo. El propósito de calentar previamente el estator es para sacarle toda la humedad presente y permitir una mejor penetración del barniz en las bobinas. La temperatura de calentamiento varía entre 100 y 200 ºC por una duración de dos a cinco horas. b) Impregnación. A fín de evitar la penetración de la humedad después del calentamiento previo, se ti en e qu e im pr eg na r el em bo bi na do ; la temperatura más favorable para la aplicación del barniz es de 40 ºC.

-

38

Las diferentes maneras para la impregnación que pueden ser empleadas son: Con brocha. Este proceso consiste en la aplicación del barniz sobre el devanado (teniendo cuidado de que penetre en todas las ranuras y se cubran perfectamente todas las partes del embobinado) por medio de una brocha. La operación deberá repetirse tantas veces como sea necesario, hasta lograr un buen barnizado.

-

Con riego. Se vacía el barniz sobre el devanado con un recipiente de manera que pase cubriendo el embobinado, y el sobrante se recupera en otro recipiente, puesto por debajo del motor para ser empleado varias veces. Se da vuelta a la máquina en todos los sentidos para favorecer la penetración del barniz. - Por inmersión. Este proceso es el más completo. Los estatores son sumergidos en el barniz puesto en un recipiente (también en este caso se aconseja dar vuelta a la máquina en todos los sentidos). Las burbujitas de aire que salen del embobinado indican la penetración del barniz y permiten determinar el final de la impregnación. c) Escurrimiento. Las máquinas impregnadas se deben dejar escurrir; esta operación se ejecuta a la temperatura ambiente de 20 ºC. Se aconseja dar vuelta a la máquina en todos los sentidos para facilitar el escurrimiento del excedente de barniz. d) Evaporación del solvente. El solvente retenido al interior del embobinado podría perjudicar el aislamiento del mismo; es necesario entonces eliminar el solvente antes de que el barniz se vuelva una capa protectora. La operación debe ejecutarse, si es posible, en un lugar donde hay el mínimo de oxígeno (por ejemplo en el horno a temperatura ambiente con las aberturas para la ventilación cerradas) y tiene una duración de aproximadamente una hora. e) Formación de la dura capa protectora. Según el tipo de barniz empleado, se deja secar (al aire o en horno) la máquina. En el caso de secado al horno el tiempo y la temperat ura necesaria pa ra esta operación dependerán del tipo de barniz empleado. Terminado el secado del barniz, se saca el motor del horno (teniendo cuidado de no quemarse) y se deja enfriar, después se limpia el enchapado hasta dejarlo libre del barniz.

SEGURIDAD 1) Cuando se saca el motor del horno es conveniente emplear guantes para evitar quemaduras.



2) Es conveniente no fumar ni prender fuego mientras se trabaja con solventes como alcohol, thinner, gasolina, etc. 3) Es conveniente realizar las operaciones relacionadas con el barnizado, en un lugar bien ventilado, puesto que barnices y solventes pueden resultar tóxicos. 4) No ingerir los barnices; evitar el contacto de éstos con los ojos; no respirar los vapores de los barnices.

4.11 ARMAR EL MOTOR, HACER PRUEBAS DE AISLAMIENTO Una vez enfriado el estator se pasa al armado completo del motor. En caso de que fuera necesario se engrasan los cojinetes (esta operación no se debe realizar en el caso de cojinetes sellados) evitando que ésta se ponga en contacto con el devanado. Se arma el motor respetando el orden y la posición que corresponde a cada uno de los elementos; se aprietan perfectamente los pernos o tornillos de sujeción: si el motor está bien armado y no hay exceso de barniz o aislante en el entre-hierro, el eje del motor deberá girar sin ruidos y sin rozamientos por simple acción de los dedos. Armado el motor se pasa a las pruebas finales. Prueba de aislamiento. Las pruebas de aislamiento sirven para comprobar: - La calidad de los materiales aislantes empleados y la integridad de los mismos (que no tengan defectos de fabricación). - Que el aislamiento general de las máquinas haya sido realizado tomando en cuenta un margen suficiente de seguridad en relación a la tensión nominal de funcionamiento. Sobre los motores asincrónicos se deben ejectuar las siguientes pruebas de aislamiento: a) Medida de la resistencia de aislamiento entre cada circuito de fase y la masa. b) Pruebas con tensión aplicada entre cada circuito de fase y masa.

c) Medida de resistencia de aislamiento. Por primera cosa se debe ejecutar la medida de la resistencia de aislamiento entre cada circuito de fase y la masa de la máquina; esta medida deberá ejecutarse antes de ejecutar las demás pruebas con tensión aplicada. Para realizar esta medida se deberá empler una tensión continua no inferior a 500 voltios y la resistencia medida no deberá resultar inferior al valor en megaohm (M Ω ) expresado por la siguiente fórmula: Tensión normal de la máquina en voltios Potencia de la máquina (KW) + 1000

Ω

y tomando como valor mínimo admisible =1MΩ Ejemplos: determinar el valor mínimo de la resistencia de aislamiento de un motor asincrónico de 147.2 k W funcionando a la tensión de 2300 V. Ra > 2300

> 2300 > 2MΩ

147.2+1000

1147.2

Determinar el valor mínimo de la resistencia de aislamiento de un motor asincrónico de 18.4 KW funcionando a la tensión de 230 V. Ra>

230 18.4 + 1000

> 0.22MΩ

Puesto que este valor es inferior a IM se deberá tomar como valor mínimo y aceptable de la resistencia de aislamiento el valor de IMΩ Para ejectuar esta medida se emplean generalmente ohmímetros llamados megóhmetros (miden resistencias muy grandes y abastecen el circuito con tensiones continuas de 500 V) que permiten leer directamente el valor de la resistencia de aislamiento sobre la escala del instrumento. (Fig. 81).


39


La prueba puede ser efectuada con ambos terminales de A.T. (Alta tensión) aislados o con uno de los dos conectado a tierra. En el primer caso también la carcasa del motor debe estar aislada eléctricamente del suelo. En el segundo caso la carcasa debe estar conectada con una buena tierra. Al efectuar la prueba se debe empezar aplicando la tensión mínima posible, y de todas maneras no superior a la mitad de la tensión de prueba, después se sube con continuidad la tensión hasta llegar al valor de prueba (el tiempo para pasar de mitad te ns ió n a te ns ió n de pr ue ba de be se r de aproximadamente 10 segundos). Una vez que la máquina se encuentra bajo la tensión de prueba se deja ésta por el tiempo establecido (normalmente un minuto). Si el aislamiento es de buena calidad y ha sido oportunamente escogido, éste no se deteriorará en el transcurso de la prueba.

Fig. 81 d) Pruebas con tensión aplicada. Comprobado el valor de la resistencia de aislamiento se puede pasar a ejecutar las pruebas con tensión aplicada. La prueba tiene como objeto la comprobación del aislamiento entre los embobinados de cada fase y entre estos y la masa. Esta prueba se realiza aplicando por 60 segundos a cada circuito de fase la tensión de prueba (Ver Tabla 9), que es considerablemente más alta que la tensión nominal de funcionamiento de la máquina.

Tabla 9

La prueba se ejecuta sobre cada embobinado de fase aplicando cada vez la respectiva tensión de prueba entre un embobinado de una fase y los demás embobinados conectados a masa y ésta conectada a tierra.

PRUEBAS DE ASILAMIENTO

E

La duración y los valores de tensión (Tabla 9) que se tienen que aplicar para realizar estas pruebas, se refieren a máquinas nuevas o reconstruidas. D

O C

IA N E

M SI

L

T N

IE T

A SI S

Para realizar las pruebas con tensión aplicada se dispone generalmente de un transformador elevador de tensión, cuyos terminales están oportunamente conectados al circuito de prueba (Fig. 82).

E A R

Verificación del aislamiento entre los embobinados de cada fase y enrtre estos y masa. La prueba se realiza con transformadores elevadores. La prueba se ejecuta sobre todos los enbobinados, exceptuando los rotores de los motores de anillos rozantes.

N ÓI S N E S

L

IC

A

D

A T

E

B

A

D P A E U

V e r i f i c a c i ó n preliminar del aislamiento de la máquina. Se mide la resistencia entre los enbobinados de cada fase y masa por medio de un megaohmetro. Tensión de prueba 500 V

a) Motores de potencia 1kW

La resistencia de aislamiento debe resultar: Ra > Tensión nominal del Motor (en V) Potencia del Motor (en Kw) + 1000 De todas maneras la resistencia de aislamiento no debe ser inferiror a un megaohm Ra> 1MΩ

2 E + 500

1

2 E + 1000

1

R P

b) Motores de potencia de 1kW a 10kW

Fig. 82

40


De dodne E es la más alta de las tensiones de funcionamiento del embobinado.


5. FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR ASINCRÓNICO Y SUS CARACTERÍSTICAS 5.1 FUNCIONAMIENTO EN VACÍO.

Si el motor funciona en vacío, es decir cuando su eje se encuentra libre de girar sin desarrollar ningún trabajo mecánico, la velocidad del rotor será muy próxima a la velocidad de sincronismo.

En tales condiciones el motor absorbe de la línea una corriente ( Io) que es la suma vectorial de una corriente "magnetizante" (Iu) necesaria para producir el flujo magnético, y de una pequeña corriente "activa" (Ia) debida a las pérdidas en el hierro (pérdidas por histéresis y por corrientes parásitas en los núcleos) y mecánicas (pérdidas por rozamientos y ventilación). La corriente absorbida en vacío (Io) está fuertemente desfasada con relación a la tensión puesto que, bajo estas condiciones, la corriente "magnetizante" (Iu) es más grande que la corriente "activa" (Ia). Cuando se aplica una carga al eje del motor la corriente "activa" aumenta con relación a la corriente "magnetizante" y disminuye así el desfase entre tensión y corriente.

Dicho par motor está destinado a vencer, o por lo menos a equilibrar, "la resistencia" ofrecida por la carga aplicada al eje del motor. Cuando se aplica una carga al motor (utilización de la rotación del motor para la realización de un trabajo mecánico), se ha visto que aumenta el deslizamiento y, por ende, las corrientes inducidas en el rotor. Tal aumento de las corrientes rotóricas se traduce en un aumento del par motor; por lo tanto, el rotor no tenderá a pararse, sino más bien a adquirir aquella velocidad por la cual las corrientes inducidas en el rotor puedan desarrollar un "par motor" capaz de equilibrar la resistencia al movimiento ofrecida por la carga aplicada al eje del motor. Un motor asincrónico, entonces, además de arrancar por sí solo, tiene, entre ciertos límites, un funcionamiento estable. En un motor asincrónico la variación del par motor depende de las variaciones del deslizamiento. Si se reportan en una gráfica los valores del deslizamiento (S%) de un motor asincrónico y los correspondientes valores de "par mecánico" (C) desarrollados por el mismo motor, se obtendrá una curva que nos informará sobre las variaciones del par motor en función de las variaciones del deslizamiento (Fig. 83)

En general podemos decir que el desfase entre tensión y corriente aumenta (factor de potencia cos que disminuye) cuando disminuye la carga aplicada al motor. Por estas razones muchas veces es conveniente y necesario compensar las líneas donde se encuentran conectados muchos motores asincrónicos, sobre todo cuando estos no pueden, por razones de producción, funcionar a plena carga. 5.2 FUNCIONAMIENTO BAJO CARGA Anteriormente se ha dicho que la responsable física de la rotación del motor es el "par mecánico" o "par motor"; dicho "par" se genera por la acción recíproca entre el C.M.G. del estator y las corrientes inducidas en el rotor.

Fig. 83 Esta curva se llama "CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS" del motor.


41


Observando la curva se puede notar que cuando el deslizamiento es máximo (100%), es decir el arranque, el par motor tiene un valor Ca (diferente de cero): esta es la confirmación gráfica que el motor asincrónico puede arrancar por sí solo. Al disminuir el deslizamiento (la velocidad del rotor sube), el par motor aumenta hasta llegar, por cierto valor de deslizamiento, al valor máximo Cm (par máximo); desde este momento, al seguir disminuyendo el deslizamiento (la velocidad del rotor sigue subiendo), disminuye también el par motor hasta llegar al valor cero en el caso hipotético que la velocidad del rotor fuera igual a la velocidad de sincronismo (S% = 0). Si en lugar del deslizamiento (S%) se reportan en la gráfica los valores efectivos de la velocidad del rotor (N) se obtiene una curva de idéntico significado físico, con relación a la precedente, pero de más fácil comprensión y consulta (Fig. 84).

B. En la sección Cm O el motor se encuentra en la zona de funcionamiento estable. En esta sección de la curva, si el motor acelera (a causa de una disminución de la carga), disminuye también el deslizamiento y por ende el par motor; si por lo contrario aumenta la carga aplicada al motor, la velocidad del rotor disminuirá y el aumento del deslizamiento provocará un aumento del par motor. Tanto en un caso como en el otro la variación del par motor con el deslizamiento tiende a restablecer condiciones de equilibrio para el motor. Sin embargo, si la carga aplicada obligara al motor a producir un par superior al par máximo (Cm), el motor pasaría en la sección de funcionamiento inestable, lo que provocaría disminuciones sucesivas de la velocidad hasta la parada del motor. El valor del par máximo (Cm) representa entonces el límite máximo con el cual se puede cargar un motor asincrónico. Por lo expuesto resulta evidente que la zona de funcionamiento normal del motor es la sección Cm0.

En la "característica mecánica" de un motor asincrónico podemos reconocer:

Fig. 84 Esta curva se puede analizar dividiéndola, por lo menos, en dos secciones: A. En la sección Ca Cm el funcionamiento del motor se tiene que considerar inestable. En esta sección de la curva, por todo aumento de la velocidad (disminución del deslizamiento) se registra un aumento del par motor que produce a su vez un ulterior aumento de la velocidad; por lo contrario, en el caso en el cual la velocidad del rotor disminuye (mayor carga aplicada al motor), el par motor disminuye también provocando una ulterior disminución de la velocidad del rotor.

42

a) El par nominal (Cn) que corresponde al par producido por el motor cuando se le aplica su carga nominal. b) El par máximo (Cm) que define el límite máximo de sobrecarga transitoria del motor. Generalmente el "par máximo" es 1.7 ÷ 2.5 veces el "par nominal". El deslizamiento que corresponde a Cm valores del orden de 4 a 6 veces el deslizamiento nominal. c) El par de arranque (Ca) que corresponde al par producido por el motor en su fase de arranque. Este valor es generalmente más alto que el valor del "par nominal". d) El par de "silla" o de inflexión (Cs) que define la carga máxima con la cual el motor puede arrancar.



Para entender mejor el significado físico del "par de silla" podemos analizar sobre la "característica mecánica" tres condiciones diferentes para el arranque (Fig. 85).

Fig. 85 A. La ca rg a ap li ca da al mo tor al ar ra nq ue corresponde al valor C1. El motor se pone en marcha normalmente y alcanza su velocidad de funcionamiento N1. B La carga aplicada al motor al arranque correspondiente al valor C2. El motor no puede arrancar y el rotor permance bloqueado. C La carga aplicada al motor al arranque corresponde al valor C3. El motor se pone en marcha pero no llega a superar el punto de "silla" alcanzando la velocidad N3.

donde: P se expresa en Watt N se expresa en rpm C se expresa en newton x metro = joule Si el par mecánico se expresa en kilográmetros (kgm) y la potencia en Watt la fórmula se transformaría de la siguiente forma: P = 1.027 x N x C En las diferentes partes del motor, como ya se sabe, hay pérdidas de potencia, en particular: - Pérdidas por histéresis y por corrientes parásitas localizadas, sobre todo, en el enchapado de estator que llamaremos pérdidas en el hierro (Ph). - Pérdidas por efecto joule en el devanado de rotor (P2). - Pérdidas por rozamientos y ventilación que llamaremos pérdidas mecánicas (Pm). La suma de todas estas potencias perdidas nos indican la potencia total perdida por el motor:

5.3 POTENCIA, PÉRDIDAS, RENDIMIENTO El par motor que se manifiesta en el rotor, cuando el motor está funcionando, nos permite disponer de cierta potencia mecánica cuyo valor es expresado por la siguiente fórmula: La potencia absorbida por el motor (Pa) será entonces igual a:


43


6 MEDIDA DE LA RESISTENCIA DE LOS EMBOBINADOS, PRUEBA EN VACÍO Y BAJO CARGA

El rendimiento entonces será:

6.1 MEDIDA DE LA RESISTENCIA DE LOS EMBOBINADOS

La potencia absorbida se puede también expresar como:

La medida de la resistencia de los embobinados debe ejecutarse cuando se esté seguro que el embobinado se encuentra a la temperatura ambiente, (esta condición es necesaria puesto que la resistencia varía con la temperatura). La medida permite conocer el valor de la resistencia de cada circuito de fase, empleando un voltímetro y un amperímetro como en el esquema de la Tabla 10. El circuito deberá estar alimentado evidentemente en corriente continua con un valor correspondiente al 10 ÷ 15% de la corriente nominal.

Tabla 10 MEDIDA DE LA RESISTENCIA DE LOS EMBOBINADOS

ESQUEMA

OBSERVACIONES Se alimenta el circuito con una corriente continua de valor 10 + 15 % de la

La potencia disponible se puede expresar entonces así:

corriente nominal R= V/1

a) Conexión en estrella

R = resistencia medida entre los bornes. r = para conexiones en estrella r = R/2

La corriente absorbida será:

a) para conexiones en estrella b) Conexión en triángulo

b) para conexiones en triángulo

R = 3/2 R

44



6.2 PRUEBA EN VACÍO Consiste en alimentar el motor con su tensión y frecuencia nominal sin aplicar ninguna carga sobre el eje: en estas condiciones se mide corriente y potencia absorbida (Fig. 86)

Las pérdidas por efecto joule en el embobinado de éstas pueden ser calculadas con la siguiente relación: P1 = 3xrx12o Por consiguiente se pueden calcular las pérdidas mecánicas y en el hierro: (Pm + Pn) = P0-P1 Con esta medida se puede calcular el factor de potencia en vacío:

Fig. 86 Cos = P0/1.73xVx10. Para realizar la medida es conveniente emplear una tensión variable, a fin de poder ejecutar diferentes medidas correspondientes a distintos valores de tensión de alimentación del motor: generalmente se empieza con una tensión superior del 10% en relaciòn a la tensión nominal y se sigue bajando la tensión de alimentación hasta que el motor no empieze a bajar considerablemente su velocidad (esta situación se presenta por un valor de tensión de alimentación correspondiente a 1/3 de la tensión nominal).

Tabla 11 MEDIDA DE LA RESISTENCIA DE LOS EMBOBINADOS

ESQUEMA

En la prueba a vacío, el factor de potencia del motor es constantemente inferior a 0.5. Al calcular la potencia absorbida, por medio de la conexión de los vatímetros, se deberá tomar en cuenta que una de las indicaciones de éstos será negativa. La potencia absorbida en vacío por el motor corresponde a la suma de las pérdidas mecánicas (Pm) de las pérdidas en el hierro (Ph) y de las pérdidas (por efecto Joule) en el embobinado de estator (P1) debida a la corriente en vacío (Io).


OBSERVACIONES - Tomar en cuenta que una de las indicaciones de los vatímetros es negativa. - E n la f as e de a rr an qu e poner en cortocircuito los amperímetros y los circuitos amperimétricos de los vatímetros. - Realizar diferentes medidas por distintos valores de tensión empezando por una tensión más alta del 10% en relación a la tensión nominal. - Medir Io y Po - Calcular P1 y (pm + Pn) - Calcular Cos = Po/ 1.73xVx1o.

45


6.3 PRUEBA BAJO CARGA (método directo) Al probar los motores asincrónicos, muchas veces es necesario medir directamente la potencia mecánica producida por el mismo motor. Generalmente la determinación de la potencia mecánica se realiza por medio de dos medidas distintas: una medida del "par motor" desarrollado, correspondiente a cierta carga aplicada al motor, y una medida contemporánea de la velocidad de rotación del rotor. P = 1.027 x N x C Para la medida directa del "par" es necesario aplicar una carga al eje del motor, esto se logra, en laboratorio, por medio de apropiados aparatos que se llaman "frenos".

Fig. 88 Cuando se alimenta con una tensión continua la bobina del electroiman y se pone en movimiento el motor, el disco se encuentra en rotación en un campo magnético unidireccional, por lo tanto en él circularán corrientes inducidas. Estas corrientes producen dos efectos: - Caletamiento del disco por efecto joule; - Frenado del disco.

Freno Pasqualini

Fig. 89 Por efecto de las corrientes que se inducen en el disco se genera, entre éste y los polos del electroimán, un “par” que frena el movimiento del disco y provoca, por reacción la inclinacion de la carcasa del freno en el sentido del movimiento de rotación del motor (Fig. 89) Fig. 87 Uno de los frenos empleados para pruebas bajo carga de los motores asincrónicos de pequeña y mediana potencia (de 0.2 a 10 kW) es el "freno Pasqualini" (Fig. 87). El fenómeno físico sobre el cual se basa el funcionamiento del freno Pasqualini es el siguiente: se coloca sobre el eje del motor de prueba, un disco de material conductor (aluminio, cobre) el cual se encuentra frente a dos o más polos producidos por un electroimán.

46

Fig. 90 Si reportamos en equilibrio la carcasa del freno por medio del peso G 1, desplazandolo de una distancia b (Fig 90), el “par frenante” (o la carga aplicada al motor, que corresponde al par desarrollado) sera definido por medio de la siguiente relación:



C = b x G si b se expresa en metros (m) y G en kilogramos (Kg), el par C será expresado en kilográmetros (Kgm).

Medida del par frenante con Freno-Pasqualini. El método de medida del par frenante es muy simple. Si el disco, colocado sobre el eje del motor en prueba, gira en el sentido de la flecha (Fig. 90), es necesario colocar el peso de medida G sobre el brazo graduado de la izquierda y el contrapeso Cp sobre el otro brazo. En caso de rotación contraria del disco, se tendrá que invertir la posición del peso de medida y del contrapeso.

Fig. 92 Para medir el "par frenante" será suficiente desplazar el peso de medida G hasta reportar la carcasa del freno en equilibrio (Fig. 92). El par frenante será expresado por el producto del peso de medida (G) por el brazo (b) : par frenante = G x b Conociendo la velocidad de rotación del motor se puede calcular la potencia mecánica desarrollada por el mismo motor: P = 1.027 x G x b x N

Con un motor parado, se coloca el peso de medida G en la posición cero del brazo graduado y se equilibra el freno con el contrapeso Cp (Fig. 90) . El contrapeso no deberá desplazarse durante toda la medida.

donde G se expresa en kilogramos (Kg), b en metros (m), N en revoluciones por minuto (rpm) y la potencia P en vatios (W). Dinamo-Freno. Para la medida de potencia más elevada ( de 1 a 300 kW) se puede emplear un freno electromagnético, similar al freno Pasqualini.

Fig . 91 Después de haber puesto en rotación el motor, para frenarlo (es decir para aplicarle una carga) es suficiente alimentar con corriente continua el electroimán hasta lograr la acción frenante deseada (la carcasa del freno se desequilibra (Fig. 91). Fig . 93


47


Dicho freno, se llama Dinamo-freno, se realiza sustituyendo a la carcasa oscilante del freno-Pasqualini una estructura idéntica a la del inductor de un ge ne ra do r de co rr ie nt e co nt in ua (d in am o) y reemplazando el disco de cobre por el inducido de la misma dinamo (Fig. 93). El principio de funcionamiento de este freno es similar al del freno-Pasqualini, con la ventaja de tener separadas (en la Dinamo-Freno) las funciones del inducido de las del circuito de disipación de energía, constituído normalmente por reostatos de carga electricamente conectados a los bornes de salida de la dinamo. La potencia máxima de los motores que se quieren probar queda, entonces, determinada por la misma potencia nominal de la dinamo. Es notorio que en todas las máquinas eléctricas rotativas el par ("motor" o "frenante" según se trate de motores o generadores) nace por reacción electromagnética entre el estator y el rotor; las fuerzas electromagnéticas que generan dicho par, se ejercen por lo tanto, de manera igual y contraria, sea sobre el estator como sobre el rotor. Normalmente el estator es fijo mientras que el rotor, por medio de los cojinetes, puede ponerse en movimiento. Si fuera posible fijar el rotor y dejar libre el estator de moverse, sería este último el ponerse en rotación. Si analizamos el comportamiento de una dinamo funcionante bajo carga podemos observar que ésta desarrolla, en su interior, un "par frenante" de valor proporcional a la potencia eléctrica generada. En otras palabras, el estator de la dinamo ejerce sobre el rotor un "par" opuesto al movimiento (dicho "par frenante"" deberá ser equilibrado, a régimen, por el "par" desarrollado por el motor que hace girar la dinamo). Por reacción, un par igual y contrario se encuentra aplicado al estator; si el estator pudiera oscilar observaríamos un movimiento de la carcasa hacia el sentido de rotación.

48

Fig. 94 En la dinamo-freno se aprovecha de este efecto, para poder medir directamente el par desarrollado por un motor. Este freno electromagnético es constructivamente idéntico a un dinamo normal, con la única diferencia que el estator se encuentra montado sobre un sistema de dos cojinetes dobles, lo que permite una amplia oscilación de la misma carcasa de la dinamo. La medida del par, así como para el frenoPasqualini, se realiza mediante el sistema de brazos graduados, pesos y ampollas de nivel (Fig. 94). Medida del par frenante con dinamo-freno. El método de medida del par mediante una dinamo-freno se basa sobre el balance la carcasa (estator) por medio de brazos graduados y pesos de medida. Si el motor que se está probando provoca la rotación del rotor de la dinamo en el sentido de la flecha (Fig. 95), es necesario colocar el peso de medida G sobre el brazo graduado de izquierda y el contrapeso Cp sobre el otro brazo. En caso de rotación contraria, se tendrá que invertir la posición del peso de medida y del contrapeso.

Fig. 95 Con dinamo parada, se coloca el peso de medida G en la posición cero del brazo graduado y se equilibra la carcasa del freno con el contrapeso Cp (Fig. 95). El contrapeso no deberá desplazarse durante toda la medida.



Después de haber puesto en rotación el motor (y por ende la dinamo), para frenarlo (es decir para aplicarle una carga) es suficiente excitar el inductor de la dinamo y permitir que ésta abastezca, con una corriente, un circuito externo, normalmente constituido por un reóstato de carga.

Medida de la velocidad de rotación. Para poder medir la velocidad de rotación de un eje (revoluciones por minuto) sería suficiente tener un instrumento capaz de medir el número de revoluciones del eje (contador de vueltas) y un cronómetro para medir el tiempo. Es evidente que separando en dos lecturas sobre dos aparatos (una de número de revoluciones y la otra de tiempo), la medida de la velocidad de rotación resulta ser muy poco precisa. Existen por lo contrario otros aparatos llamados "tacómetros" que permiten una lectura directa de la velocidad de rotación (revoluciones por minuto) de un eje.

Fig. 96 Lograda la acción frenante deseada (por medio de la excitación de la dinamo y del reóstato de carga), se observará que la carcasa del freno se desequilibra en el mismo sentido de rotación del rotor modificando así la condición de equilibrio inicial del sistema (Fig. 96).

Fig. 97 Para medir el "par frenante" (que representa al mismo tiempo el "par mecánico" desarrollado por el motor) será suficiente desplazar el peso de medida G hasta reportar la carcasa del freno en equilibrio. (Fig. 98). El par frenante será expresado por el producto del peso de medida (G) por el brazo (b): par frenante =Gxb

Los instrumentos más empleados de esta categoría son los "tacómetros centrífugos". El principio de funcionamiento de estos tacómetros es muy sencillo: la rotación, transmitida por la máquina bajo prueba del tacómetro, provoca internamente (por efecto de la fuerza centrífuga) la deformación de un resorte cuyo desplazamiento produce la desviación del índice sobre la escala del instrumento; la deformación del resorte depende del número de revoluciones por minuto y puesto que la escala del instrumento está graduada también en revoluciones por minuto es posible la lectura directa de la velocidad de rotación de un eje. Los tacómetros centrífugos son instrumentos muy cómodos pero relativamente poco precisos; generalmente se construyen para varios rangos de medida (por ejempo 500; 5000; 50000 rpm)

Conociendo la velocidad de rotación del motor se puede calcular la potencia mecánica desarrollada por el mismo: P = 1.027 x G x b x N donde G se expresa en kilogramos (Kg), b en metros (m), N en revoluciones por minuto (rpm) y la potencia P en vatios (W).


Fig. 98

49


Por lo normal las máquinas eléctricas rotativas llevan, en una de las extremidades de su eje, un agujero cónico en el cual se puede colocar la punta cónica de hule (u otro material suave) que permite la transmisión del movimiento de rotación, del eje de la máquina al tacómetro (Fig. 98)

los cuales se hace girar un disco oportunamente dentado y fijado sobre el eje de la máquina bajo prueba. Prueba directa de un motor asincrónico mediante frenos electromagnéticos (freno-Pasqualini o dinamo-freno). Para ejectuar la prueba directa el freno-Pasqualini o a la dinamo-freno, es necesario realizar algunos cálculos previos: a) Calcular previamente el par nominal tomando en cuenta los datos reportados sobre la placa del motor: Cn = Pn 1.027 x N

Fig. 99 Si no existiera el agujero cónico sobre el eje de la máquina, se puede aplicar al tacómetro una punta que termina en un botón de hule (Fig. 99). Para medir la velocidad de rotación se acerca la punta de hule del tacómetro al eje de la máquina, ejerciendo solamente la presión necesaria para que sea ga ra nt iz ad o el co nt ac to me cá ni co en tr e ej e y tacómetro: una presión excesiva podría llevar a medidas equivocadas. Controlar también, al ejecutar la medida que el eje del tacómetro esté alineado con el eje de la máquina. Mucho más preciso que los tacómetros centrífugos son los "tacómetros de impulsos o electrónicos". Estos tacómetros reconducen la medida de velocidad a una medida de frecuencia. Para realizar la medida con estos tacómetros, se coloca, sobre el eje en rotación de la máquina, un dispositivo capaz de generar uno o más impulsos eléctricos por cada revolución: la frecuencia de estos impulsos (que depende evidentemente de la velocidad de rotación) se mide después con un aparato de tipo electrónico el cual lleva un índice y una escala graduada en revoluciones por minuto.

b) Fijar previamente los diferentes valores de pares para el frenado. (generalmente se calcula por los diferentes cuartos del par nominal hasta una sobrecarga del 25%): C prueba = 0; 1 Cn; 1 Cn; 3Cn; 5 Cn 4 2 4 4

c) Tomando en cuenta el peso de medida del cual se dispone, se calcula el brazo máximo:

b

5 4

X

Cn G

Las pruebas deberán ejecutarse por los siguientes valores de brazos de medida, empezando por el más grande:

b prueba = 5 bn ; 3 bn ; 1 bn ; 1 bn 4 4 2 4

El circuito de medida de la Fig. 100 si se emplea un freno-Pasqualini; en la Fig. 101 se representa el esquema del circuito de medida en el caso de empleo de un dinamo-freno.

Los dispositivos para la generación de los impulsos pueden ser de diferentes tipos. Se pueden emplear, por ejemplo, "captadores electromagnéticos" frente a

50

;bn= Cn G



7. ARRANQUE DE MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS

Ya se ha visto como, al arranque, el motor asincrónico absorbe fuertes intensidades de corriente de la red a causa de la gran diferencia de velocidad entre el C.M.G. de estator y rotor. Fig. 100

Estas fuertes intensidades de corriente que se manifiestan al arranque (4 a 8 veces la corriente nominal), además de influir sobre el tiempo de vida del mismo motor, puede crear inconvenientes en el funcionamiento de las demás máquinas eléctricas a causa de las fuertes caidas de tensión en la línea. Por esta razón a menudo es necesario limitar la "corriente de arranque".

Fig. 101

Los vatímetros en conexión Aron permiten la media de la potencia absorbida por el motor. Los valores leidos y calculados se reportan en la Tabla 12:

Tabla 12 FRENO G b N (Kg) (m)

MOTOR ASINCRÓNICO

C V I Wa Wb (Kgm) (V) (A) (W) (W)

Pa = Wa + Wb) (W)

1 2 3 4 5

N r.p.m

Para lograr reducir la corriente de arranque, se pueden emplear dos sistemas:

a) Reducir la tensión de alimentación. Utilizando la ley de Ohm, se logra reducir la corriente absorbida. Este sistema de arranque se emplea en los motores asincrónicos trifásicos con rotor en cortocircuito (estos motores se llaman también de "jaula de ardilla").

P (W)

b) Reducir las corrientes en el rotor. De tal manera, se reduce el campo magnético de rotor y por ende su efecto "debilitante" sobre el campo magnético giratorio de estator con la consecuente disminución de la corriente abosrbida (no debemos olvidar que el debilitamiento del C.M.G. por parte del campo magnético de rotor, es la causa de las elevadas corrientes absorbidas por los embobinados estatóricos). Este sistema de arranque se emplea en los motores asincrónicos trifásicos con rotores embobinados (ver arranque de motores asincrónicos de anillos rozantes).

6

N = P/Pa; cos = Pa/


51


7.1 ARRANQUE DE MOTORES CON ROTOR EN CORTOCIRCUITO Para motores de pequeña potencia (2 a 3 kW) es posible efectuar el arranque sin emplear ninguno de los distintos sistemas de arranque. En la práctica se realiza lo que se llama un "arranque directo" (Fig. 103) alimentando directamente el motor con su tensión nominal.

Fig. 104 Fig. 103

En los motores asincrónicos con rotor en cortocircuito de mediana y gran potencia es necesario, sin embargo, reducir la tensión de alimentación durante la fase de arranque. Es necesario recordar que una reducción de la tensión de alimentación produce una reducción inevitable del "par" al arranque: esto significa que el motor no podrá arrancar si, sobre su eje, se le aplica una carga superior al par que el motor puede desarrollar en la fase de arranque.

Resulta evidente que los motores que se pueden arrancar con este sistema deben poder funcionar, a régimen, con los embobinados estatóricos conectados en triángulo. Ejemplo: disponiendo de una línea trifásica a 380 V es posible arrancar un motor 380/660 V con el Y sistema ∆ , pero no es posible arrancar con el mismo sistema un motor 220/380 V. b) Arranque por medio de autotransformador.

Los sistemas de arranque a tensión reducida son: a) Arranque estrella-triángulo (lD) Durante la fase de arranque los embobinados estatóricos se encuentran conectados en estrella: los circuitos de cada fase estarán realmente alimentados con una tensión que será 1.73 veces más pequeña que la nominal. Alcanzada cierta velocidad por parte del rotor, se puede pasar, por medio de dispositivos manuales o automáticos, a la conexión a triángulo de los embobinados estatóricos (Fig. 104).

Fig. 105 Durante la fase de arranque el motor se encuentra alimentado por el secundario de un autotransformador de tomas múltiples (Fig. 105).

52



En la figura 105, el autotransformador tiene una sola toma intermedida, generalmente esta clase de autotransformadores tienen dos o tres tomas intermedidas. En el momento del arranque los embobinados estatóricos estarán alimentados con la tensión reducida producida por el autotransformador. Superado el momento crítico del arranque se abre el interruptor A y se cierra el interruptor M; de esta manera el motor queda alimentado con la tensión nominal. c) Arranque con impedancias (generalmente resistencias).

estatóricas

Tales resistencias (reóstato estatórico) se encuentran conectadas en serie a los embobinados del estator (Fig. 106). En el momento del arranque, la caida de tensión sobre el reóstato estatórico, hará que la tensión aplicada al motor sea más baja de la nominal.

7.2 ARRANQUE DE MOTORES ASINCRÓNICOS DE ANILLOS ROZANTES Otro sistema para reducir la corriente al arranque es la de limitar la corriente inducida que circula en el rotor. Para poder limitar estas corrientes rotóricas es necesario disponer de motores donde sea posible variar externamente las características eléctricas del circuito de rotor. Con este propósito se construyen motores asincrónicos, cuyo rotor está embobinado con un devanado trifásico y que se llaman motores asincrónicos de anillos rozantes. En el rotor de estos motores se encuentran normalmente tres embobinados, cuyos ejes están distanciados entre sí del mismo ángulo que los embobinados de estator (Fig. 107). Estos tres embobinados están conectados en Y estrella ( ) y las puntas libres están conectadas a tres anillos aislados entre sí y fijados al eje del motor; sobre dichos anillos se apoyan tres escobillas que permiten la conexión entre los embobinados rotóricos y la resistencia externa (reóstato de arranque). En realidad, para disminuir las corrientes rotóricas, es necesario aumentar el va lor de la resistencia de los embobinados rotóricos: tal objeto se logra conectando los embobinados rotóricos (por medio del sistema escobillas-anillos) a las resistencias externas (reóstato de arranque)

Fig. 106

Una vez puesto en movimiento el rotor, se van disminuyendo en forma progresiva las resistencias estatóricas y por ende las relativas caidas de te ns ió n. En el mo me nt o qu e se ci er ra el interruptor I, las resistencias estatóricas estarán completamente excluidas del circuito de alimentación y el motor se encontrará alimentado con la tensión nominal.

Fig. 107 La diferencia entre motores con rotor a jaula de ardilla y motores de anillos rozantes es que en estos últimos es posible variar, externamente, las características resistivas del circuito rotórico, cosa que no es posible en los motores a jaula.


53


están completamente excluídas (resistencia del reóstato igual a cero y rotor con los embobinados en cortocircuito).

Fig. 108 Pero, variando la resistencia rotórica en la fase de arranque no se obtiene solamente la ventaja de reducir la corriente de arranque. Observaciones experimentales, en realidad, han demostrado que las características mecánicas de un motor asincrónico varían al variar la resistencia de los embobinados rotóricos. (Fig. 108).

Fig. 109

7.3 VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD Más precisamente, aumentando la resistencia rotórica el par máximo es obtenido por una velocidad del rotor más baja (el par máximo de obtiene por velocidad del rotor próximas a la condiciones de arranque). Conectado el reóstato de arranque al circuito rotórico, se logra reducir la corriente al arranque a valores del orden de 1.2 a 2 veces la corriente nominal y se obtiene pares de arranque del orden de 1 a 2 veces al par nominal. Arranque por medio de resistencias rotóricas. Según se ve en el esquema (Fig. 109) los embobinados estatóricos están alimentados con la tensión nominal, pero la corriente inducida de rotor viene reducida por medio del reóstato de arranque. Las resistencias del reóstato (conectadas en serie al embobinado rotórico) DEBEN ESTAR COMPLETAMENTE CONECTADAS EN LA FASE DE ARRANQUE. Al disminuir el valor de la resistencia del reóstato, la velocidad aumenta hasta alcanzar la velocidad de régimen, cuando las resistencias del reóstato

54

A pesar de las pequeñas variaciones de velocidad debidas a las variaciones de carga aplicada, la ve lo ci da d de un mo to r as in cr ón ic o pu ed e considerarse "constante". Sin embargo, dentro de límites bastante estrechos, es posible efectuar regulaciones de velocidad de dichos motores. Evidentemente, los sistemas de regulación de velocidad serán distintos según el tipo de mtor asincrónico.

7.4 VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD EN LOS MOTORES DE JAULA DE ARDILLA En los motores asincrónicos con rotor en cortocircuito la regulación de la velocidad se reduce a una variación de la "velocidad de sincronismo". Recordemos que la velocidad de sincronismo está definida por la relación:

Ns =

60 x f p



donde f y p son respectivamente la frecuencia de la tensión de alimentación y el número de pares de polos del motor.

p/2p; en realidad, no se trata propiamente de una regulación de velocidad, sino más bien, del paso de una velocidad de sincronismo a otra.

Resulta evidente, entonces, que para variar la velocidad de un motor con rotor en cortocircuito se debe intervenir: a) Sobre la frecuencia de la línea de alimentación. b) Sobre el número de polos. Variación de frecuencia: La variación obtenida por variación de la frecuencia se puede lograr alimentando el motor con su propio alternador, o bien, por medio de las máquinas especiales como los convertidores de frecuencia. Puesto que de tal manera es posible variar la frecuencia dentro de límites bastante extensos se podrá obtener diferentes velocidades del motor prácticamente independiente de la carga aplicada; sin embargo el alto costo de la instalación limita su empleo a casos muy especiales. Variación de velocidad: La variación de la velocidad obtenida por variación del número de polos, se puede lograr colocando en el estator dos o más devanados, cada uno de los cuales está embobinado para un número diferente de polos. Estos motores de 2 polaridades (dos velocidades) con 2 devanados distintos y sobrepuestos no presentan ninguna particularidad constructiva, más bien resultan más simples y racionales. A pesar del óptimo funcionamiento a las dos velocidades, estos motores son muy poco empleados pues su fabricación implica costos relativamente altos. Mucho más económico y más empleado es el sistema que consiste en la realización de un devanado estatórico capaz de modificar el número de polos por simple conmutación externa del sistema de alimentación. Con este sistema se obtienen normalmente variaciones de polos que están en la relación

Fig. 110

La Fig. 110 representa el esquema lineal de una fase de un motor trifásico. Los dos grupos de bobinas están conectados de manera normal, es decir, formando cuatro polos de signos alternados. Admitiendo una frecuencia de 60 Hz, el motor girará a una velocidad ligeramente inferior a 1800 rpm. Conectando ahora los dos grupos en paralelo (conexión doble estrella), en un grupo el sentido de la corriente se invertirá y se formarán entonces la mitad de los polos que se forman en la conexión precedente (a triángulo); el motor tendrá, por lo tanto, dos polos y girará a una velocidad próxima a 3600 rpm. Los motores trifásicos que utilizan el principio de los polos consecuentes para conseguir, con un solo devanado, dos velocidades distintas de régimen, se conectan de diferente manera según que se desee o no mantener constante la potencia a ambas velocidades.


55


Los embobinados de dos polaridades se realizan generalmente generalme nte de tres maneras maneras distintas: distintas: 1) Con cone conexión xión a triángu triángulo lo para para el el funcion funcionamien amiento to a la mayor polaridad (2p polos-velocidad menor) y a doble estrella a la menor polaridad (p polos velocidad mayo Fig. 111). 111).

La elección del tipo de conexión no es arbitraria, depende del tipo de servicio del mismo motor. motor. En realidad un embobinado con conexión "triángulo/doble estrella (2p/p polos)" se llama para pa ra funcionamiento a potencia variable ya que, a la polaridad mayor (menor velocidad) se obtiene una reducción de potencia (Fig. 113). La conexión "doble estrella (2p polos) /triángulo (p polos)" se llama por el contrario, para funcionamiento a potencia potencia constante, constante, ya que se puede obtener prácticamente la misma potencia en ambas velocidades (Fig. 114).

Fig. 111

2) Con conex conexión ión a doble doble estrel estrella la a la mayor mayor polarid polaridad ad (2p polos - velocidad menor) y a triángulo a la menor polaridad (p polos - velocidad mayor) (Fig. 112) 3) Con con conexi exión ón a estre estrella lla a la mayo mayorr polarid polaridad ad (2p polos-velocidad menor) y a doble estrella a la menor polaridad (p polos-velocidad mayor)

Fig. 112

56



Fig. 113

Fig. 114

R E PA R A C I Ó N D E M O T O R E S A S I N C R Ó N I C O S

57


La conexión estrella/doble estrella es muy poco empleada puesto que a la velocidad más baja la potencia resulta muy reducida. Generalmente los motores de dos o más velocidades llevan un rotor de jaula de ardilla, pués este funciona indiferentemente para cualquier polaridad del estator (el número de polos del rotor a jaula es el mismo del campo magnético giratorio de estator). En los devanados de dos polaridades (dos velocidades) las conexiones entre las bobinas de cada fase deben permitir partir cada fase en dos mitades perfectamente iguales y simétricas. El punto de conexión que corresponde a la mitad de cada fase, debe conectarse oportunamente al tablero de bornes del motor (Fig. 115)

Geralmente estos embobinados para dos velocidades resultan más exactos para la mayor polaridad (velocidad menor) y más aproximados para la menor (velocidad mayor). Como hemos visto, también se puede obtener un motor de doble velocidad, disponiendo en el mismo dos embobinados independientes con distinto número de polos. Si uno de los dos embobinados independientes del motor está hecho para funcionar a dos velocidades (por simple conmutación externa de las conexiones), es evidente que dicho motor podrá funcionar a tres velocidades distintas. Si ambos embobinados son son de "dos velocidades" el motor podrá funcionar a cuatro velocidades distintas.

7.5 VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD VELOCIDAD EN LOS MOTORES DE ANILLOS ROZANTES En los motores asincrónicos con rotor embobinado, la regulación de la velocidad puede ser obtenida a través de: a) Re Resi sist sten enci cias as retó retóri rica cas. s. b) Co Cone nexi xión ón en en "cas "casca cada da". ". Resistencias rotóricas Del análisis de las características mecánicas de un motor asincrónico de anillos rozantes se entiende inmediatamente como será posible, por un mismo par motor desarrollado, disminuir la velocidad de rotación, rot ación, aumentando, por medio med io de reóstato de arranque, la resistencia del circuito rotórico (Fig. 116).

Fig.115 Con la conexión a triángulo (o a estrella) las dos mitades de cada fase se encuentran conectadas en serie, mientras que en la conexión a doble estrella, las dos mitades se encuentran conectadas en paralelo. En la fig. 115 se puede observar que alimentando X, Y,, y Z y dejando libre H, Y H, V y W se obtiene obtiene la conexión a triángulo, mientras que alimentando el embobinado en U, V y W y cortocircuitando X, Y y Z se obtiene el funcionamiento en doble estrella.

58


Fig. 116


Este método para la regulación de la velocidad se emplea dentro de límites reducidos (0.8 a 1 veces la velocidad nominal) y por tiempos relativamente cortos, en cuanto a una reducción de la velocidad corresponde una disminución proporcional de la potencia a causa de las pérdidas por efecto joule en las resistencias del reóstato. Conexión en cascada También la conexión en "cascada" no representa una regulación de la velocidad sino el paso de una velocidad de sincronismo a otra. Tal sistema se obtiene uniendo mecánicamente los ejes de dos motores asincrónicos de anillos rozantes y alimentando el estator del primer motor con la tensión de línea y el estator del segundo motor con la tensión inducida en el rotor del primero; el rotor del segundo motor está conectado al reóstato de arranque (Fig. 117).

En general se puede decir que, si disponemos de dos motores asincrónicos de anillos rozantes que tienen un número de par de polos igual a D1 y D2, y conectados de manera que puedan funcionar indiferentemente conectándolos en "cascada", se pueden obtener tres velocidades de sincronismo: N1s = 60 f P1

N2s = 60 f P2

N3s =

60 f P1 + p2

NOTA El cambio del sentido de rotación (cambio de giro) de un motor asincrónico, se obtiene modificando el sentido de rotación del campo magnético gi ratorio de esta tor. Este ca mbio se logr a invirtiendo oportunamente dos conductores de la línea de alimentación del motor, por medio de sistemas externos apropiados de commutación (Fig. 118).

Fig. 117 De esa forma se puede demostrar que la velocidad de sincronismo del grupo es igual a: Fig. 118 Ns

= 60 f n1 + p2

Esto significa que la velocidad de sincronismo de un grupo constituido de dos motores asincrónicos de anillos rozantes, conectados en "cascada", coincide con la velocidad de un único motor que tenga un número de polos igual a la suma del número de polos de los dos motores. Así, si los dos motores son idénticos, la velocidad del grupo será la mitad de la velocidad de cada uno de los motores.


59


8. AVERIAS MÁS FRECUENTES EN LOS MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS Y REPARACIÓN DE LAS MISMAS

Tabla 13 r

r

;

ci

u s a

n

; y

u

ot n

s a

er e

e

al at tr b

e ot

e d

s

N

e ;r m

o

A E e

s u

p

ot

a

d

e

r

e

s

d

o

n(

ai

ot

e o

ÓI C A P

o

er m

al

a

ol

C

d ot

s

T

et

n

s

ói

e

E

or

bi

al

.s

r a b

s

o

d

t or

s o

c m o C

L

L -

-

s

e iós

n

e o

ot

r n

v

a y

er

p

c

oí

. a

ar

lar

d

ni t

us

o

n o

ai

ni

u o

n s

la

al

mi

al b

la

r

t icf e

o

o

n

la

t

al

t

y

la

n c

a

t n

n C

c

e

e o

ní ni

di q

r

r

a r

a

r

o d es

.s s

di

A S

m a

af

U

e

ni

á

A

ot

m

es

a

r a

C

m o

ur n

et . 2

c e

r

or

at g

ot

p

a a

di

o b

ni

p m

il

b

r

a

E

z

s r

ol

ur t et e in R . 3

o d

.s c

d

4

a

a gr

a c

ni t

o

s c

et b

j

a b

o o

er m o

o .

.

ni

e 5

.

C

e

b

r in

.

a

o

et

n

x

ri

o m

e

i

ur

s

ó d

. 1

s u

e U

r

s

d

m

L

vi

n

a

a

a e

o or

m

.s

d id

A

c bi

. ot

e

in U

L

.

s n

d

o

at af

e

et

r d

p

c

n

s

e

l

la

m(

et e

p

izl s

.)

r

ot

o

r

ar

r

a

il

ar

n

n

c

e icf

o

ur b

s

o

e

a

r

r

ót

ot

m

b

o

a

a

l

e

m

or

je d

ci

n

r

a

.

lo

d

p

al

e

l

m

n

s

. a

u

e

a cs

C

o a

a

v

e

o

o

a d

d

e

n n

o

al

o l

r il o

o

m ot

t ol

r r

al

.

e

al

.s t

d

aí li

r or

us A

y c

l

c u

p

a

or

C

di c

x

gr e

b

ai

or

e

a

af

ol

or

l

m

er .

u

al

e

a

b

os

d

r

s

n

es

ni

o

o

p

s

r

y

r

di

a

at

ol s

a

c

or

a

s

e

p

g

er

a

ar

al

c n

r

n

o r

u

r

di

di s

o p

d

a a

er

c

c

i

h

lol

d

o

uf n

at

c lm

s

n

t n

c

a u

el al

D

ot

o

n

at

d a

)s

f(

e

.s ót

c

i n

ci

joi

ol

d

at

a

ot

d d

c

e

s

c

e

n

e

,s

y

e

s

r

s

s

l

ol

et

n

s e

ni

o

e

t

s b

s

:r

e

ar

m

b

b

E

ó

v si

et

C

a

c ni

o

ÓI

lei

er

et

r

N

d

cs

al

n

r

Y

icf

s d

nr

R

b

li )s

e

l

R

ó

c

e d

g

e

ei al

l

at

n

la

n

r

p

r

d

o

ar .r

l a

gr

a c

at q

e

ai

C 6

S 7

a c n ar

AÍ r a

R o

E n

V r

A ot o m l E

60


or


n

cr s

fu

s e

et

n

bi

el

s s

ot

ot

ói r. ot al o

d d

d

a a

n

c m

c

ia d

e ie

c

a e

e et

s ivs

e

s

ói

A

e

io

R

al

d

e

t

o

c

o

n

P

A

ar

n

ms e

x

io

q n

la

x is

C R E

m

ci

o

ifr

s m

n n

v or

al

r

e s

x

n

o

c s

b

o

nr e

e

;

m

iós

al

gr

n

l

e d

ói

n

n

y

e

or

e

iós e

et

; d

c

a n

ói

e

r n t et n e c d s ol

e

e s

at

s c

iml

ilt

s e

a

al

d v a o ol

al a

a

e

m

o C

V

e

á

C

o

m

u

la

ir

n

n

ní

t

u c al n

ol

or d

o

e t n

es C

n

e o

n

e

t r

p

t

q s

l

q

n

er

ni b or

icf

u

e et

e or

n

f

r

a

ni

or

ol ur

r

r

r

p

d

u

r

et al

ol

s

ol s

p

u

oj

.s

ot

a

zi

ol

s n

a

ot n er

e ol

j v

s .s n

er o

ni

ol ió

ar

a

d

n

d et

er

c

o

e ;s

n

t

la o

D

t

aí

n

E

er

al

ol

T

al

c

e s

s

o ci

s c

c ot

c

o

a

e

á

n

E

b

n

a

si

C

o

n ;r

n

t

C

r

ar

r

et

ÓI

t x

a

or

N

e

s

s u

a

Y

y or

n

al

lo la

h

r

s

e a

.

a

x y

s

n r

a

s

il

nr

e n

ol icf

x n

s

s

m

ÓI

d n

a e

e

e

l

c

N

c d

o

á et

o

id a

nr

r e

ci s

c

ot

a

e

i ol

s

l

u

.r

e m

i

C

y

o

. n c

b ai

at

o si

s

ot

l

.s

m

ei

.

ci n

d s

a

ai

ja iml

A

a

S a

U

b o ai

a

e

er

d

A

a

d

C

n

vi

d

s ói

á

s e

e

e

n

e

n T

d

x

.

. 1

2

T

F .

. 1

2

c r

ar

icf r n

i

o

m

uf

n

u m

e

d

r

p

ut

al

n

u

c al

aj

ict p R

E(

s al

a

er os

n

t

lol

f

e

a

i n

s

n

c

es

.)

si

ot

c

di

a

d ni

n v

m o

a

e

o

e

e n

u

et n

s

c ni

e c

ai n

.s

dl er

ei

s

u u

a

b

in

u

l a

er

r o

ol m

v

m n

. 3

o d

a

n r

ot c

ot a

m

or m

a

E

p

o o l

c

ot

u

ar

d

et

a

l

ot

os

n

A

n

d

a

m

or

d n

p u

V

a ar

et

ef

ior

ót e

et

r

e

ei

n

at

r

o l

E

e

p ar

r

ci

y

al

s fe

a

a

r at

a

R

d

c e

e

v

at d

AÍ

n

la o

n o u

e

dr

r r

n

u .)

oi

c

m E

igr

o

s c

c m

m

ni

áf io

ói

a

y

or

;

al

e

ol

et il

n

a

n

n s

a

a

,

a

n ics

ut

o

s

l

la

a c

o

al

u

o

o b

n ei

m

as ,

a

ot

n

m r

d E(

e

s

ur e

e

et

ar

l

n .

á

di

n

c e

s d

o a

s n

e

aj

ói

gr

e

o c E

l al


61


,l

s

o v

c

ai

i

ts

c

oi

r

o

c

a

n

ol

.

et p

n

m

át

;

n

e

ni s a ói

gr

a

.r

N

ot o

o

ÓI m

m e

e

iml s

e nr n

l

A

d

a

a nr

P

et

ói s

e et n e

et

E R e

N n

s e oi

ÓI C

e

E

c

e

q o

d

o c

al

o al

c

a e

et h

a

ei d

o é

al

et

et al

b al r

al t

or o

o

e D

e

ic

a

e

u

s

e n

q ot n

ei c

at

d o

m s

bi

i

mi o

at

S

m

e

c

e v

q d

n

e

et s

e

l

el i a

e

a S

c

E

al m .

e

ul

n

e

c

n

it

si

x e o

d

d

A

e

S

a

ot e

ei x

a

ivs

s

n

U

e

C

s

s e n ói

e

n c

o

al o

n

ói s n et

a et

. at a a L

.

. 1

2

AÍ n

at

E c

e

n

et

. l

R ei a

V

m o

s

A

r

aj

gr b C

n .

.

n

a a

a l

L

io

n

u 4

5

.

V

r

ol

o g n

m n

C

o

a t

or ar

mr

e o

n e

m

ar C

D

ar

ói

lo

x

n

e

g

ot

.

.

ef n

cr

e

l

l

m

ot i

o

c

f

e

r

ei

or s

a

m .)

e c

oi

e

las

ps er

iár t

ts

o uf

e

D

ur

a

u c

.s r

i

a . 7

x e


l

8

ot

9

.

ni et

at e

os n

ior s

E

ei et

r

m e

.

C

a o

ps

n E(

c ot

ar

ot

d

r

i

e ol

or i

ot

al n

6

u

s

c ot

u

.

s

at

as

d

e

l o

e d

et C

t n

e

c E

as u

n

e l

a

h

vi m

r es

al

a ot

l

e m

n

g

ni

m F

3

e

e

c

t n

ió áf

r

n t

rt

a

et

ics

e

c

er

d

n

m

m

or

.

d l

c

n

A

a o

a

y

e

m

.

ot

l

r

e

o

a a

o o

r

y izl

a s

e

l d

al

e

us

a

.l ni

e d

e

v

s

it

u

M

n

o e

m

ps n

ri

di

ot

n

if

ut e

a

o

o

m

d

r e

d

e

m

a

r u

s a

al

r

e

r

a

s

d

n

ri

s

c

e

s

ef

c

s o

n ai

e

al

x e

d ai

ol

si

ci

o d

ot

e

m (

fa

s et

n

ot

uf

s

c

o p

o

e

r

s a

es

c

o

el s

n

et d

c oi

n

el n

v

e

ói uf

er ,s

inj

n

it

lé n

e

r

m

e

al

c

al

n

d

ai

s

c ét

ei e

s

al

e

l

g

o

n io

et

d

et

n mr

ci

e m

p

or

e

.

e

o

ei

d

n

c

a

b

.s

a

o

io

l

os

e

n m

a

m

w

le

oi

e n

ot

ri

m

.)

es o

ps C

er ot

ei

d

r l

r

u t

n

át

d e

s

b

l

aí

u

c

al or

c s

e

r

a

rr

o

h m

n

n

n

o

p

r

u r

e

b

x

a ot

ar

s

s

ói

r et

os

rr

a

s

al d

o

ói

m

,s ot

.r

n

et

p

at

v o

os

b

a

n

n

o

b e

a

si nr

q

lo

a

s

d

al

m

os

e

c o

n

n n

62

e

ol

g

e

l e

a

a

br

y

o

os

e

t

y

C

id

br

ar id

al

D

d

e

a

s

E

y

or

s

T

ár :

n

n

C

ut

m

vl

di br

u o

n

a n

br

r

; ot

ár

ol

d

ei

or

uf u

o

e

ot

os is

a

n

c

a d

n

p

v

x

r

o

es

u

x

,s

o n

oi

in

c

et

ml la

e

r

c

.r o

e

e

p

p

a

vr

e a

rr

o

r

mr

ei

n

in

or

n

m

et

r

et ol

et

n

at

as

d

e

x

Y

es

u

n

al n

c r

s

x

e

e

et

e

o

n er

m

ei

u

d

d s

A

m u

a

d

R

n

ier

o c

l

C

id ur

ri

y

e d

ar et

v

e

p

c

á

n

o

al n

r

al

mi

at

ot

oi

c c

c

s

a l

mi

u

l

s

a

a

n

u

ie

c

d

a

n

n

p

l ar

e at

or

c ot

d

a

e

or

S

n

l

la u

et

ír

al

.r

u ci

o

.

e

e e

es

s

n

n a

d

e

j c

o

n

di


9. REBOBINADO DE UN MOTOR TRIFASICO

a) Toma de datos y dibujo del esquema del embobinado;

Al recibir un motor para su reparación es preciso

b) Extracción del embobinado antiguo;

ejecutar una serie de pruebas y verificaciones a manera

c) Aislamiento de las ranuras estatóricas;

de poder determinar cuál o cuáles de sus partes deben

d) Confección de las bobinas;

ser reparadas o sustituídas.

e) Colocación de las bobinas en las ranuras; f)

Conexión de las bobinas entre sí;

El primer paso es la toma de datos generales para lo cual

g) Verificación y pruebas del nuevo devanado;

se da un modelo de Tabla en la página 64 (Tabla 14).

h) Secado a impregnación.

La primera verificación de tipo eléctrico que se hace

9.1 TOMA DE DATOS

es la medida de la resistencia de aislamiento (con el megaohmetro), al fin de detectar eventuales

Los datos más importantes que deben anotarse

desperfectos de aislamiento entre las bobinas y entre

son los siguientes: los que figuran en la placa de

éstas y las partes metálicas del motor. Después se

características del motor, el número de ranuras

comprueba la continuidad eléctrica de los circuitos de

estatóricas, el número de bobinas, la clase de

cada fase para detectar la existencia de eventuales

conexión entre bobinas, el número de espiras de

interrupciones en las bobinas.

cada bobina, la forma y las dimensiones de cada bobina, el paso, la clase de aislamiento empleado

Verificado que el rotor puede girar libremente dentro

en las ranuras, la sección (o calibre) del alambre

del estator, se pasará a controlar el estado de los

magneto.

cojinetes y de las diferentes partes mecánicas del motor.

Estos datos deben ser los más completos y claros posibles, con el objeto de que pueda procederse

Una vez desarmado el motor se verificará con el

al rebobinado del motor sin pérdida de tiempo.

growler la existencia de cortocircuitos entre espiras en las ranuras estatóricas o de interrupciones en la

El mejor procedimiento es reunirlos en una hoja

jaula del rotor.

de datos como la que se expone en la Tabla 14.

Si resulta que el desperfecto es de tipo eléctrico (por

Es oportuno, sobre todo cuando el embobinador

ejemplo motor con devanado quemado) y que la

no tiene mucha experiencia, acompañar la hoja

reparación consiste en el rebobinado del motor, se

de datos del motor con los esquemas relativos al

pasará a tomar los datos completos del motor

embobinado del motor.

anotando la reparación que se tiene que hacer en base a las pruebas realizadas. En realidad el rebobinado de un motor trifásico comprende varias operaciones independientes que son:


63


_ _

_

_

_

_ _

_

_

_

_ _

_

_

_

_ _

_

_

_

_ _ _

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_ _ _ _ M o R

T

o

_

_

s

o

_

_

it

d E

N

M

V

o

lt

ol

o

d

ei S

e

s

r

ol

_

_ _

_

_

e

e

e

_

. .

.

_

_ o

o

N

_

a

g

ur

p n

_

o

x

e

_

n

.

_

C

_

_

_

_

_

_

_ _

_

_

_

_

_

_

_

ói _

e

_

_

s

_ _

il _

_ _

_ _

_

_

P

_

b

_

_

_

_

s e _

_ _

c _ u

_ cr

er P

m

H

F

s

.

T

C

m A

F

b _

_

_

_ _

_

_

T _

_

_

_ _

_ _

a

_

_

_

_

_

_

_

_

_ _

_

_ _

_ _ _

_

_

_

A

_

B A T _

_ _ _ _ _ _

_

_

_

_ ió c l

_ _ _

_

O

_ m

_ _ _

N

_

E

_

c

_ _

D

e

g e

t

_ _ _ N

_

_

O

e _

d _

h

_

a _

c

a b ar T

_

_

_ _

_ _

bi

_

_ _

e

r

a p ar

d

o h

oi

F

e

e

n F

_

e

p

b

M o

M

a R

P

r

o ni e

r r

o

a

is

b

M

T

ar

c H

A

b

al

B

ia t


_

_

_

_

_

_

_

_

_

_ _

_ _

_

_

_ _

_

_

_

p c

a e

m

_

_ e a

O

_

_

_ _ _

_

_ _

_

_ _ _

ar

a

_ _ e

ej a

_

b

l _ at

o s

d

el c

h

et

o

F

M

M

o T la

ai

d r

ot b

n a

e

_

_

b

_

_ _

_

t

_

_

a

_

_ _

_

or m

_

_ le

_

_ _

d

_

_

_

_

s

_ _

d

_

_

_

o

_

_ _

a

b C

_

_

_

_

_

o

ar a

_

_

_ _

_

r C

_

_

_

_

b

o

a

r

cr

b

a

. a

A

ot

_

a T

N

oj

_

c

a

o el

in

o

_

g

.

jo

c

_

_

_

_ _

s

_ s

Q _

_

_

ni

. Q

_

_

j

in d

a

_ _

ar

u

_

_

el E

_

e

a

. Q

_

_

ot

c

_

_

.

_

_ _

_

_

_

e

s

_

_

_

_

r

_ di

_

_

ot

o

_ _

_

_

s

_ _

_

_

_ _

ef

_

_

_ _

_

_

s

_

c

_ _

_

et

_ _

ut _

_

_ _

_

_

_

_

_ _

_ _

_

_

_

_

_

_

_

_ _

_

_ _

_ _

a

_

r

v c

_

c m

a

_

_ _

_

_

_

_

_ _

_

_ _ _

_

_ _

_ _

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_ _

_ _

r

_ _

_

e

_

_ _

_

e

_

_

_

_

_

_

_ _

_

di

_

R

jo

_

n

_ o

_

_

_

_

_

_

_

_ _

_ _

_

_

_

er c

_.

R

o

_

p

_

_

_

S

_

_ _

_ _

_

_

_

_ _

_

e

s _

a

_

:

_

_

_

_ _

_

_

_ _

_

_

_ _

_

_

_

_

_ _

ier

_

_

C

_

N C

_ _

p

_

.V

_

ió

_

_ _

or n

_

_

_ E

_

_

_.

_

_

_

_

_ _

e

o

_ T

t

_ .

_

m

_ _

_

_ _

a

_

_ _

_

_ _

_

_ di

_

él

_

m

_

_

b

_

_ _

_

_

_

_

_

_

_ a

_ _

_

n

_ e

_ _

_

B _

_

_ _

D

C

_

o

Q

. _

_

_ _

b

_ _

E _

_ i

_

of

_

er

F

_

n

_

ei

_

v

_

n

_

b

o

_ _

c

H

ío

_

te

A

_

_

ai

_

_ _

r

_

_

_

n _

_ a

ni

_

_

_

la

a _

e

_ ej

C

_

_

_ _

_

_

_

_

_

_

_ _

_ o

_ _

_ _

el

_ _

_ _

_

r

_

_ _

c

_ _

_

_ _

_

_ _

_ ot

_ _

_

r

_ n

_

_

D

o

_

_

E

_

c

_

_

_

T

_ _

_

in

_ _

_ _

_

v

_

_ _

pi

_ _

_

_

o o

_

_

u

_ _

_

c

_ _

_ _

_

tl _

_

_

_

_

_

_

d

_

_

_

N

m

_

_

_

_

r

s

ei _

_ _

_

_

_

o

_

_

_

ot

_

_

_

_

. oi

_

_

R

_

n

_

_

_

d

_

_

_

_

_

_ _

_ _

_

_ _

a

_ _

_

_ _

_ _

_

_

_

_

_

_ _

_

_ _

_

T

_

_

_ _

B

_

_

_

_ _

J

ar o

_

_

_

b

a

_

_

_

_ _

b

_

_ _

oj

_

_

_

_

_

_

_

_

ni

a

_

_

_ _

a

a

_

_ _

_

_ _

O

_

_

_

_

_

_ _

_

_

c s

T

_

_ _

_

_

a

o a N

P

gr

m o

a

C

a

p

d

p a

e

e e

a

o

ñ

s e

cr

c

a M

a p

_

_

_

o

b

ior

p s

d

d

_

_ a

o

r

o

s

.

_

e

l

_

s

e

a

b

in _

a

n

g

_ _

_ _

_

o

_ _

h

a

_

_ ai

_

ot

_

s

d

ur

_ _

_ _

e

p loi

_

_

_

r

_

o

s

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_ _

l

N

R _

_ b

o

v _

_

e

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

e

_ _

d o

_

_

_

_

_

_ _

_

_

_

o

_ _

_

_

_

_ _

_ _

_

_

_ _

_ _

_

_ _

_ _

_

_ _

_ _

_

_ _

_ _

_

_ _

_ _

_

_

áf

_ _

_

_

M

_ _

_

_

si

a

d

_

o

_

_ _

s

_

o _

_

_ _

_ _

ni

_

_

_

d _

_

N

p

o

_

_ _

_ _

_ _

o

:r

_

_

d

_ _ _

_ _

_

d

_

_

_ _

_ _

_

_

p

o

_

_

e

_ _

_

_

ci

CI

_

_

_

s

64

_

ar

oi

pi P

_

_ _

s

_

p

_

e

i

s

n

_

lo _

_

u

_ _

_

ar

_

_ _

_

ar

_

_ _

_

al

_

_

_

_

_

_

_ s

_

_

_

s

_

_ _

_

_

_

_

_ _

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_ _

_

_

_ _

_ _

_

_

_

_ _

_ _

_

_

_

_ _

_

_

_

_

_ _

_

_

_

_ _

_

_

_

_ _

_

_

_

_ _

_

_

_

_ _

_

1

_

_ _

_

_

_ _

4

_

_

s

a E

m C

o


9.2 EXTRACCIÓN DEL EMBOBINADO ANTIGUO En el transcurso de esta operación pueden tomarse los datos restantes necesarios para el rebobinado. Antes de extraer el embobinado estatórico de las ranuras es preciso determinar y anotar el tipo de conexiones internas y externas. Los motores trifásicos están normalmente previstos para trabajar a una, dos o más tensiones de servicio y para girar a una o más velocidades de régimen, lo cual exige una gran variedad de conexiones (en triángulo, en estrella, en serie, en parlelo y todas las combinaciones posibles entre éstas). Los motores de gran tamaño tienen las ranuras estatóricas abiertas (Fig. 119 a); para extraer el embobinado de los mismos es suficiente quitar las cuñas que cierran las ranuras e ir sacando las bobinas una tras otra.

Fig. 120 Se conservará intacta una de las bobinas extraídas, a fin de que su forma y dimensiones sirvan de modelo para la ejecución de las nuevas. Durante la extracción del arrollamiento se procederá a anotar el paso de las bobinas, el número de espiras de cada bobina, el tamaño de las bobinas y el calibre del alambre magneto empleado y la clase de aislamiento.

9.3 AISLAMIENTO DE LAS RANURAS ESTATÓRICAS El aislamiento original será reemplazado por otro de igual calidad y espesor.

9.4 CONFECCIÓN DE LAS BOBINAS Fig. 119

a.

b.

En los motores de pequeño y mediano tamaño las ranuras estatóricas son, por lo contrario, semicerradas (Fig. 119b) lo cual implica una mayor dificultad para la extracción de las bobinas. Puesto que los embobinados han sido sometidos normalmente a un proceso de secado e impregnación, casi siempre es necesario carbonizar previamente el aislamiento que llevan. Esto se efectúa introduciendo el estator en una estufa adecuada y ajustando convenientemente la temperatura de la misma.

La bobinas de los motores trifásicos se realizan siempre con el auxilio de moldes y una vez construídas se colocan en las ranuras correspondientes. Para motores hasta unos 75 HP se emplean bobinas de tipo "madeja", es decir, bobinas en las cuales las espiras quedan dispuestas más bien al azar que en capas. Los motores trifásicos de gran tamaño suelen llevar ranuras abiertas, por cuyo motivo las bobinas se encintan completamente (Fig. 121)

En muchos talleres se cortan todas las bobinas por un lado del estator y luego se extraen por el otro tirándolas, tras haber carbonizado el aislamiento (Fig. 120).


Fig. 121

65


La cinta normalmente empleada a este respecto es la de algodón o de fibra de vidrio dependiendo la calidad del aislante, de la clase de aislamiento del mismo motor. Las bobinas destinadas a motores de tamaño mediano y pequeño, no pueden dejarse completamente encintadas, ya que por estar dichos motores provistos generalmente de ranuras semicerradas, es necesario introducir las espiras de cada bobina una por una en su respectiva ranura. En tal caso se amarran las bobinas para evitar que se deshagan (Fig. 122).

Fig. 124

Esto supone un ahorro de tiempo, ya que evita la necesidad de conectar luego los terminales de las bobinas entre sí. Para determinar el número de grupos de bobinas se multiplican el número de polos por el número de fases del motor. Ejemplo: en un motor trifásico de 4 polos se habrá: 4 polos x 3 fases = 12 grupos de bobinas

Fig.. 122

Para determinar el número de bobinas por grupo, se divide el número total de bobinas del motor por el número de grupos.

Las bobinas pueden realizarse individualmente (Fig. 123 a) o bien por grupos (Fig. 123 b).

Ejemplo: en el caso de un motor con 24 ranuras, embobinado de una capa se hará: 12 bobinas = 1 bobina por grupo 12 grupos Si el motor fuera de doble capa se hará:

b)

a)

24 bobinas =2 bobinas por grupo 12 grupos

Fig.123

La mayoría de los motores llevan un "embobinado por grupos". Con el devanado por grupos se ejecutan varias bobinas consecutivamente (en serie), es decir, sin cortar el conductor entre cada una de ellas (Fig. 124).

66

Es necesario recordar que en los embobinados de una capa el número de bobinas es igual a la mitad del número de ranuras del motor; en el caso de embobinados de dos capas el número de bobinas es igual al número de ranuras.



9.5 COLOCACIÓN DE LAS BOBINAS EN LAS RANURAS En ranuras semicerradas es necesario introducir las espiras de cada bobina una por una (Fig. 125).

sigue de igual manera con las demás bobinas (Fig. 126) hasta que todas las ranuras abarcadas por un paso completo de bobina contengan un lado de cada bobina en su mitad inferior (Fig. 127).

Fig. 125

Es oportuno verificar que todas las espiras quedan alojadas en el interior del aislamiento de la ranura, pues si por descuido con alguna entre éste y el núcleo estatórico, puede originarse un contacto a masa. Seguidamente se empuja dicho lado de bobina hacia el fondo de la ranura hasta que todas sus espiras hayan quedado dispuestas en ella. El otro lado activo de la bobina se deja fuera. En el caso de embobinados de dos capas, cada lado activo de bobina ocupa solamente la mitad de una ranura.

Fig. 127

El segundo lado de cada bobina se deja fuera hasta que el fondo de la ranura que le corresponde ha sido ocupado por el primer lado de otra bobina, a partir de cuyo momento puede colocarse ya en la parte superior de dicha ranura. En la práctica esta operación es una de las últimas que se realizan en el ámbito de la colocación de las bobinas. Cuando las bobinas se realizan por grupos, el embobinador coloca siempre un grupo completo a la vez. Como se puede observar, en los embobinados de dos capas, cada bobina tiene un lado activo en el fondo de una ranura (lado inferior) y el otro lado activo en la parte superior de otra ranura (lado superior), distanciada de la primera un número de ranuras equivalente al paso del embobinado.

Fig. 126 A continuación se coloca un lado de la segunda bobina en la ranura contigua a la primera ya ocupada (esto en caso de embobinado de dos capas; para el embobinado de una capa ya se ha visto cual es el proceso), y se

Puesto que los dos lados activos situados en una misma ranura suelen pertenecer a una fase distinta, es necesario aislarlos convenientemente entre sí. Antes de colocar el lado superior de bobina en cada ranura se pone sobre el lado inferior una tira de material aislante, de espesor comprendido entre 0.25 y 0.4 mm, cortada de modo que se adapte al ancho de la ranura


67


y que sobresalga unos 12 mm por ambos extremos de éste. Una vez introducido el lado superior de bobina, se cierra la ranura con una cuña de madera o de fibra, con el objeto de inmovilizar el devanado (Fig. 128).

Fig. 128

La cuña debe sobresalir unos 3 mm por ambos extremos de la ranura. Terminada la colocación de las bobinas se pasa al aislamiento de las "cabezas" y a las demás operaciones de las cuales ya se ha hablado detenidamente en los capítulos anteriores.

68




69


70




71


72




73


74




75


76




77


78




79


80




81


82




83


84




85


86


MOTOR ASINCRÓNICO MONOFÁSICO

UNIDAD III

MOTOR ASINCRÓNICO MONOFÁSICO 1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES MONOFÁSICOS 1.1 EXPERIMENTOS 1er. Experimento: una bobina recorrida por una corriente alterna monofásica genera, en un punto de su eje, un campo magnético alterno o dos "campos giratorios".

Explicación: La bobina A (Fig. 130) recorrida por una corriente monofásica, genera en un punto O de su eje una inducción magnética representada por el vector 0b. El vector inducción 0b se puede considerar como la resultante de dos inducciones OC, OD de valores constantes, que giran alrededor del punto 0 en sentidos contrarios. Por cada "período" de la corriente alterna que recorre la bobina, las inducciones OC y OD hacen un giro completo alrededor del punto 0. Por esta razón resulta evidente que decir: "la bobina A genera en el punto 0 de su eje una inducción alterna" (campo magnético alterno), es la misma cosa que decir: "la bobina A genera en el punto 0 dos inducciones magnéticas (campos magnéticos giratorios) de valor constante que giran en sentidos contrarios con una velocidad de un giro por período de corriente". 2do. Experimento: El uno u otro de estos dos campos magnéticos giratorios pueden mantener en rotación un cilindro de aluminio en movimiento.

Fig. 129

Observaciones: La bobina está dividida en dos partes: A 1, A 2 (Fig. 129) entre las cuales colocamos una aguja de brújula. Una corriente alterna (de preferencia de baja frecuencia) recorre la bobina: la aguja de la brújula se pone en vibración pero no gira. Lancemos la aguja en un sentido cualquiera: la aguja sigue girando. Lancemos la aguja en el sentido contrario: mismo resultado.

Conclusiones: La bobina, recorrida por una corriente monofásica, mantiene en rotación la aguja de la brújula lanzada en un sentido cualquiera. Lo que sucede es que la bobina parece actuar como si estuviera produciendo dos campos magnéticos simultáneos que giran en sentidos contrarios.

Fig. 131

Observaciones: Sustituímos la aguja de la brúja con un cilindro de aluminio (Fig. 131) y alimentamos la bobina con una tensión monofásica. Lancemos el cilindro en un sentido cualquiera: el cilindro sigue girando. Lancemos el cilindro en el sentido contrario: mismo resultado.

Explicación: Como ya se ha visto el "campo magnético alterno" se puede suponer descompuesto en dos "campos magnéticos giratorios", que giran en dos sentidos opuestos. Fig. 130


87


Cuando se alimenta el motor, en el embobinado de arranque circula una corriente fuertemente desfasada con relación a la corriente que circula en el embobinado principal; en estas condiciones se genera un verdadero "campo magnético giratorio" que hace arrancar el motor. Cuando el rotor alcanza una velocidad próxima a la velocidad normal (alrededor del 75% de su velocidad nominal) el embobinado de arranque es desconectado automáticamente de la red por medio de un interruptor centrífugo montado en el interior del motor.

Fig. 132

Como ambos campos rotativos ejercen sobre el cilíndro dos fuerzas iguales pero contrarias, éste no se mueve. Pero si se pone en movimiento el cilindro en un sentido, las corrientes que se inducen en él, hacen que el par en dicho sentido aumente, mientras que el par en el sentido contrario disminuye (Fig. 132). Por lo tanto, el cilindro sigue girando. En otras palabras se ha realizado un pequeño modelo de motor monofásico y se han comprobado dos de sus propiedades: a) El motor monofásico no arranca de por sí solo: para que se ponga en movimiento es necesario lanzarlo. b) El motor monofásico no tiene un sentido de rotación establecido: Sigue girando en el sentido en el cual se ha lanzado. Desde el punto de vista constructivo los motores asincrónicos monofásicos son muy parecidos a los motores asincrónicos trifásicos con rotor a jaula de ardilla: la única diferencia es que el motor monofásico lleva un embobinado estatórico constituído por una única fase; este embobinado se llama "embobinado principal o de trabajo".

1.2 SISTEMAS PARA PROVOCAR DESFASE

Los sistemas empleados para provocar el desfase entre las dos corrientes (la del circuito de arranque y la del circuito de trabajo) caracterizan los diferentes tipos de motor monofásico. Generalmente se emplean los siguientes sistemas: a) Motores con embobinado auxiliar resistivo

El embobinado auxiliar está constituído de conductores con elevada resistencia (generalmente el aumento de resistencia se obtiene empleando conductores de pequeña sección o colocando una resistencia en serie al devanado de arranque); en estas condiciones la corriente que circula en el devanado de arranque, está casi en fase con la tensión, mientras que la corriente en el devanado de trabajo (que es fuertemente inductivo) está mayormente desfasada. Este tipo de motores se emplean cuando no se necesita un "par de arranque" muy fuerte (Fig. 133).

Para que el motor monofásico pueda arrancar por si solo se coloca en el estator un segundo embobinado llamado "auxiliar o de arranque", normalmente desfasado de 90º eléctricos con relación al embobinado principal.

88


Fig. 133


b) Motores con circuito auxiliar capacitivo

En serie con el embobinado auxiliar se pone un condensador de capacidad apropiada. Por medio del condensador de corriente, en el embobinado de arranque, esta desfasa en anticipo casi 90º con relación a la corriente en el embobinado principal. Estos motores se caracterizan por los fuertes valores de "par de arranque" (1.5 + 3.5 veces el par nominal) y se emplean principalmente para el accionamiento de compresores de aire y frigoríficos, etc (Fig.134).

*

En Guatemala los motores monófásicos con "embobinado auxiliar resistivo", con "circuito auxiliar capacitivo" y con "embobinado auxiliar y condensador permanentemente conectados", se les llama: motores monofásicos de fase partida.

d) Motor con espira auxiliar en cortocircuito (llamados también "motores de polos hendidos"). En estos pequeños motores el flujo magnético desfasado con relación al flujo principal se obtiene por medio de las corriente parásitas que se inducen en uno o más anillos conductores, alojados en las ranuras de los extremos de cada polo (Fig. 136).

Fig.134

c) Motores con embobinado auxiliar y condensador permanentemente conectados. Pueden ser de dos tipos

-

Con único condensador (cuando se necesitan va lores de pa r de ar ranq ues rela ti va mente pequeños) (Fig.135 A).

-

C on d ob le c on de ns ad or, u no d e ma rc ha (permanentemente conectado) y uno de arranque (que se desconecta después de la fase de arranque) (Fig.135 B).

A

Fig. 136

B

Fig.134


89


TABLA 15 EMPLEO DE LOS MOTORES MONOFÁSICOS DE INDUCCIÓN E O A

D SI

).

C R

O .pr

D M

NI

L 0. M

o

R O

T

s o

o d n

ar r

lai

u

e

ei

s s

n

e v A o ñ e q e p

h

i

G

c

c

E

Q

n c a m

c

e

a

p a

u

l

A A

e

q n P

e

q

.

a

r g

ar r

a

u e

q

a n

d ar

e ñ

q u

u

. o

u a

e L

p

d

ñ

A

r a

e

c

d

e

o

o v

el

;

R

c

n

p

n e

al

a R

o

a

u

A

n

a e

at ol

gr n

s

n

s V

ot

c

di at

e o

a

et d

n lo

A

ar

u c

gr

El devanado de trabajo se realiza con hilo de cobre grueso aislado, dispuesto generalmente en el fondo de las ranuras estatóricas.

c

c s

ol

a

di at

c

r

R

m

et

n di

N A

á V

s a

a

d

C

q e

b

d

e

T

u n

o

i

et d

U R

in t

a

CI E

a ail

b

s a

v ÍS

hs

a y

s

e T

C

i

A A

m

o

E R S

rf

e d

gi m

e

r er

o p

r e

P

s

o

ar u

q

ífr

ci

o

m e

u P

er

o

s s

ie

ñ L

,

ar

, s

a

CI

m

er

s ta

m

C

D

d

á n

E

n

in q

El objeto del devanado auxiliar es conseguir el arranque del motor monofásico. Para ello es preciso que los flujos magnéticos producidos por los dos embobinados del motor estén desplazados en el espacio y desfasados en el tiempo. La primera condición se cumple disponiendo geométricamente cada embobinado en posición adecuada con relación al otro. La segunda condición se logra aumentando la resistencia del devanado auxiliar. at

a

t

É

a s

IO

L

C

i

d

C

r

a

er a

N

A

C

s

E

MI

ar o

r

a

o

A

q n

,r S

R

n

u

ar o

E

d

e q

n m

e n

e

b

N

n

s u

q o

G

d

n u

b

A

e

a

s e

ni M

d

a

a

A

r

re d

n q e P

Rotor El rotor se compone de tres partes. El "núcleo", formado por un paquete de chapas de hierro de elevada calidad magnética; el "eje", la de "ardilla", que representa el embobinado de rotor y que consiste en una serie de barras de aluminio colocadas en las ranuras de rotor y cortocircuitadas por medio de dos anillos también de aluminio. Estator El estator se compone de un "núcleo" de chapas hierro-magnéticas con ranuras semicerradas, de una "carcasa" de acero o de fundición, dentro de la cual está colocado a presión el núcleo de chapas, y de dos embobinados alojados en las ranuras y llamados respectivamente devanado principal (o de trabajo) y devanado auxiliar (o de arranque).

d r

o O

T

e d

si

O

0

e t

d

D

.7

vi e

E

5 0

0 E

PI

a 1.

3 P

P

1 a

E O

5

a

T

9

1

O E

0

5 0

N

0 9

2.

C

a 0

5 k(

AI

3 0

9

W D

0 a

0

) E

90

6

0

S

C

3 a

( C

V

3

0 6

m.

O E

0 0

6

N DI L

0

Este motor consta de cuatro partes principales, que son: una parte giratoria, el rotor; una parte fija, el estator; dos escudos y un interruptor centrífugo, dispuesto en el interior del motor.

0 0

2. MOTOR CON EMBOBINADO AUXILIAR RESISTIVO

a

r

ar

El devanado de arranque se realiza, por el contrario, con hilo de cobre delgado aislando, situado normalmente encima del devanado de trabajo. El empleo de hilo de cobre "más delgado" para el devanado de arranque, permite aumentar la resistencia de dicho devanado logrando así un mayor desfase entre las dos corrientes que circulan en los devanados (lo de arranque y lo de trabajo).



Puesto que el embobinado auxiliar se encuentra conectado solo en la fase de arranque, se pueden emplear par dicho circuito, densidades de corrientes muy elevadas (del orden 50-65 A/mm 2) , lo que implica generalmente una evidente y útil reducción de la sección del hilo de cobre empleado para la fabricación de dicho devanado. En el momento del arranque ambos devanados (principal y de arranque) están unidos en paralelo y conectados a la red de alimentación (Fig. 137); cuando el motor ha alcanzado aproximadamente el 75% de su velocidad nominal, el interruptor centrífugo (puesto en serie al devanado auxiliar) se abre y deja desconectado el embobinado de arranque; el motor sigue funcionando únicamente con el devanado de trabajo.

Fig. 137

La parte fija está situada por lo general en la cara interior del escudo frontal del motor y lleva dos contactos por lo que su funcionamiento es similar al de un interruptor. La parte giratoria (móvil) va colocado sobre el rotor. El funcionamiento de un interruptor centrífugo (que está conectado en serie al devanado de arranque) es el siguiente: mientras el motor no funcione (o el rotor gira a velocidad reducida), la presión ejercida por la parte móvil del interruptor mantiene cerrados los contactos de la parte fija; en estas condiciones el circuito de arranque está cerrado y se encuentra conectado en paralelo al devanado principal. Siendo los dos devanados alimentados el motor puede arrancar. Cuando el rotor alcanza el 75% de su velocidad de funcionamiento, la parte giratoria, por efecto de la fuerza centrífuga, cesa de presionar sobre los contactos de la parte fija y permite por lo tanto que éstos se separen; en estas condiciones el circuito de arranque está abierto y entonces el devanado de arranque queda automáticamente desconectado de la red de alimentación (Fig. 140).

Interruptor centrífugo El interruptor centrífugo se encuentra montado en el interior del motor. Estos dispositivos sirven para conectar el devanado auxiliar de los motores monofásicos en la fase de arranque y para desconectarlo una vez que el motor ha alcanzado el 75% de su velocidad nominal.

El tipo más empledo de interruptor centrífugo consta de dos partes principales, una fija (Fig. 138) y otra giratoria (Fig. 139)

Fig. 138

Fig. 140 Otro tipo de interruptor centrífugo es el de la Fig. 141

Fig. 139


Fig. 141 91


Este otro tipo de interruptor centrífugo, también consta de dos partes, una fija y otra móvil.

B) Comprobar si los cojinetes se encuentran en buen estado.

La parte fija va colocada en uno de los escudos y se compone de una plaqueta aislante sobre la cual se encuentran dos contactos y de una pieza metálica con forma de cuchara que provoca el cierre de dichos contactos.

C) Verificar si algún punto del embobinado, por defecto de aislamiento, está en contacto con las partes metálicas del motor. La prueba de aislamiento se ejecuta normalmente con un megaohmetro: si no se dispone de dicho aparato se puede emplear un multímetro o una lámpara de prueba.

La parte giratoria gira con el eje y está compuesta por un resorte y un peso que puede desplazarse (bajo la acción de la fuerza centrífuga) sobre el perno guía colocado perpendicularmente al eje. Cuando el motor está en reposo, el peso de la parte móvil, presiona la pieza metálica en forma de cuchara de la parte fija, haciendo que ésta establezca un puente eléctrico entre los contactos; en estas condiciones el embobinado auxiliar queda conectado y el motor está en condiciones de arrancar. Al alimentar el motor y alcanzar éste el 75% de su velocidad, el peso de la parte móvil, por efecto de la fuerza centrífuga, vence la acción del resorte y se desplaza, permitiendo a la "cuchara" de la parte fija retirarse, abriendo así el circuito de arranque. 2.1 REPARACIÓN DE MOTORES MONOFASICOS CON EMBOBINADO RESISTIVO

Como ya se ha visto en el estudio de los motores asincrónicos trifásicos, cuando el motor presenta desperfectos de funcionamiento, conviene seguir una norma definida para determinar las reparaciones que exigen su nueva puesta en marcha. Las pruebas necesarias para identificar y localizar las posibles averías, son idénticas a las que se realizaban para la reparación de motores trifásicos y consisten principalmente en: A) Inspeccionar visualmente el motor para descubir averías de tipo mecánico (escudos rotos o resquebrajados, eje torcido, conexiones interrumpidas o quemadas, etc.)

92

D) Verificar que no haya interrupciones en los dos embobinados de arranque y de trabajo del estator: esta operación se puede ejecutar con un multímetro o una lámpara de prueba. E) Verificar que no haya interrupciones en la jaula del rotor; esta operación se puede realizar con el growler. F) Verificar la eficiencia del interruptor centrífugo. Si las pruebas demuestran que los embobinados del motor están quemados o que existen cortocircuitos entre espiras, es necesario rebobinar el motor para dejarlo nuevamente en condiciones de funcionar correctamente. Así como los motores trifásicos, la reparación de un motor monofásico comprende varias operaciones: toma de da tos, extr ac ci ón de l embo bi na do defectuoso, aislamiento de las ranuras, rebobinado, conexión interna y externa del nuevo devanado, pruebas, secado y barnizado. En la toma de datos la información que debe reunirse, tanto para el devanado de arranque como para el de trabajo, comprende: los datos que figuran en la placa de características del motor, el número de polos, el paso, el número de espiras de cada bobina, la sección o calibre del conductor de cobre en cada embobinado, la clase de conexión entre bobinas (en serie o en paralelo), la posición de cada embobinado con respecto al otro, la clase de aislamiento y el espesor del aislante empleado en las ranuras, el número de ranuras.



Por lo tanto, ES SUMAMENTE IMPORTANTE OBSERVAR Y ANOTAR LA POSICIÓN EXACTA DEL DEVANADO DE TRABAJO CON RESPECTO A LA DEL DEVANADO DE ARRANQUE. Si al rebobinar el motor no se disponen ambos en la posición correcta, el arranque puede no efectuarse en buenas condiciones.

Fig. 142 La Fig. 142 muestra esquemáticamente el estator de un motor de fase partida. Los embobinados se hallan alojados en las ranuras estatóricas, y cada uno está dividido en 4 grupos. Para saber el número de polos de un motor es suficiente contar el número de grupos de su devanado de trabajo. Los cuatro grupos del embobinado de la Fig. 142 nos indican que se trata de un "4 polos". Si el número de grupos fuese 6, el motor sería de 6 polos. Como ya sabemos, la velocidad de un motor asincrónico (trifásico o monofásico) queda determinado por la frecuencia y el número de polos.

De hecho, los embobinados de arranque y de trabajo están siempre desfasados de 90º eléctricos ( 1 grado geométrico es igual a 1 grado eléctrico dividido por el número de pares de polos), cualquiera que sea el número de polos del motor. En cambio el desfase geométrico (en grados geométricos) existente entre ambos devanados varía con el número de polos del motor: así, para un motor de 4 polos es de 45º geomét ri cos, y pa ra uno de 6 po lo s de 30 º geométricos. Los motores de fase partida pueden tener conectados los devanados de manera muy variada, según que estén previstos para trabajar a una sola tensión, a dos tensiones distintas, a dos velocidades, con sentido de giro reversible exteriormente, etc. Para poder anotar la clase de conexión que lleva el motor es preciso que el operario conozca los diferentes tipos de conexiones. 2.1.1 Conexión de los polos para una sola tensión de servicio.

Fig. 143 En la Fig. 143 se puede ver el aspecto que ofrecería si se imaginara el estator cortado y abierto sobre un plano.

Indepedientemente del número de polos, es condición indispensable que dos polos consecutivos, cualesquiera, sean de signos opuestos.

Obsérvese la posición del devanado de trabajo con respecto a la del devanado de arranque. Cada polo del devanado auxiliar cubre dos polos contiguos del devanado principal. Esta condición se cumple siempre en motores de fase partida, independientemente del número de polos o de ranuras del motor.


93


Esto se logra conectándolos entre sí de manera que la corriente circule por las espiras de un polo en el sentido de las agujas de un reloj, y por las espiras del polo siguiente en sentido contrario al de las agujas de un reloj (Fig.144) ambos sentidos se seguirán alternando de modo análogo para los polos restantes. Los motores más empleados actualmente son los que llevan 4 polos estatóricos conectados en serie; por tal motivo se describirá preferentemente esta clase de conexión.

La única diferencia (recordemos que el embobinado de arranque se encuentra siempre desfasado 90º eléctricos, es decir 45º geométricos en el caso del motor de 4 polos, con relación al devanado de trabajo) es la inclusión del interruptor centrífugo en serie al devanado de arranque (Fig. 146).

Conviene recordar a este respecto que cuando los polos del devanado de trabajo están conectados en serie, los del devanado de arranque suelen estar también conectados del mismo modo.

Fig. 146 El esquema de la Fig. 146 muestra también como están conectados los terminales de ambos devanados a la red de alimentación. 2.1.2 Inversión del sentido de giro.

Fig. 145 En la conexión en serie, el terminal final del primer grupo de bobinas se conecta con el terminal del segundo grupo.

Se puede observar en la Fig. 146 que los dos terminales del devanado de trabajo y los dos terminales del devanado de arranque pueden conectarse independientemente a la red, es decir, no existe ninguna conexión interna previa entre los dos devanados. De esta forma resulta muy fácil invertir el sentido de giro del motor.

Seguidamente se conecta el terminal inicial del segundo grupo con el terminal inicial del tercer grupo, y el terminal final del tercer grupo con el terminal final del cuarto grupo (Fig. 145). Por último, los dos conductores de la red de alimentación se conectan respectivamente al terminal inicial del primer grupo y al terminal inicial del cuarto grupo. Los polos del devanado de arranque también están conectados de manera que las polaridades vayan alternándose sucesivamente. La forma de conectarlos entre sí es análoga a la descrita para el devanado de trabajo.

94

Fig. 147 La inversión del sentido de giro resulta una operación muy sencilla en un motor monofásico de fase partida,



pues para ello es suficiente permutar la conexión de los terminales del devanado de arranque o del devanado de trabajo (Fig. 147). La mayoría de los motores de fase partida llevan un tablero de bornes montado sobre uno de los escudos (Fig. 148). En motores de este tipo, la parte fija del interruptor centrífugo suele estar bien montada sobre el citado tablero. Fig. 149

Fig. 148 Para invertir el sentido de giro de un motor con una sola tensión de alimentación, provisto de tablero de bornes, se invierten las conexiones (a los bornes) de los terminales de cualquiera de los dos devanados.

2.1.3

Conexión de los polos para dos tensiones de servicio

La mayoría de los motores de fase partida están construidos para ser alimentados a una sola tensión. No obstante, en ciertos casos se fabrican también motores adecuados para su conexión a cualquiera de dos tensiones distintas normalmente 115 y 230 V. Los motores de este tipo poseen por lo general un devanado de trabajo formado por dos mitades perfectamente iguales y un devanado auxiliar constituido por una sola sección. Para permitir el cambio de alimentación de una tensión de alimentación a otra, es preciso llevar al tablero de bornes los cuatro terminales del devanado de trabajo; si es necesario conseguir el cambio de giro, desde el exterior, es preciso también que los dos terminales del devanado de arranque salgan al tablero de bornes (Fig. 149).

Cuando el motor debe funcionar a la tensión más baja (por ejemplo 115 V) las dos secciones del circuito de trabajo deben encontrarse conectadas en paralero; cuando el motor debe trabajar a la tensión más alta (por ejemplo 230 V), las dos secciones se conectan en serie. Tanto en uno como en otro caso, el devanado auxiliar funciona siempre con la más baja de ambas tensiones, pues el circuito de arranque se encontrará siempre conectado en paraleo con una sola mitad del devanado principal. Esto significa que el devanado auxiliar sólo puede funcionar a una tensión. Para realizar el embobinado de un motor de doble tensión de alimentación se ejecuta primero una de las secciones del devanado principal, procediendo de modo idéntico como si el motor fuera de una sola te ns ió n. La se gu nd a se cc ió n se bo bi na lu eg o directamente encima de la primera utilizando hilo de igual sección (calibre) y alojando el mismo número de espiras en las propias ranuras. Entonces se llevan al exterior los dos terminales de cada sección. Otro sistema, que permite un ahorro de tiempo considerable, consiste en embobinar ambas secciones simultáneamente usando dos hilos independientes. En muchos talleres se emplea todavía un tercer sistema, según el cual la secciones de un devanado se ejecutan de modo que cada una comprenda únicamente la mitad del número de polos. En un motor tetrapolar (de 4 polos), por ejemplo, la primera sección del devanado principal contribuirá para formar dos polos, y la segunda sección contribuirá para formar los otros dos polos.


95


Para la tensión de alimentación más baja las dos secciones se encuentran conectadas en paralelo, y para la tensión más alta, en serie. En uno y otro caso, el devanado auxiliar queda conectado en paralelo con una sola mitad del devanado principal. Es muy importante que el embobinado del motor sea realizado de manera que cada sección contribuya para la formación de polos que sean alternativamente, de signos contrarios, pues de no hacerlo el motor no funcionaría. 2.2 MOTORES PARA DOS VELOCIDADES. Puesto que la velocidad de cualquier motor asincrónico (monofásico o trifásico) depende, como ya se ha visto, del número de polos del mismo motor (para una frecuencia determinada), si se desea variar la velocidad de un motor de fase partida es necesario variar su número de polos. Los sistemas más empleados para obtener dos distintas velocidades de régimen son:

A) Co lo ca r, en el en ch ap ad o es ta tó ri co do s devanados de trabajo (cada uno prevista para una diferente polaridad) y un único devanado de arranque. B) Colocar, en el enchapado estatórico, dos devanados de trabajo (cada uno previsto para una diferente polaridad) y dos devanados de arranque (estos últimos también previstos para las dos diferentes polaridades). C) Colocar, en el enchapado estatórico, un devanado de arranque y un único devanado de trabajo realizado de manera tal que, por simple conmutación de las conexiones externas, sea posible variar (en la relación p/2P polos) el número de polos del motor. a) Motores con dos devanados de trabajo y uno de arranque.

En la Fig. 150 se puede observar la esquematización de un motor monofásico previsto para dos polaridades ( 6 y 8 polos).

96

Fig. 150 Al rebobinar estos motores es necesario volver a alojar las bobinas en las ranuras que le corresponden; por tal razón, al deshacer el embobina do original es necesario poner mucho cuidado en anotar la posición exacta de las bobinas. Un interruptor centrífugo de doble contacto, de acción similar a la de un conmutador manual, permite conectar automáticamente el devanado de trabajo de 8 polos (velocidad menor) a la red. Observando la Fig. 150 se ve que este tipo de motor arranca siempre con el devanado de trabajo correspondiente a la velocidad mayor (6 polos), cualquiera que sea la posición del conmutador de velocidades. Sin embargo, cuando éste se encuentra en la posición "velocidad menor", el interruptor centrífugo hace que el arranque se ralice a la velocidad mayor (6 polos): una vez alcanzada cierta velocidad, el mismo interruptor centrífugo desconecta el devanado de trabajo previsto para 6 polos, (velocidad mayor) y conecta inmediatamente el devanado de trabajo de 8 polos. b) Motores con dos devanados de trabajo y dos de arranque.

Así como en el caso precedente, al rebobinar un motor de este tipo, deberá tenerse mucho cuidado al colocar las bobinas en las ranuras que le corresponde.



Fig. 151 La Fig. 151 representa la esquematización simplificada de las conexiones de un motor monofásico con dos devanados de arranque y dos devanados de trabajo. Observando el esquema se puede deducir que el interruptor centrífugo no tiene otra función que la de desconectar los devanados de arranque una vez alcanzada cierta velocidad, ya que el motor puede arrancar y funcionar directamente a la velocidad menor, sin necesidad de tener que arrancar previamente a la velocidad mayor. c) Motores monofásicos de dos velocidades con un solo devanado de trabajo y uno solo de arranque. Como ya se ha visto, estudiando los motores asincrónicos trifásicos, el cambio de una velocidad de sincronismo a otra, se puede obtener también realizando un único embobinado de estator que, por simple conmutación externa del sistema de conexión permita obtener dos polaridades una el doble de la otra (p/2p).

En los motores monofásicos, de dos velocidades y con un único embobinado principal, la doble polaridad del motor se obtiene colocando en el enchapado estatórico un devanado de trabajo que resulta partido en dos mitades perfectamente iguales: las oportunas conexiones internas entre los grupos de bobinas permite obtener, por medio de conmutación externa del sistema de conexión (Fig. 152), p/polos (velocidad mayor) a 2p polos (velocidad menor).

Fig. 152 3. MOTOR CON CONDENSADOR

Los motores monofásicos con condensador se construyen generalmente para potencias que oscilan entre 1/20 HP y 10 HP; su empleo se ha extendido ampliamente para el accionamiento de compresores, lavadoras, bombas, acondicionadores de aire, etc.

Constructivamente, el motor con condensador es similar al motor estudiado en el capítulo precedente; de hecho sólo difiere de este último por la presencia de un elemento adicional, el "condensador", conectado en serie con el devanado auxiliar o de arranque. En realidad existen tres tipos de motores con condensador: A) Motor con condensador de arranque. Es un motor en el cual el condensador y el devanado de arranque sólo actúan durante el período de arranque (Fig. 153).


97


de protección térmica, cuya función es proteger los motores de los efectos de sobrecargas o sobrecalentamientos (Fig. 160).

Fig. 153 B) Motor con condensador permanente. Es un motor en el cual el condensador está conectado permanentemente en el circuito, es decir, tanto durante el período de arranque como durante el de servicio. (Fig. 154).

Fig. 154 C) Motor con doble condensador. Es un motor como el precedente, pero con dos condensadores, uno permanentemente conectado y el otro conectado únicamente en la fase de arranque (Fig. 155). 3.1 MOTOR CON CONDENSADOR DE ARRANQUE Las partes principales de un motor de este tipo son: - Un estator ranurado provisto de un devanado de trabajo y otro de arranque. - Un rotor de jaula de ardilla. - Dos escudos. - Un interruptor centrífugo, compuesto por una parte fija (montada en el escudo frontal) y una parte móvil (montada sobre el eje del rotor). - Un condensador permuta los terminales del devanado de arranque con relación a los del devanado de trabajo (Fig. 159)

Muy a menudo los motores con condensador de arranque suelen ir equipados con un dispositivo

98

Fig. 160 Este dispositivo consiste esencialmente en dos láminas metálicas con distintos coeficientes de dilatación, soldadas una a la otra. Al calentarse excesivamente por cualquier motivo, las dos láminas se dilatan desigualmente, el elemento formado por ellas se curva y abre entonces unos contactos puestos en el circuito de alimentación. El dispositivo de protección está intercalado en uno de los conductores de la red, y suele ir montado en el interior del motor; sin embargo algunos motores llevan el dispositivo fuera de los mismos. En algunos tipos de protecciones los contactos vuelven a cerrarse automáticamente en cuanto el elemento bimetálico empieza a enfriarse; en otros, por el contrario, es preciso oprimir normalmente un pulsador para poner nuevamente el motor en servicio. 3.1.1 Motor con condensador de arranque para dos tensiones de servicio.

Los motores de este tipo pueden funcionar indistintamente a cualquiera de dos tensiones de servicio generalmente 115 ó 230 y poseen por lo



general un devanado de trabajo formado por dos mitades perfectamente iguales y un devanado auxiliar constituído por una sola sección.

exteriormente si sólo salen al tablero de borne tres terminales (dos del devanado de trabajo y uno del circuito de arranque).

Para permitir el cambio de una tensión de alimentación a otra, es preciso llevar el tablero de bornes los cuatro terminales del devanado de trabajo (Fig. 161).

Sin embargo, esta operación resulta sumamente sencilla si se parte el devanado de trabajo en dos mitades, como en los motores para dos tensiones. Estas dos mitades están permanentemente unidas en serie; los dos terminales extremos del devanado principal salen al tablero de bornes para la conexión a la red. Uno de los terminales del circuito de arranque está conectado internamente al punto medio del devanado de trabajo, y el otro sale libre al tablero de bornes (Fig. 165)

Cuando el motor debe funcionar a la tensión más baja (por ejemplo 115 V) las dos secciones del devanado de trabajo deben encontrarse conectadas en paralelo (Fig. 161); cuando el motor debe trabajar a la tensión más alta (por ejemplo 230 V), las dos secciones se conectan en seis (Fig. 162). Puesto que el devanado de arranque se encuentra conectado siempre en paralelo con una sola mitad del devanado principal, es evidente que seguirá trabajando con la más baja de ambas tensiones (en este caso a 115 V).

Fig.165 De esta manera, según se conecta este terminal libre a uno u otro de los bornes de alimentación, el circuito de arranque quedará conectado en paralelo a una u otra mitad del devanado de trabajo.

Fig 163 Si se quiere conseguir el cambio de giro (desde el exterior) en un motor previsto para dos tensiones de funcionamiento, es suficiente llevar al tablero de bornes también las dos terminales del circuito de arranque (Figs. 163 y 164).

3.1.2 Motor con condensador de arranque para una tensión de servicio, con tres terminales libres e inversión del sentido de giro.

El sentido de giro de los motores normales con condensador de arranque no es reversible

Como se puede observar en la Fig. 165, el sentido de la corriente que circula en el circuito de arranque es contrario en los dos casos, y por consiguiente también el sentido de giro del motor. 3.1.3 Motor de dos velocidades con dos devanados de trabajo y único devanado y condensador de arranque. Como ya sabemos una manera de variar la velocidad de un motor consiste en modificar el número de polos del devanado de trabajo. Para tal efecto se colocan en el enchapado estatórico dos devanados de trabajo independientes y un sólo devanado de arranque previsto para funcionar siempre con el devanado de trabajo correspondiente a la velocidad mayor (polaridad menor).


99


El interruptor centrífugo es en este caso de doble acción (dos contactos en el lado correspondiente a la posición de arranque y uno sólo en el lado correspondiente a la de servicio). El cambio de la velocidad se efectúa con auxilio de un conmutador exterior.

para el arranque con la velocidad menor y el otro para el arranque con la velocidad mayor. Un interruptor centrífugo doble se encarga de desconectar los devanados de arranque una vez el motor se haya puesto en marcha. 3.2 MOTOR CON CONDENSADOR PERMANENTE En estos motores el condensador está conectado en el circuito, tanto durante el período de arranque como durante el de servicio. Son similares a los motores con condensador de arranque, excepto en los siguientes puntos:

-

El condensador y el devanado de arranque se encuentran conectados permanentemente en el circuito.

-

No es necesario ningún interruptor centrífugo u otro mecanismo de desconexión.

Fig. 166 Este motor arranca siempre con el devanado de trabajo de menor número de polos (velocidad mayor), cualquiera que sea la posición del conmutador. Si dicho conmutador se halla en la posición correspondiente a la velocidad menor, tan pronto como el motor alcanza cierta velocidad el interruptor centrífugo desconecta el devanado de arranque y el de trabajo para la velocidad mayor, y conecta en seguida el devanado de trabajo para la velocidad menor (Fig. 166).

Estos motores se caracterizan por su marcha suave y si le ncio sa pe ro su mini st ran un pa r comparativamente bajo. Se fabrican en diversos tipos, entre los cuales cabe mencionar los que poseen las siguientes características:

3.1.4 Motores de dos velocidades con sus dos devanados de trabajo y dos devanados y condensadores de arranque.

Fig. 168 Motor con condensador permanente para una sola tensión de servicio y único sentido de rotación. (Fig. 168).

Fig. 167 Este tipo de motor lleva dos devanados de trabajo, dos devanados de arranque y dos condensadores, uno

100



3.2.2 Motor con condensador permanente para una sola tensión de servicio e inversión del sentido de giro. (Fig. 169).

3.3.1 Motor con doble condensador para una sola tensión de servicio y único sentido de giro. (Fig. 171).

Fig. 169 3.2.3 Motor con condensador permanente para dos tensiones de servicio. (Fig. 170). 3.3.2

Motor con doble condensador para dos tensiones de servicio y único sentido de giro. (Fig. 172).

3.3.3

Motor con doble condensador para dos tensiones de servicio y dos sentidos de giro. (Fig. 173).

Fig. 170 3.3 MOTOR CON DOBLE CONDENSADOR Estos motores arrancan siempre con un condensador de elevada capacidad en serie con el devanado de arranque, lo cual se traduce en par al arranque muy grande, indispensable en determinadas aplicaciones (compresores, cargadores para alimentación de hornos, etc.)

Una vez alcanzada cierta velocidad, el interruptor centrífugo sustituye esta elevada capacidad por otra capacidad menor. Tanto el devanado de trabajo como el de arranque están conectados permanentemente en el circuito. Estos dos valores diferentes de capacidad se observan los tipos siguientes:

3.4 PRUEBAS DE LOS CONDENSADORES

Como ya se ha visto, los condensadores en corriente continua, una vez cargados, no pueden conducir electricidad; en corriente alterna, por lo contrario, los condensadores permiten el paso de la corriente y provocan un desfase (en anticipo) entre ésta y la tensión.


101


Según el aislante (dialéctrico) que separa los dos eléctrodos (armaduras), los condensadores se pueden clasificar en: -

Condensador normal (aislante de papel, tela, mica, etc.);

-

Condensadores electrolíticos (aislante constituído por una finísima capa de óxido de aluminio, obtenida por via electrolítica).

Para los motores monofásicos con condensador de arranque se emplean normalmente condensadores electrolíticos. Para los motores de doble condensador, el condensador de arranque es generalmente electrolítico y el condensador permanente es normal. Generalmente sobre la envoltura de plástico o de aluminio del condensador están reportados los valores característicos del mismo condensador, en particular la tensión máxima de funcionamiento y el valor de la capacidad expresada en microfaradios o milifaradios (mF). En los motores con condensador, muy frecuentemente el responsable de eventuales averías es el mismo condensador. Las anomalias consisten generalmente en cortocircuitos, interrupciones o defectos internos que determinan una variación de la capacidad. Un cortocircuito en el condensador puede provocar el deterioro de los devanados del motor; una variación de capacidad puede provocar un par de arranque insuficiente o un funcionamiento incorrecto del motor. Antes de realizar cualquier prueba ES NECESARIO DESCARGAR SIEMPRE LOS CONDENSADORES: Puesto que la propiedad fundamental de los condensadores es la de acumular cargas eléctricas sobre sus armaduras, si el condensador ha sido conectado a la red, aunque se desconecte, en sus bornes se localizará siempre una tensión que puede resultar peligrosa tanto para por el operador como los eventuales aparatos de medida; por esta razón, antes de empezar cualquier prueba sobre los condensadores es oportuno descargarlos. Para permitir la descarga del condensador se puede emplear una bombilla para 115 V conectada directamente a los bornes del condensador. La tensión

102

acumulada en los bornes del condensador provocará el paso instantáneo de la corriente en el circuito de la bombilla, provocando así la descarga del condensador. (Fig. 174).

Fig. 174 Es buena norma, después de haber descargado el condensador, verificar, por medio de un voltímetro, que no existe todavía una d.d.p. a los bornes del mismo condensador. Para probar un condensador se emplean diferentes métodos, uno de estos consiste en conectar en serie al condensador una bombilla para 115 V y alimentar tal circuito con una tensión alterna. Si la bombilla no se enciende significa que el condesandor está interrumpido.

Fig. 175 Si la bombilla se enciende es signo que hay paso de corriente en el circuito (Fig. 175); este fenómeno, sin embargo no permite determinar si el condensador tiene o no, un cortocircuito interno entre las armaduras. Para comprobar que no hay cortocircuito es necesario, entonces, conectar un voltímetro a los bornes del condensador (Fig. 176); si el voltímetro indica una tensión es signo que el condensador, en el transcurso de la prueba, se ha cargado; en caso contrario



(voltímetro que no indica tensión) tendremos que deducir que el condensador tiene un cortocircuito entre las armaduras (tener el cuidado de escoger un rango apropiado por el voltímetro)

Fig. 176 Otra prueba que permite determinar la presencia del cortocircuito entre las armaduras es utilizar un multímetro empleado emplea do como ohmimetro (con el rango más alto) y conectarlo a los bornes del condensador (recordarse de descargar previamente el condensador; en caso de no hacerlo se dañaría dañaría el ohmímetro); si se observara que la aguja del ohmímetro en un primer instante se desplaza rápidamente hacia el cero del instrumento, volviendo después lentamente hacia la posición inicial, esto significará que el condensador no ti en e co cort rt oc ocir ir cu cuitit o pu es esto to qu e él se ca rg rgaa normalmente (Fig. 177).

se observa que el motor arranca y posee el par adecuado, no cobrará duda que el condensador eliminado se hallaba en mal estado. Sin embargo, las pruebas anteriomente mencionadas no garantizan necesariamente el perfecto funcionamiento del condensador, pues aunque éste está a medida de cargarse, puede haber sufrido daños internos que hayan hecho variar simplemente el valor de la capacidad. Esto es particularmente válido para los condensadores electrolíticos, que a causa de modificaciones en su constitución química se deterioran fácilmente y alteran el valor de su capacidad. El método más seguro, entonces, para determinar la eficiencia de un condensador es de medir el valor de capacidad. Existen unos multímetros que permiten la medida directa de capacidad: el circuito de medida depende del tipo de aparato y es por esta razón que los omitimos aconsejando consultar siempre (por esta clase de medida) el manual de instrucciones del mismo multímetro. Si no se dispone de esta clase de aparatos y se desea averiguar con precisión la clase de avería que sufre el condensador, es necesario someterlo a una prueba para medir su capacidad. 3.4.11 Me 3.4. Medi dida da de ca capa paci cida dad. d. Para determinar la capacidad de un condensador se debe emplear un voltímetro o amperímetro ambos de corriente alterna.

Si el condensador está montado encima del motor, primero se desconectarán de sus bornes los terminales de los devanados y, después de haberlo descargado, se probará si está en cortocircuito (Fig 178).

Fig. 177 Si por lo contrario la aguja del ohmímetro se desplaza hacia el cero y permanece en una posición correspondiente a un valor de resistencia muy pequeño (o cero) ésto significará que existe entre las armaduras una continuidad eléctrica y confirma la presencia de un cortocircuito. Si el resultado de estas pruebas hacen presumir que el condensador es defectuoso, es aconsejable sustituirlo por otro. Si una vez efectuada la sustitución


Fig 178

103


Al no estar en corto cortocircui circuito to se conect conectaa el amperí amperímetro metro en serie al condensador y se alimenta el circuito con una tensión alterna a 115 V; finalmente, se conecta al voltímetro voltíme tro direc directamente tamente a los borne borness del conde condensador nsador.. Si éste es electrolítico se procurará mantenerlo bajo tensión solamente durante el tiempo necesario para leer las indicaciones de ambos instrumentos. La capacidad buscada se obtendrá entonces aplicando la fórmula Capacidad = 159300/Frecuencia 159300/Frecuencia (Hz) x Corriente (A)/T (A)/Tensión ensión (V) Si las lecturas efectuadas son, por ejemplo, 115 V y 2.6 A, la capacidad será de 61. El valor calculado por medio de la medición debe coincidir aproximadamente con la capacidad especificada en el condensador condensador.. Si resulta inferior a dicha capacidad en más de un 20% es preciso reemplazar el condensador. Por una misma tensión, la capacidad aumenta proporcionalmente proporcio nalmente con la potencia del motor. motor. Así un motor de 1/6 de caballos necesita 115 V, con condensador de capacidad comprendida entre 88 y 108 y un motor de 1/3 de caballos, a la misma tensión, un condensador de capacidad comprendida entre 160 y 180 (Fig. 179).

Fig. 179

Uno de los desperfectos que pueden manifestarse también en un condensador es un contacto a masa entre una de las armaduras y la envoltura metálica del mismo condensador.

104

Para detectar este desperfecto se puede emplear una lámpara normal (es indiferente que la alimentación sea con corriente continua o con corriente alterna) alterna ) o un multímetro empleado como ohmímetro (con rango más alto). Uno de los terminales del circuito de prueba se pone en contacto con uno de los bornes born es del condensador condensad or,, y con el otro terminal se toca la envoltura de aluminio del condensador. El encendido eventual de la lámpara denota la presencia de un contacto contacto a masa. La prueba debe repetirse por el otro borne del condensador. Ante el menor indicio de defecto defecto en el condensador, condensador, evidenciado por las pruebas precedentes, es conveniente la sustitución inmediata del mismo, pues de lo contrario el funcionamiento del motor puede dejar de ser correcto. 4. AVER VERIAS IAS MÁS MÁS FRECU FRECUENT ENTES ES EN LOS LOS MOTORES DE FASE PARTIDA Así como en los motores asincrónicos asincrónicos trifásicos, trifásicos, para detectar averías o defectos en un motor de fase partida es preciso someter sus embobinados estatóricos a una serie de pruebas. pruebas. Los defectos defectos más frecuentes frecuentes que pueden afectar el funcionamiento de estos motores son: contactos a masa, interrupciones, cortocircuitos, inversiones de polaridad. 4.1 CONTACTOS A MASA (ver también "medida de resistencia resistencia de aislamiento" en el capítulo correspondiente de motores asincrónicos trifásicos) trifás icos).. Como ya sabem sabemos os un "contac "contacto to a masa" consiste en un contacto eléctrico entre uno o varios puntos del embobinado y la carcasa carca sa metálica del estator esta tor.. Los contactos a masa pueden ser originados por diferentes causas, las más frecuentes son: - Los per pernos nos que suj sujeta etan n los los escu escudos dos del mo motor tor a la carcasa tocan el devanado porque las cabezas de las bobinas sobresalen excesivamente de las ranuras. - Alg Alguna unass espi espiras ras del dev devana anado do hac hacen en con contac tacto to con con el enchapado estatórico porque el aislamiento de las ranuras se ha desplazado o resquebrajado durante el proceso de embobinado. - El inte interr rrupt uptor or cent centríf rífug ugo o hace hace con contac tacto to con con el el escudo donde está montado.



Para dectar eventuales contactos a masa se utiliza una lámpara de prueba (o un multímetro utilizado como ohmímetro con el rango más alto), uno de cuyos terminales se conecta al devanado, mientras que con con el otro se toca la carcasa del motor (Fig. 180).

4.2 INTERRUPCIONES Pueden ser causadas por mal estado de una unión (contactos sucios o flojos) o la rotura de un conductor (en el devanado principal), en el auxiliar, en el interruptor centrífugo o en el condensador principal).

Para detectar la existencia de una interrupción en el devanado de trabajo, se emplea también una lámpara de pruebas (o un multímetro utilizado como ohmímetro con el rango más pequeño).

Fig. 180 Si la lámpara se enciende (o la aguja del ohmímetro de desplaza hacia el cero) es señal que hay un contacto a masa. Evidentemente la prueba para detectar eventuales contactos a masa debe ejecutarse sobre ambos devanados. Detectada la existencia del defecto, se procurará localizarlo visualmente, es decir, inspeccionando detalladamente el devanado para ver si alguna espira toca el núcleo.

Fig. 181

Fig. 182

La lámpara de prueba (o el ohmímetro) debe conectarse en serie con el devanado en cuestión (Fig. 181); si la lámpara se enciende (o el ohmímetro indica cierto valor de resistencia), el devanado no está interrumpido; si, por el contrario, la lámpara no se enciende (o el ohmímetro no indica ninguna resistencia), es señal que existe un punto de interrupción (Fig. 182).

Si no se notara nada anormal, conéctese la lámpara de prueba (o el ohmímetro) de la manera indicada e inténtese mover las espiras del devanado hacia uno y otro lado, observando al mismo tiempo si la lámpara se apaga bruscamente y vuelve a encenderse (o si la aguja del ohmímetro oscila sobre la escala del instrumento). Fig.183 Una oscilación de este tipo indica evidentemente que el contacto a masa ha sido interrumpido momentáneamente por el movimiento. Si esta prueba tampoco permite localizar la avería, será necesario deshacer los empalmes entre los terminales de los grupos de bobinas y comprobar cada grupo por separado hasta identificar el que tiene tiene el defecto. Una vez localizado el defecto, se alimentará el contacto disponiendo un nuevo aislamiento o efectuando el rebobinado completo.

La localización de la bobina o del grupo defectuoso se efectúa conectando un terminal de la lámpara de prueba (o del ohmímetro) con el principio del devanado y tocando con el otro terminal, las conexiones entre bobinas o entre grupos (Fig. 183). Si la lámpara se enciende al tocar con el terminal el final de una bobina (o de un grupo), pero permanece apagada cuando se toca el final de la bobina siguiente, el defecto reside en esta última.


105


Más compleja puede resultar la localización de una interrupción en el devanado de arranque, ya que este circuito puede incluir otros elementos (interruptor centrífugo, condensadores, etc.)

Cortocircuitos. Cuando dos o más espiras contiguas se encuentran en contacto eléctrico, por defecto en el aislamiento que las recubre, se dice que hay un cortocircuito.

Por lo que se refiere al condensador, ya se ha visto en el capítulo anterior, el tipo de prueba que permite detectar esta clase de avería. Sin embargo, el más frecuente responsable de averías de este tipo es el interruptor centrífugo. En efecto, sus partes se van ensuciando y desgastando con el tiempo, por lo que a la larga constituye una unión de cierre imperfecta; por otro lado, una presión insuficiente entre las partes fijas y móviles puede impedir que los contactos se cierren, con la consiguiente interrupción del circuito.

En un devanado nuevo este defecto puede ser debido a la poca habilidad del encargado de embobinar, el cual, al colocar la bobina en las ranuras, fuerza excesivamente sobre los conductores dañados en las ranuras, dañando el aislamiento de los mismos provocando cortocircuitos entre espiras. Otras veces el calentamiento excesivo, debido a sobrecargas prolongadas, provoca el deterioro del aislamiento dejando las espiras en contacto.

Para detectar la existencia de una posible interrupción en el circuito de arranque (devanado e interruptor centrífugo conectado en serie) se procede de la manera siguiente: se conectan los terminales de la lámpara de prueba (o del ohmímetro) a los terminales del circuito de arranque. La lámpara no debería encenderse (el multímetro no debería marcar ningún valor de resistencia) hasta que se cierren los dos contactos del interruptor ejerciendo una presión sobre los mismos. Si al cerrar los contactos, la lámpara tampoco se enciende (el ohmímetro sigue sin marcar resistencia), es que existe una interrupción en el devanado de arranque, en el interruptor centrífugo o en ambos. Repitiendo la misma prueba únicamente sobre el devanado de arranque (eliminando el interruptor centrífugo), se verá si el defecto radica en éste; en caso de no ser así, es el interruptor centrífugo que está averiado. Entonces de deberá proceder a la limpieza de todos sus contactos, así como al reajuste de la presión de la parte móvil sobre la fija. Si las pruebas demuestran, por el contrario, que la avería se halla en el mismo devanado de arranque, se seguirá la misma técnica, indicada para el devanado de trabajo, para su localización.

106

En general, la presencia de un cortocircuito entre espiras se advierte porque el devanado humea, mientras el motor está en servicio, o porque éste absorbe una corriente excesiva funcionando sin carga. Existen varios métodos empíricos, pero muy prácticos, para localizar bobinas con espiras en cortocircuito. Entre ellos figuran los siguientes: a) Se pone el motor en marcha y se deja en funcionamiento por cierto tiempo; se van palpando luego con la mano las bobinas. La más caliente de todas es la que presenta probablemente el cortocircuito. b) Midiendo la caída de tensión. Se conecta el devanado a una fuente de corriente continua de baja tensión, y se lee con un voltímetro la caída de tensión existente entre los extremos de cada bobina o cada grupo de bobinas. La bobina (o el grupo de bobinas) al cual corresponde la caída más pequeña es la que presenta la avería. c) Por medio de un amperímetro. Este método se aplica cuando se puede hacer funcionar sin carga el motor. Si la corriente que absorbe el motor es superior al valor nominal indicado en la placa de características del mismo motor, se puede deducir la existencia de cortocircuitos entre espiras. Sin embargo, el método más seguro para detectar y localizar la existencia de cortocircuitos entre espiras es la de emplear un growler (ver el capítulo



"Probar el embobinado" de motores asincrónicos trifásicos). Es necesario subrayar que un devanado quemado a causa de cortocircuitos entre espiras es fácil de reconocer por su aspecto y por su olor característico. 4.3 INVERSIONES DE POLARIDAD Así como los motores trifásicos esta clase de desperfecto es la consecuencia de conexiones erróneas entre bobinas o grupos de bobinas.

Fig. 184 Para detectar la existencia de inversiones de polaridad se efectúa, como para los motores trifásicos, una comprobación de polaridad por medio de una brújula alimentando los devanados con una fuente de corriente continua (ver capítulo "Probar el embobinado" de motores trifásicos).


107


l e

. et o(

d

to

.r

lor

s

c

ie

o

s o n m l n

d

r ia s

tui o

e v n in

ci

ei b

f u

e e

o

q

ml ar ut

n

e

C

y

A

a

R jo

u

P b

ar

v

a

a

er

e

a

t o

o a

a

ÓI

.

n

g o

b

ni l

d

e

v

a

r

e

l

d

n e r

n a

C e d

C l

E e d di

. ni

a

u ar

D

a

t

b

et

t c

o

ír

uf n

t

ni e

n l

c e or

a

la

ot

n

a

t r

la o C

n v

n et

d

e r

o p )

ol a ut

ri

ol a

r

e

l

s

c

er

ni m

n

tu

a

e s

a

P

s

v E

E

e

ar

A

n

U

n

e

C ur

p

c a v

et

d ói

d e nI

a

c

c

n

oi v n

2

e

is a

n c

D

i

ps

d 3

.

F

4

ot di

at

n

e ni

q mr

ot

ot

e i

cr

e

r

e

o d

s

ei e

al

ps a

D 5

.

d

c n

as s

o as

c

p

d

m

at a

m

ni r o

a

bi

a n

r

ot i

ar

o

a

ef

c

ot u

ot

s

e

c

h

C

e . 6

. a c n ar

AÍ r a

R E

o

A

r

n

V ot o m l E

108

e a


d

ut

ra

u

ml o

m

tu

n

e

n n

e

lm

m et

,

e

,

e

C

vi

lo

e c

e ar

E

s

p

s v u

o

s s

at

d

e . at c

at d er

et

d

m

b

inj r

or

in

c o u mr

S

C

c

n

er ár o h 7

.

o a d cs

a o

a

r s

e

q

g 8

. 9

.

E

of

a

el

n

d

a

a a

o

o

s m

s

a

i

a u

E

is e

n

v

o

e

o

e

d

te

u

p

c

a

a

e

e

o

f s

at

i

u o

a

a

ol

n

s

m

ps

h

s or

et

d

d

e

r

p

d

gr

u

c

e

ja

o r

d

.s

u

e

at

s

n

a c

s

a

d o

ut

r

x

n

r

a

ot

s

L

s

p

o d

m

u

ib

at

n

l

e

u

cr

c

át

e

s

c

i c

it

gs

ivs r

q

ir

n

uf e

e

r

o

e

s

n

m

a

ol

a

e ot

a

e

a

.

at

a

p

s

o

d

o el

v

r

a o

a

a

ut

s

u et

n

.)

n n

i

á a

ot is

b

c v

m

ei

n

d

o

ar

c

s

o

l

A

el

at

al

e a

e

c

e

c

z

t

u a

tr

n

r

c

m

u

e

p u

o

uf

er

u n

as a

ibs e

s

a

c ot

ét .

,

p

u( ef

mr

o

u

d

e

n

.s ic

d e

u

c o

ef

a

p

d

ivt

ut

d .

1

o

e nI

d .

a

n

r

o

n

ot

as

a d

a

e

o

m

p

r et

n

n

o

ur

d

o

os

c

ol

o

d

e

s

e

d

or

sr

e

r

a

c

je

ar

u( el

ut

m

r

n

.) e

d

d

e

o

n o

A

os

c p

n

p

o

.r

d ói

A

or d

e

a

n er

ol

ei

n

o

b

j

e

c

o

n

l

e

te

ot

a

s

c

s

cr

m

i

c

of

u

r

n

e ni

l

e a

c

ot

e

s rm

o

t

e

e

ot

t e

S

d

at

r n

ni

tur

toi

e

et

e

r

er

c

n

ar

io

p

c q

b

d

e

e

n

o

m

r A

c

l

o

p r

c

o

ot

u a

r

te

et

e er

b

o

a

g ,

e

s

ot

e la

s

e

l

m

m

v

.

v

z

n . oj

n

e n

ói

.

s

d

e x

u

a

m

p

d

s

y

u d

a

d

p

a

d

z

r

s in

c

r

e

lm

s or

er

a

e

e

r ti

b e

e

i

el u

n

s e

m

s

o

m

et c

o

e

.

l

n

ol

A

to

la

or

c

a oí

di

a m

o

m e

o

d

r

gr

n

d

nr

o ot

e

a z p

la

u

a

i er

p

ar

g

er

b

uf

r

n

ar

l q

lol

a d

e h

e

r

s

l

l

c

u

e u

c

at

ib

o

al s

n

p ni

C

a

o

t

at

m

n

s

a

a

v

s e

s at

r

c

e s

a

d

ur o

p

or

ot

al p

e

u(

z

or

t

o

e

a

r d

uf

m

o

z

r

o

s

p

e

r

m

t

ni r

o

ib

,

g

o

or

a a

ar

e

ol

h

n

ta

ot

d s

n

n

el

s e

e ml

u

ot

el r

or

r

la

t

el

lo

d

c

d la

.

.r

ar

ur t

c

o

E

n

t

or

n

v

e

n t

or

.r

u s

c

ar

c

d

o

n

s al

ej u

g

.

a

s

p g

c

) r

o

ut

r

c

al

E o

s

ot

oj

ml

v

o(

.

s

y

m

d lo

e n

c

c

e e

e

e

u o

s

e

n

e c

di

n

o

g

ut

e

r

n

c

ot

o

e

r

l

v ói c

r c

a

a

s

et

et

n

n

ml

ri

at

n

i

w

r

a

la

n d

o

inj

r

o

t

d a

s

et

n

q

ar

o

e

d

R

d

gi

i

ír

d

E

u

s

e

b

or

ot

a

uf

e

T

át

n o

a v

l

c s

d

d

a

n

s

a e

er

o

p

e

et a

l

n

v al

d

a d

d

o

c

o v

d

re

io u

e

d s

c

n

e

N

id

et el

e

a

d r

Y

s

o

,)

ar

R

d

q

a

a

l

gr

u

p ,

e d

n

E

e

er e

e is

d

y

n e

ot a

r

et y

e

a

s

e

q

A

et

si

n

e .

te

n

r

R

s

ior

o

a

la b

y

v

or

o

r

b

l

s

ói

m

p a

n

n

ar

vl

ié

d

c

o o

c it

n

u

e

n s

o

b

a

d

e

lar

icl

h is

vi

n

a

n

d

a

a ni

a

ai

o

n

a

a

n

a

al

o

o

;

m

nli

e

a r

m

. s

re

d

y

d

o

a

d

al

e a

e

m et

a

ÓI

ni s

a

N

c

u uj

r

a

a

o p

s

n . l

n

a

s

c e

h

ie

.l t

at

e

si

m

ot

m

al

e

a

o m

i

al ut

n u

at

r o

s

o ot

a

e

.

.

a


n o

e o

s

o s at ot i

d

s i

u

c r. ot

et m

e e

el a

s n

in v

o

ÓI e

R

s

N

p mi e a

lm e

c r

et .

al

s

p

e g

p

r

r

te

to

n

d

e io

E

v . e

E

m

ar

E

o

n

r p ,r

ai e

d

mr

a

n lo s

a

n et

f e

l

e al s

al

r al er

o n

C

c

la

e

C

ió a

et

n

e n

mr m

o

s er

e D

oi b

a

es

idr e

t

e

o o

e ot

S i

e

n

cr o

A

ai

o d

c r

a

C

sr

a v d

P

e

e .

d

1 2

v

L(

v r nI a

b e

u

di s

m

d

oj r

z

. e l b

ot t

m

e e

n

ar

r

oi ei

n i

r n

n l c

AÍ E

g o

ni

ot

r

a

r d

a

.l

ot

ol

c mr v

n

R V A

at di

o u ci E

l

m d

if e

r

l

d .r c

a

s

o n

c

u

e

n

e

p

u

n

er

p

o

ot

v

r

m

e

s

n

or

u

e

a

s

V

ei

d

s

d

ar m

s

b

d

icr o c

c a

t

at O

e

ar

d

ni

c ef e d 5

.

F

u

e

ar o

j p .

.

c

u

o c

R

al

C 6

et

d

m

p

(

d

al dl t

lol e

a

s er

a f

o

ot

c

u

n

r

al s

u er

).

z

d

e

r

u

m

as

e

s

os

p lal r

ot i

n

o

o m

u

aj

b

or

a

c

di

o

a

ar

u

m

b

e

ut

y

a

et n

p

a cr

d

al

a

e

l

r

m

c

ñ h

e

d

d

a a

d

ar

e e

a e

s

n

d

n

y ef

a

s e

n s

e

n

c

ót

ut

l ol

c

dr u

e

ut

n io

s

s

et il

n et

o

as o al

a

as

e

o

gs d

l E

, a

d

s

n

á r

os

e q

e

o

a

u V

ot

e e

e

.r

m a

ol ifr

a

n

s ci

s

a t

r ifr

r

n

o m

e

ai n o

7

e

n e s

m

m

o e

ivs

E

p

e x

a

o o

f

aí

s

d

et c

a

l

e

ci

e

d

c

a

e

s

.

d

it

l

e

o

. a

uf

ef d

P

e n

n

c ar

E

or

s e

r

ot

n

4

a oi

b

s

. 3

a ar

e

c

.

at

a

ts ar d

a

u

ut

at

s

ir

r

et e

,

c

a

n x

e

e

a

ol

s

ór x

u

la

a o

o ír

o

n

n

e

n oi

n

a

e

ar l

e .

n d

mr

a

ci

c

o a

ói

e

n C

q

u

n a

ot o

v

n

)

e

o

p ol

ut

e

t

e n

.)

m a

e

.

at

d

d

r

o

et

e

n

s

l

ar

oj

at

e

o m

n

n a

p a

d

a

o

er c

le

n

d

o

s a

a

o

oi

or

a

ñ

d

d

.s

cr

e

e d

a

a

e

e

n

z

l

.s

d h

p

n

i

a

g

a

e v C

e d

d c

u

b

d al

e

d

U

b

a

ar

A

u

o o

ol

h

a

w

d

n

b úr

o

r

n

ói

o

a

ut t

l

vr

n

or ni

a

d

e

a

a

or

or

c

ml

al s

uj

ci

l

r

la

. oj

. .

n

p c

E s

at n

t

a

s

c

c

r

t

n al

e

n

)

u(

e v

r

ot t

n

e z

or

t

n

e

n

j

el

ni

e

o

x

c

a s

e or

a

l r

r p

ut

er

et

r

c a

m e

q

i

o

n

t o

u

ar y

t

u

ni

e

ni

ml

tui

d

ot

d

o(

e

r

ei

al

a

e

l

s

e

n

s

e ol

y y

r

ci

c

o

ur p

c

s

d

r

t

s

a b

,

c

d

v

é

o e

e

,

n

n

te

d e

e o

m

e

s

al

d

a

t n

s

ta

s

d e

di

al

ifr

s

s ar

tu

d

s

e

v

y

a ci

ie

la

a

e

o

o

aj ml

x o

n

r

p

u

s

oi n

i

a

a

n

n

x

s

e

s

ar

n oi

et

p

e

e

e

te

s

ci

ci ot

n

l

e r

la

d

c

c

c

zi

mr

fi

a

a

n

s a

a

e

n

m

al

et

a

e

lo

s

d

r

d .

er

e il

c

o

s

al

r

e

l ar

ni

a

r

al

e ni

u

al

t n

s

o

s

c

s

n

y o

p

ír

te

d

c

o

uf m

er

idr o

ur

a n

n

n

e

sí

y e

e c

;)

c

oi

u

d

á n

e

s

v

e

al a

n

e

D

r

d

s

a

n x

ol

s

m

d

c e

t

ni

e e d

ci n

s

or

a

o

a c

ot b

ut

idr e

t

n

T

s

lor

;r

s a

r o

e ai

lm s

d a

e ut

C

l

oi r

n

.

e

s

d

e c

o

o

n et

s ot

s

o

r

s ar

g

C

n e

a

ÓI

v

ír

w l

nr

uf

le

Y

m

E

n or

n

n

u c

. n

a

d

g

,r

R

s

b

et

E

e

o

lo

P

o ta

er

A

a

d

.)

et

e

e

b

e n

e

p(

s l

io

or

e

A

l

s i

u

t

d

cr p

e

d

tr

u a

s er

e

it

ut i

ti u

e

b b

C

s

ut

a ut

q

m r

a

N

g

ml

l el

u

e

o c

a n

n

o

ut

v

ot ci

e ur

n

u

ir m

et

ot r

ol

p

a s

a

a n

ri

al

a

uj

cr

n r

. o

s

u

o

o(

d c

r

r l

c e


109


er

. e

e ot

h

.

l, s

a

in

a m e

la

n

o

m

n

a

o

to

s

t

or .r

o

s .r

s

m

o

i

o

t n

to n m a e

to

v l

u

e m

el

i c

d

r c le

o

m

s

e

a

m

oi p

r

e

e m a

e

ni

o

ol

o

ÓI

o

C n e

a s

b

R A P Y

w

et m

N

g

e

d

ai v

n

p ,r zi

n a ol al

c y

al

m e

d m e

n

et r

ml

y s

e al

t

or

al

t

o

p

i e

C

e et

n .

n

.

c i

c

o

A S o

a ut n e

ifr E

V

e

v d

o

e n

n

ot

ot

a

a

ot

c n

A C

v

U .

, a

at oi iel

n

d e

a

r

et ni y

s n 3

.

U

ol

c 2

v

ar

c o

. 1

. s

e

e

c al it

d m

S

n ml e v ei

j

it

al

c er

c

ói

n a

gr

a

C

S

o

e

e

e

n U

d

e

o

d e

n

q n

a

u

r at

c

gs

d

o

e a

c

r

ri

o

p

u

la

n

e d

a

s

.

i

n

e n

.

.

n

o

d

b 4

5

V . 6

n

AÍ

c c

E

uf r e

. a

n

R V

et n e s

m

m

o

s

E

p

ot

A

a vi

o

e r

l

110

s

c

s

r

ió

c

o

fu

s

d

a

d i

.

at

i

a

cr

c

D

d

cr

n

o e

o

a

s

t u

a

d

U

é

ot

ci

a

r

e

d

e

n

l

e

rr

e m

u

oi

h

ei

n

ml

n a

ot

e

a

s

ot

e

n

b

e

ar

o

b

a s

ta

b

as

c

o

m o et

t

ps

t

s

er

b br

r

a

i

ei

o

oj

ar

a

a

n

C

n

et di

d

v

,

n

er

n

s e

or

m

s e

c

al

ir

t

p v

d

e

or E

o

d

o

o

vl e

j

v

e

n

o

q

lo

n

e

ut u

e

al

s a

s

r

o

al

o

la

s or

ei

o

,

et n

er

d

lm

et

y

v

n

e

ut o

s

v s

m

n

n

y

d

or

n

ói

l

a

ar

d

e

a

e

r

a u er

a

er

n n

si

o

r

e

n

v

s

s

a ri

a

la s

ri ar

l

e

ia

e

u a

ut

et

m

r er

ar

er

n

is

s s

o

c

si .

o

d

s

lm

e

d

te

r

mr

ie

e

E m

c

n

et

al

r

n l

e

l

ol

y

e

ot

a

c mi

a

c e

e

iml a

n

is

si

gr

a

o

la

ói

p

al

d

p a

c

b

m

n

C

m

e

io

D

er

ei

a ut

E

o

ie

. c

b

n

a

T

in e

n

ot

al

d

E

in

ot

ml e

C

et

si

l

C

e

r

o

n or

ÓI

r

n

t

ei

le

R

at a

b

er

E

m o

ot n

c

s b

er

p b

n

lor

o

b

,r

m

ai

ia

e

r

r

v

A

r

s

c d

lo

el o

r

l ut

c a

ol

d

a

.

s

ot

N

d

p

p u

.r o

s

to o

n

el

l e

g cr ot

d

a

c e x e



5.

MOTOR DE POLOS HENDIDOS

Los motores de polos con espiras auxiliares son motores monofásicos de potencia comprendida entre 1/100 y 1/20 de caballo. Su empleo se limita a aplicaciones donde se precisa un par de arranque muy reducido, como ventiladores y sopladores. En estos motores, el estator está formado por un paquete de chapas con polos salientes, alrededor de los cuales van colocadas las bobinas inductores (Fig. 185).

El motor de polos hendidos necesita también un devanado de arranque, el cual está formado precisamente por los anillos de cobre o espiras auxiliares alojadas en las ranuras de los extremos de cada polo (Fig. 186). Durante el arranque los polos principales inducen en los anillos de cobre una corriente, que a su vez engendra un campo magnético desfasado con respecto al de los polos principales. Los dos campos crean, al combinarse, un campo magnético giratorio y por ende un par asincrónico que hace arrancar el rotor. Una vez acelerado el motor suficientemente, el efecto de las espiras auxiliares es depreciable. El motor de polos con espiras auxiliares del tipo corriente lleva sus polos salientes con ranuras en uno de sus extremos, donde van alojadas las espiras en cortocircuito.

Fig. 185 Los polos llevan cerca de un extremo una ranura longitudinal en la que se aloja un anillo de cobre o espiras en cortocircuito (espira auxiliar; S y a, Fig. 185). Todos los motores de polos hendidos tienen un rotor de jaula de ardilla.

Una vez soldados los terminales a las bobinas principales éstas se encintan y se montan en su respectivo polo. Al rebobinar un motor de polos hendidos es preciso confeccionar cada bobina con el mismo número de espiras que las antiguas, y con hilo de igual diámetro y aislamiento.

5.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE POLOS HENDIDOS

Todos los motores monofásicos de inducción necesitan un devanado auxiliar para producir, en la fase de arranque, un par necesario a la puesta en rotación del rotor. En los motores de fase partida se emplea para tal efecto un devanado de arranque dispuesto a 90º eléctricos del de trabajo.

Fig. 186

También hay que cuidar que el tamaño de las bobinas resulte igual al de la original, pues de lo contrario se encontrán dificultades para montarla en el polo. Es buena práctica disponer tiras de material aislante en las aristas del polo o por todo su alrededor, a fin de proteger la bobina contra posibles contactos a masa. Estos motores se contruyen con dos, cuatro, seis y ocho polos, conectados de modo que sus polaridades vayan alternandose. Los motores de polos hendidos, así como todos los motores de inducción, tienen una velocidad que depende de la velocidad de sincronismo. Por lo general el sentido de rotación es único y por lo tanto es necesario precisarlo al realizar un pedido. Sin embargo en la mayoría de los motores, el sentido de giro puede invertirse desarmando el motor, invirtiendo los lados del estator y volviendo a montar el conjunto. (Fig. 187).


111


Fig. 187 Se construye también motores donde, para facilitar el cambio de sentido de rotación, se realizan dos ranuras sobre cada polo, a manera de poder invertir el sentido de rotación desplayando, de un lado a otro del polo, el anillo o a espira de cortocircuito. También se construyen motores donde la inversión del sentido de rotación se logra, sin modificar las características constructivas del mismo motor. En estos motores se pueden encontrar dos devanados principales, una para la rotación en un sentido, el otro para la rotación en el sentido contrario. (Fig. 188).

Fig. 188 También se logra la inversión del sentido de rotación colocando sobre los extremos de cada polo dos espiras auxiliarias y cortocircuitando la una a la otra según se desee el uno o el otro sentido de rotación. Para la detección, localización y reparación de averías en estos motores se siguen los mismos procedimientos ya mencionados en capítulos anteriores.

112



EJERCICIOS PRÁCTICOS

FASE DE TRABAJO

INSTRUCCIONES -

To ma r d at os ge ne ra le s utilizando ficha establecida.

-

Quitar polea y/o cuñas si las hay, utilizando para el efecto extractor.

-

Quitar tapadera del ventilador en el sentido y orden de movimientos que se indica en la figura. Previamente quitar tornilos sujetadores.

-

MATERIALES

1 motor

monofásico o trifásico.

Herramienta -

Martillo 300 gramos Extractor Llaves de cola corona Destornillador de castigadera Destornilladores phillips Punzón de centro mazo plástico

Observaciones -

Si el motor es monfásico y sobre una de sus tapaderas está montado el interruptor centrífugo, tener sumo cuidado de no averiarlo.


113


FASE DE TRABAJO

INSTRUCCIONES -

-

-

Extracción de cojinetes Po ne r a ni ll os de ex tr ac ió n o pedazos de metal suave (cobre o latón) detrás del cojinete. Sacar cojinete atornillando el eje del extractor.

Revisar estado de los cojinetes Engrasar cojinetes Llenar de grasa la cuarta parte del cojinete

ARMAR MOTOR - Colocar cojinetes - Colocar cojinetes sobre eje - Colocar anillo de metal suave (cobre o bronce) sobre el cojinete

MATERIALES Observaciones Esta operación se realiza solamente si se comprueba que los cojinetes están defectuosos.

Observaciones Si se trata de cojinetes sellados, estos no deben engrasarse de nuevo.

Observaciones en algunos casos tomar en cuenta que los cojinetes son de diferente diámetro, por lo tanto colocarlos según el diámetro del árbol o eje.

NOTA: El anilo de metal debe apoyarse en el anillo interno del cojinete, sin lastimar la parte donde se encuentran las esferas o r odillos.

-

-

-

114

C ol oc ar ta pa de ra en ro to r apoyándose ésta sobre un soporte de madera I nt ro du ci r r ot or en e st at or tra ta nd o de no la st im ar el devanado y la carcasa C ol oc ar la ot ra ta pa der a apoyándose sobre un soporte de madera como indica la figura.



FASE DE TRABAJO

INSTRUCCIONES

MATERIALES

- Quitar ventilador a) Utilizando un estractor adecuado b) Destornillando la castigadera que lo sujeta al eje

-

-

-

-

-

-

Marcar tapaderas y/o escudos Punzonar tapadera de servicio y carcasa haciendo una sola marca p un zo na r l a o tr a t ap ad er a haciendo dos marcas

Observaciones este paso se hace con el objeto de no perder el orden de colcocación de las tapaderas

Quitar tornilos o pernos que sujetan las tapaderas utilizando herramienta adecuada Golpeando con un mazo el eje de motor retirar tapadera de servicio Quitar tapadera con rotor tratando de no lastimar el devanado y la carcasa, luego quitar la tapadera que contiene al rotor.

Golpeando sobre un trozo de madera quitar la tapadera que contiene el rotor tal como se indica en la figura Si no se logra retirar la tapadera del rotor golpear la periferia de la tapadera con cuidado hasta lograr su reparación

O tr o m ét od o u ti li za do pa ra quitar la tapadera es golpear las salientes del motor en forma alternada utilizando una cuña de madera y martillando, como se indica en la figura.


115


FASE DE TRABAJO

116

INSTRUCCIONES

-

Colocar ventilador como se indica en la figura si es que entra a presión, o fijándola por medio de tornillos.

-

Colocar pernos o tornillos de tapaderas. NOTA: Al apretar hacerlo en forma alterna (opuesta) y ve ri fica nd o que el ej e gi ra libremente.

-

Colocar tapadera de ventilador como se indica en la figura.


MATERIALES


FASE DE TRABAJO

MATERIALES

INSTRUCCIONES

-

-

-

-

Tomar medidas de ranura: longitud, ancho y profundidad. Tom e l a m ed id a d e l a profundidad (p) y multipliquela por 2. Tome el ancho (aq) de la ranura y súmela a la medida anterior A la medida anterior agréguele aproximadamente 4 mm. Esto dará el ANCHO TOTAL del aislante. Tome la medida de longitud (l) de la ranura y agréguele 16 mm, Este será el LARGO TOTAL del aislante. Trazar y cortar aislantes del estator.

En los extremos del largo del aislante hacer un doblés de 4 mm, como se indica en la figura.

papel pescado de 0.5 mm.

-

Regla graduada Tijeras Pinza plana

OBSERVACIONES

Selecionar la dirección del hilo del papel, antes de proceder a cortar los aislantes, de manera que dicha dirección corresponda al largo del aislante.


117


FASE DE TRABAJO

MATERIALES

INSTRUCCIONES

HACER CUÑAS

OBSERVACIONES

-

Tomar en centa que la dirección del hilo del papel quede e la longitud de la cuña.

-

Teniendo la longitud de ranura sumarle 8 mm. Ésta será la longitud total de la cuña Mida la distancia entre dientes y multiplíquela por 3, éste será el ancho total de la cuña Trazar y cortar cuñas

HACER OREJAS - Tomando en cuenta el tamaño de la bobina y el número de bobinas, hacer las orejas con la forma como se indica en la figura.

-

118

Una vez preparado los aislantes, proceder a aislar ranuras del estator.



FASE DE TRABAJO

MATERIALES

INSTRUCCIONES

-

-

-

-

-

Tomar medidas de bobina sobre Alambre magneto # 22, Cañamo el mismo estator. Usando un pedazo de alambre EQUIPO magneto, darle la forma de la bobina con su paso - Estator de 24 ranuras correspondiente. las cabezas deben tener longitud - Bobinadora manual suficiente para permitir el paso de las otras bobinas; para este fin se - Porta-estator dobla hacia el exterior dicha cabeza dejándola separada de la - porta-carrete carcaza aproximadamente 5 mm. HERRAMIENTA Teniendo las medidas de la bobina, graduar los moldes de la - Tijeras bobinadora de acuerdo al modelo establecido. Colocar el carrete de alambre magneto y darle la graduación para que el alambre tenga la tensión adecuada.

OBSERVACIÓN -

Proceder a hacer todas las bobinas.


Antes de sacar las bobinas del molde, hacer un amarre sobre los lados activos, utilizando cáñamo; para evitar que la bobina se desordene

119


FASE DE TRABAJO

MATERIALES

INSTRUCCIONES

-

Colocar bobinas en estator de acuerdo al paso y forma del embobinado.

Al introducir la bobina en la ranura desmenuce uno de los lados activos con la yema de los dedos a manera de que se introduzcan fácilmente las espiras.

-

Cada bobina constará de 60 espiras

-

El paso será 1/12

-

F orm a d el e mb ob in ad o imbricado

-

El instructor da rá informaciones sobre el paso y el tipo de embobinado.

MOTOR ASINCRÓNICO TRIFÁSICO 2 polos - 24 ranuras - 1 capa - Paso 1 /12 imbricado

120



FASE DE TRABAJO

MATERIALES

INSTRUCCIONES

-

Cortar 5 pedazos de madera de 3/8” x 12 x 18 cms (pieza A)

-

Cortar 2 pedazos de madera de 1/2” x 8 x 14 cms (pieza B)

-

Cortar 2 pedazos de madera de 1/2” x 6 x 11 cms

-

En 2 de las piezas A hacer el corte que indica el dibujo

-

En las piezas “A” (5) hacer cortes según indica el dibujo

-

En las piezas B y C escofinar las puntas según indica el dibujo.

Madera de 1/2” y 3/8” Tornillo de 1/2” x 5” Clavos de 1/2” Cáñamo EQUIPO

HERRAMIENTA

Serrucho Escuadra Regla graduada Broca para madera de 1/2” Escofina


121


FASE DE TRABAJO

pieza A

INSTRUCCIONES

-

Trazar el centro de todas las piezas y hacer agujeros de O = 1/2”

-

En una de las piezas “A” trazar dos centros como indica el dibujo

-

pieza X

122

MATERIALES

OBSERVACIÓN Unir las piezas con tornillo de 1/2” x 5” según figura X y abrir Tener cuidado que todas las piezas agujeros de 1/2” en los centros queden con sus lados paralelos trazados en el paso anterior entre sí, antes de proceder a abrir agujeros.

Separar las piezas y ajustar los 2 agujeros abiertos anteriormente a la forma de los brazos de la bobinadora; usando para ello un formón.



FASE DE TRABAJO

MATERIALES

INSTRUCCIONES

-

Terminando el modelo fijarlo a la bobinadora - Colocar el carrete de alambre magneto y darle la graduación para que el alambre tenga la tensión adecuada. - Proceder a hacer bobinas. -

Colocar bobinas en el estator de acuerdo al paso y forma del embobinado. Al introducir la bobina en la ranura desmenuce uno de los lados activos de manera que se introduzcan fácilmente las espiras.

-

Evitar que las bobinas se deshilen o desordenen.

-

Cada bobina constará de 50 espiras

-

El paso 1/8 1 /6

-

F or ma de l e mb ob in ad o: concéntrico

-

El instructor dará información sobre el paso y tipo de embobinado.

MOTOR ASINCRÓNICO TRIFÁSICO 4 polos - 24 ranuras - 1 capa - paso 1-8, 1-6


123


EMBOBINADO DE ESTATOR DE MOTOR ASINCRÓNICO TRIFÁSICO A JAULA DE ARDILLA DATOS DEL MOTOR Potencia del motor

736 W

Tensión de alimentación

220/380 V

Corriente de fase absorbida

1.91 A

Frecuencia

60 Hz

Número de fases

3

Clase de aislamiento

B

CARACTERÍSTICAS DEL EMBOBINADO Número de polos

4

Número de ranuras

24

Número de capas

1

Paso

Entero 1 /6

Número de bornes

6

Número de ranuras por polo

6

Número de ranuras por polo y por fase

2

Embobinado

Imbricado

Tipo

B

Número de conductores por ranura

98

Sección de los conductores

0.35 m 2 calibre # 22

Distancia entre los principios

124



Esquema circular


125


L A E NI L A M E U Q S E

126



FASES DE TRABAJO 1.

Preparar el aislante.

2.

Preparar moldes.

3.

Hacer bobinas.

4.

Aislar ranuras.

5.

Colocar bobinas en el estator según esquema.

6.

Cerrar ranuras con cuñas aislantes.

7.

Aislar entre sí las cabezas del embobinado.

8.

Hacer, soldar y aislar las conexiones internas.

9.

Hacer conexiones externas.

10.

Amarrar el devanado.

11.

Probar el embobinado.

12.

Barnizar.

13.

Armar el motor, hacer pruebas de aislamiento.

14.

Hacer pruebas en vacío y bajo carga.


127


_

_

_

_

_

_ _

_

_

_

_

_

_

_

_

_ _

_

_

_

_

_

_

_ _

_

_

_

_

_

_

_

_

_ _

_

_

_ _ _ _ _

it

d E

N

M

V

o

lt

ol

o

d

ei S

e

s

pi pr

_

ar

oi

o m T

_

_

_

_

s

o

_

_

_ _

e

_

p

_

s

_

i

s

n

_

lo

_

_

u

_ _

_

r

_

ar

_

_ _

_

ar

_

_ _

_

_

_

_

ol

_

_ _

_

_

e

e

e

_

. .

.

_

_ o

o

N

o

_

a

g

ur

p n

_

o

x

e

_

n

.

_

C

_

_

_

_

_

_

_

_ _

_

_

_

_

_

_

_

ói _

e

_

_

ci s

_ _

il _

_ _

_ _ _

P

_

b

_

_

_

_

r

_ _

_

c _ u er P

M

H

_ _

O

_ _

A B A T _

_

_

_

_

R

_

_ _

_

E

_

_ n c er l

_ D _ _

_

_

F _ _

_ _ _

_

_

_

_ _

_ n

_

_ _

c

_.

_ _ N

_

_ _

g e

t

er

_ _ _

a _

c

jo ar T

_

ar v

el

h F

e

c

g

F

e E

n e

p

cr

T

A

_ _

_

M

pr

_

T

ar

ot

s c

a

a in o

el

ni e

r r

o

a

is

o

b a

b

b

c

al H

A


. Q

Q

_

_

_

_ _

_ _

_ _

_

_

_ _

_ _

_ _

_

_

_

_ _

e

_

c

_

_ _

_

_

O

_ _

_

_ _

_ m

a s

o

_ _ _

b

_ e

ej

at a

ot m

o

l _

el d

_ _

a ai

la

ot b s

d r

c

et

o

F

M

M

h

n a

e

_ _

ar

_

_ _

_

b

t

_ _

_ le

_

_ _

_

_

_

_ _

_

p

or

_ _

_

a

m

_ _

_

d

a

_ _

a

_

_ _

_

o

_

_ _

d

s

_

_

_

o

_

_ _

_

s

e

_ _

_

t C

. Q

_

ia a

_

.

_

ar

c

_

_

_

r

_

_

_

_ b

o b

B

jo

_ _

_

_

j c

_ _

_

_

ni

_

_

_

_

e r

_ _

_

_

_

_ _

_

_

_

_

_ _

_

_

et

s

b M

_

r

ot o

_ _

a

m a

_

_

_

_

in

r _

a

s

_

_

_

d

N _

a

_

_

_

_

_

u

oj

_

_

_

_

_

c

o

_

ar

ia

h _

d

ot

_

_

_

ef a

_

_

di

.

_ _

m o

a

_ b

p d

_ a

_

_

_

_

_

_

_

_ _

_ _

o

_

_

_

_ _

e

_

_

_

_

_

ut _

_

s a

e

_

_

_

_

_

_

r

o

d

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_ _

_

_

c

_ _

_ r

e e

_

_ _

_

_

_

_

_ _

_

_

_ _

c

_

R

o

_

e

_ _

_ _

n

_

O

_

bi

_

c

_

_ _

e _

R

_

_

_

_

_

a

_

_

_

_

_

_

_

_

S

_

_

_ _

_

_

_

r

_

_

_ _

_

di

_

p

_

_

a

_

D

o

_ p

_

_

_ _

ió

_

E

_ or

e

_

_ E

_

_

_

_

_ _

r

s _

m

C

ei

: _

_

_

N

_

.V

_ _

e

_

N

_

t

_

O

_

_ _

_

_

_

_ o

_

C

_

. _.

_

_

_

_

_

_

_

_

_

m

_

_

_

_

_

_

_

b

_

_

Q

.

_ _

_

_

_

_

_ _

_

_

_

_

_

_

_ _

_

_

_

_

a

_

_ _

_

la

_

_ _

_ _

m

_

_

_ ej

a

_ _

_

_ _

_

_ _

_ _

_

_ _

_

b

_

e

_ _

_

ai _

_

_ _

_

r

_ _

_ _

_

c

_ _

_ _

_

o

_

_

_ _

_

le

B

_

di

c

_ _

a _

d

_ _

_

_

o

of

_

ot

c

_

_

b

_

T

_

_ r

_

él

_

_

ni

_

_ _

_

_

_ _

_

a

_

_

_

_

r

_

_

_

_

_

in

_

_

i C

_ n

_ _

ei

_ E

_

_

o

_ _

c

CI

n

_

n

H

_

_

_

u

_

v _

ió te

A

oí

_

_

_ _

_

_

_

D

_

T

_ e

_

_

_

o

_

_

_ _

ip

n _

_

v

o

c

_

_

_

tl _

_

_

_

N

o

_

_

ot

oi

m

_

o

_

_

_ _

_

.

_ ei

_

s

_

_

_ _

_

r _

_

n

_

_

_

_ _

_

_ _

_ _

_ _

d

_

_ _

_

_

a _

_ _

_

_

_

_ _

_

_

_ _

_

_

_

_

_

_

_ _

_

_

_ _

_

_ _

J

T

_ _

_ _

_

B

_

_

_ _

_ _

ar o

_

_

_ _

b

a

_

_

_

_ _

b

_

_

_

oj

_ _

_

_

_

_

_ _

_ _

ni

a

_

_

_

a

a

_ _

_

c s

T

_

_

_

a

o a N

_ _

_

F

P

gr

m o

_ _

_ _

. a

A

_ _

_ _

m

_

_

_

C

_

_ _

T

_ _

s

C

a

p

d

p a

_ _

_ _

m

a

a

ñ e

e

_

_

_

d

d

s

p s

o

b

e cr

e F

_ _

a

_ a

o

r

o _

ior

p c

a

_

s .

_

e

l

_

a

e

cr

b

in

s

_

g

_ _

_

n

a

M

_ _

h

a

_

_ ai

_ _

o

_

s

d

ur

_ _

_ _

e

p loi

_

_

_

_

ot

_

o

s

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_ _

l

N

R _

_ b

o

v _

_

e

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

e

_

_

_

_

e

_ _

d o

_

_

_

_

_

_ _

_

_

_

o

_ _

_

_

_

_ _

_ _

_

_

_ _

_ _

_

_ _

_ _

_

_ _

_ _

_

_ _

_ _

_

_ _

_ _

_

_

áf

_ _

_

_

s

_ _

_

_

si

a

d

_

o

_

_ _

s

_

o _

_

_ _

_ _

ni

_

_

_

d _

_

N

p

o

_

_ _

_ _

_ _

o

:r

_

_

d

_ _ _

_ _

_

d

_

_

_ _

_ _

_

_

p

o

_

_

e

_ _

_

_

s

_

_ s

_

_

_

s

_

_ _

_

_

_

_

_ _

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_ _

_

_

_

_

_ _

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_ _

_

_

_

_ _

_

_

_

_

_

_ _

_

128

_

_

a E

C


1. Realizar el esquema lineal de este motor trifásico de 2 polos; 12 ranuras; paso 1-6; embobinado imbricado de una capa, tipo B; 6 bornes conexión en estrella o en triángulo.

2. Realizar el esquema lineal de este motor trifásico de 4 polos; 12 ranuras; paso 1-4; embobinado imbricado de una capa, tipo A; 6 bornes conexión en estrella o en triángulo.

1. Realizar el esquema lineal de este motor trifásico de 2 polos; 24 ranuras; paso 1-12, 1-10; embobinado concéntrico de una capa, tipo B; 6 bornes conexión en estrella o en triángulo.

2. Realizar el esquema lineal de este motor trifásico de 2 polos; 24 ranuras; paso 1-12; embobinado imbricado de una capa, tipo B; 6 bornes conexión en estrella o en triángulo.


129


1. Realizar el esquema lineal de este motor trifásico de 4 polos; 24 ranuras; paso 1-6; embobinado imbricadode una capa, tipo B; 6 bornes conexión en estrella o en triángulo.

1. Realizar el esquema lineal de este motor trifásico de 4 polos; 24 ranuras; paso 1-8; embobinado concéntrico una capa, tipo A; 6 bornes conexión en estrella o en triángulo.

2. Realizar el esquema lineal de este motor trifásico de 4 polos; 24 ranuras; paso 1-6; embobinado imbricado de boble capa, tipo B; 12 bornes conexión en estrella o en triángulo, en doble estrella o en doble triángulo.

2. Realizar el esquema lineal de este motor trifásico de 4 polos; 24 ranuras; paso 1-7; embobinado imbricado de una capa, tipo A; 6 bornes conexión en estrella o en triángulo.

130



1. Realizar el esquema lineal de este motor trifásico de 4 polaridades (2 velocidades) 4 y 2 polos; 24 ranuras; paso 1-7; embobinado imbricado de doble capa, 6 bornes conexión en triangulo para 4 polos y en doble estrella para dos polos (para funcionamiento o potencia variable).

1. Realizar el esquema lineal de este motor de 2 polaridades (dos velocidades); 4 y 2 polos; 18 ranuras; Paso 1-6; Conexión (4/2 polos) 6 bornes.

2. Realizar el esquema lineal de este motor trifásico de 2 polaridades (2 velocidades) 4 y 2 polos; 24 ranuras; paso 1-7; embobinado imbricado de doble capa, 6 bornes conexión en triangulos para 4 polos y en doble estrella para dos polos (para funcionamiento o potencia variable).

2. Realizar el esquema lineal de este motor de 2 polaridades (dos velocidades); 8 y 4 polos; 24 ranuras; Doble capa Paso 1-4; Conexión (8/4 polos) 6 bornes.


131


1. Realizar el esquema lineal de este motor trifásico de 2 polos; 30 ranuras; paso 1-11, embobinado imbricado de doble capa, tipo B; 6 bornes, conexión de estrella o en triángulo.

1. Realizar el esquema lineal de este motor trifásico de 4 polos, 36 ranuras; paso 1-8; embobinado imbricado de doble capa, tipo B; 6 bornes conexión en estrella o en triángulo.

2. realizar el esquema lineal de este motor trifásico de 4 polos; 36 ranuras; pasos 1-12, 1-10, 1-8; embobinado concéntrico de una copa, tipo A; 6 bornes conexión en estrella o en triángulo.

2.

132

Realizar el esquema lineal de este motor de dos polaridades (2 velocidades); 8 y 4 polos; 24 ranuras; paso 1-4; embobinado imbricado de una capa; 6 bornes, conexión en triángulo para 8 polos y en doble estrella para 4 polos (para funcionamiento a potencia variable).



1. Realizar el esquema lineal de este motor monofásico de 2 polos; 24 ranuras; pasos 1-12, 1-10, 1-8, 1-6; embobinado de arranque: pasos 1-12, 1-10

1. Realizar el esquema lineal de este motor monofásico de 4 polos; 24 ranuras; paso 1-5; embobinado imbricado, tipo B; 4 bornes. embobinado de arranque; paso 1-6.

2. Realizar el esquema lineal de este motor monofásico de 4 polos; 24 ranuras; pasos 1-6 1-4; embobinado de arranque: pasos 1-6.

2. Realizar el esquema lineal de este motor monofásico de 2 polaridades (2 velocidades); 2 embobinados de trabajo para 4 y 2 polos; 24 ranuras. Embobinado de trabajo para 4 polos; paso 1-7, conexión en paralelo, embobinado imbricado, tipo A. Embobinado para 2 polos; paso 1-12, conexión serie; tipo B. Embobinado de arranque; 4 polos; paso 1-6, conexión serie; tipo B.


133


134


MT.3.4.2-58.1)01 Reparación de Motores Asincronicos

Recommend Documents