Informe de Bobinado de Motores Elctricos

Informe Motor Inducción Trifásico

UNIVERSIDAD LATINA Sede Heredia

MAQUINAS ELECTRICAS Cód. Grupo:

Recontruccion Motor Induccion Trifasico Asincrono

Profesor:

Ing. David Chavarria

Realizado por:

Tatiana Diego Armando Pérez Navarrete

II Ciclo - 2011

Reconstrucción de Motor Trifasico Página 1

Informe Motor Inducción Trifásico INDICE

Paginas

1. Objetivos _________________________________________________________ 3 1.1. Objetivo Principal 1.2. Objetivos Especificos 2. Introduccion _______________________________________________________4 3. Principios y Funcionamiento Motor Inducción ___________________________5 3.1. Motores de Induccion I nduccion Historia 3.2. Principios de Funcionamiento motor asíncrono 3.3. Modelo Motor de Induccion 4. Equipos y Materiales. ________________________________________________8 ________________________________________________8 4.1. Datos placa del motor 4.2. Herramientas 4.3. Materiales y datos técnicos. 5. Procedimientos _____________________________________________________10 5.1. 6. Pruebas Finales 7. Discusion de Resultados 8. Conclusiones. 9. Bibliografia.



OBJETIVOS

1. Objetivo Principal Realizar el análisis de un motor eléctrico de inducción asíncrono a nivel de contruccion y diseño de la parte Inductora 2. Objetivos Específicos  

Investigar el proceso de rebobinado de u n motor eléctrico Desarrollar un rebobinado de un motor Trifásico Asíncrono.


Informe Motor Inducción Trifásico INTRODUCCION El siguiente informe compuesto sobre el rebobinado de un motor trifásico de inducción asíncrono. Sé explicara paso a paso como desarrollar un proceso de bobinado para un motor desde sus consideraciones mecánicas así como sus conceptos a nivel eléctrico. Podremos demostrar procesos muy manuales pero con cierta metodología para desarrollar el bobinado. Se tomaran criterios técnicos para análisis de lo que conlleva el bobinado se tomaran datos puntuales que permitirán tener un punto de partida en el análisis de fallos y estado de nuestro motor.


Informe Motor Inducción Trifásico Principios y Funcionamiento Motor Inducción

MOTORES DE INDUCCIÓN El motor asíncrono fue creado es su forma más simple por Galileo Ferraris y Nikola Tesla en 1885-86. Dos años más tarde se construyó una máquina con el rotor en forma de jaula de ardilla. el rotor de bobinado se desarrolló a principio del S.XX.

La diferencia del motor asíncrono con el resto de los motores eléctricos radica en el hecho de que no existe corriente conducida a uno de sus devanados (normalmente al rotor). La corriente que circula por el devanado del rotor se debe a la fuerza electromotriz inducida en él por el campo giratorio; por esta razón, a este tipo de motores se les designa también como motores de inducción. La denominación de motores asíncronos obedece a que la velocidad de giro del motor no es la de sincronismo, impuesta por la frecuencia de la red. Hoy en día se puede decir que más del 80% de los motores eléctricos utilizados en la industria son de este tipo, trabajando en general a velocidad prácticamente constante. No obstante, y gracias al desarrollo de la electrónica de potencia (inversores y cicloconvertidores), en los últimos años está aumentando considerablemente la utilización de este tipo de motores a velocidad variable. La gran utilización de los motores asíncronos se debe a las siguientes causas: construcción simple, bajo peso, mínimo volumen, bajo coste y mantenimiento inferior al de cualquier otro tipo de motor eléctrico. Reconstrucción de Motor Trifasico Página 5

Informe Motor Inducción Trifásico Hay dos tipos básicos de motores asíncronos: - Motores de jaula de ardilla: el devanado del rotor está formado por barras de cobre o aluminio, cuyos extremos están puestos en cortocircuito por dos anillos a los cuales se unen por medio de soldadura o fundición.

- Motor de rotor bobinado: el devanado del rotor de estos motores está formado por un bobinado trifásico similar al del estátor, con igual número de polos.

Un motor de rotor bobinado a igualdad de potencia y clase de protección, es más costoso, menos robusto y exige un mantenimiento mayor que uno de jaula de ardilla. No obstante, frente a este último posee fundamentalmente dos ventajas, que en algunos casos concretos resultan determinantes: las características del circuito eléctrico del rotor pueden ser modificadas en cada instante desde el exterior, y la tensión e intensidad del rotor son directamente accesibles a la medida o al control electrónico



.Principio de funcionamiento de un motor de inducción. Cuando se alimenta el estátor de un motor asíncrono con un sistema trifásico de tensiones de frecuencia f 1, se origina en el entrehierro un campo magnético giratorio de amplitud constante cuya velocidad es nfp1160=, donde p es el número de pares de polos del motor. Esta velocidad recibe el nombre de velocidad de sincronismo. En los conductores del rotor, el campo giratorio inducirá unas fuerzas electromagnéticas, que al estar el devanado en cortocircuito darán lugar a unas corrientes. Éstas en presencia de un campo magnético, determinan que sobre los conductores actúen unas fuerzas, las cuales producen un par, que de acuerdo a la ley de Lenz, hace que el rotor tienda a seguir el campo del estátor. La velocidad de giro del rotor (n) no podrá igualar a la de sincronismo n 1, ya que entonces no se produciría la variación de flujo en el devanado del rotor y no se induciría ninguna fuerza electromagnética. Se denomina deslizamiento (s), a la velocidad relativa del campo giratorio respecto del rotor, expresado en tanto por uno de la velocidad del campo, es decir: snnn=−11.

Las máquinas asíncronas también se puede utilizar como generador y como freno electromagnético. Para ser usadas como motor deben suministrar potencia mecánica, consumir potencia eléctrica y el deslizamiento debe ser 0
. Circuito equivalente del motor asíncrono incluyendo pérdidas mecánicas. X1 : Reactancia de dispersión o fugas del bobinado estatórico. R1 : Resistencia óhmica del bobinado estatórico. Rm : Resistencia que representa a las pérdidas magnéticas. Xm : Reactancia que representa a la corriente magnetizante. Rme : Resistencia variable que representa las pérdidas mecánicas. X2 : Reactancia de dispersión o fugas del bobinado de rotor. R2: Resistencia Ohmica del bobinado del estator.


Informe Motor Inducción Trifásico Equipos y Materiales.

1. Datos Motor Inducción Trifásico.

Datos Placa DATOS DE PLACA MOTOR 3Ф

Potencia(KW)

0.9

Tensión(V)

220/440

Eficiencia

72%

Frecuencia

60Hz

Corriente(A)

4.2/2.1

RPM

1700

Cos θ

0,77

Marca

FRAME

80B/4

SITI

2. Herramientas a. Juego de Llaves en milímetros b. Juego de desatornilladores. c. Cortadora d. Regla de mecánico e. Alicate Universal f. Guantes de cuero g. Cuñas de Madera h. Equipo de Oxiacetileno boquilla #2 i. Antejos de Protección j. Bobinadora k. Soporte de carruchas de Bobinas. l. Horno eléctrico. m. Megometro,Multimetro n. Amperímetro o. Tacómetro


Informe Motor Inducción Trifásico 3. Materiales Utilizados y sus características a. 1500 gramos de Alambre de Cobre Calibre Nº22 b. 4 metros cuerda de tela de sujeción de bobinado

º c. 1 Pliego de papel aislante. NOMEX - MYLAR - NOMEX - (NMN) Complejo formado por un film de poliéster adherido a 2 láminas de aramida (Poliamida aromático) NOMEX T-416 de 0,005 mm. Mediante una resina especialmente preparada para esta aplicación, con unas propiedades electrotérmicas elevadas. Los materiales que lo constituyen y su proceso de fabricación en caliente permiten que el NMN ofrezca unas características en general más elevadas, que el resto de complejos significándolo como el más idóneo para ser utilizado en el aislamiento de devanados que puedan estar sometidos a elevadas temperaturas de trabajo. Su clasificación térmica, por encima de las exigencias de la clase F, permite pueda utilizarse para el aislamiento de máquinas eléctricas de la clase H, si todo el conjunto es impregnado con un barniz o resina de esta clasificación. Forma de suministro = 0,15 - 0,20 - 0,25 - 0,30 - 0,35 m/m. Ancho bobina 960 m/m 50 kg. • mini bobinas 960 m/m 5 kg

Aislamiento clase F


Informe Motor Inducción Trifásico a) Barniz clase F marca Dolph´s aplicado por inmersión.

Synthite AC-43 Barniz a impregnación de clase F soldable. Aplicable por inmersión, con brocha o con pistola.

FUNCTIONING TIME N° CATALOQG COLOUR TEMPERATURE TEMPERATURE COOLING CYCLE DILUENT PACKAGES PRICE 0819000

Transparent

175° C

1 AIR

T200

SPRAY

0819001

Transparent

175° C

1 AIR

T200

1 LT.

0819005

Transparent

175° C

1 AIR

T200

5 LT.

0819025

Transparent

175° C

1 AIR

T200

25 LT.

0819080

Transparent

175° C

1 AIR

T200

180 KG.


Informe Motor Inducción Trifásico PROCEDIMIENTOS 1. Diagnostico del Motor Se realizan pruebas estáticas y dinámicas para mantener un histórico de fallas y diagnósticos de los equipos antes de ser rebobinado y así tener una idea clara del propósito de su reparación. En este caso en particular y por realizarse de un análisis de laboratorio se tomo un motor en buen estado cuyos valores de operación son muy estables y aceptables. 2. Desarme de partes Mecánicas. Se realiza un desarme completo de todas las partes mecanicas del motor con un manejo de juego de llaves y de mas herramienta Se realiliza una identificación de las tapas trasera y delantera del motor esto se hace paratir de 2 marca diferentes para tapa trasera y delantera una de estas señas se hace en la tapa y la otra en el lado del estator q le corresponda asi de esta forma ala hora de su rearme no será de gran costo idetificar el orden de las tapas y su acoplamiento.En este caso se marcaron con un centro punto y un maso un punto `para la parte delantera y 2 puntos para la parte trasera. A la hora de tener las dos tapas marcadas se desatornillan sus 4 tornillos de sujeción y con un pequeño golpe en uno de los filos de las tapas y realizándolo con botador de un material de menor dureza que la carcasa del motor para no dejar marcas en filos de acoplamiento de las tapas y no llegar a causar una ruptura en las mismas. Haciendo esto se desacoplan las tapas y se saca el rotor del estator. Poner cuidado con el mono resorte en la camisa del rodamiento trasero ya que suele perderse en el proceso y este resorte cumple con la función de amortiguamiento en el movimiento axial del rotor. Poner foto


Informe Motor Inducción Trifásico 3. Análisis y toma de datos para los esquemas de bobinado. Antes de la toma de datos del bobinado se coloca el motor por 15 minutos a unos 150ºC para que sea mas maneable la manipulación del cobre y poder realizar los esquemas 

 

Despues de ser manipulable el bobinado dañado se separa por bobinas para lograr odtener su # de espiras por bobina Luego se deben de tomar los pasos de bobina correspondiente. Seguidamente debe de tomar el acomodo y conexión de grupos de bobina por fase y comparar las tres fases asi de esa forma sabremos cómo se debe montar las bobinas dentro del estator.

Visualmente se debe realizador la toma de la mayoría de datos para realizar nuestro rebobinado posterior. Estos datos se pueden clasificar y expresar en la siguiente tabla. Datos para Rebobinado DATO

REFERENCIA

DATO

REFERENCIA

DATO

REFERENCIA

Tipo Motor

Trifásico

Nº Espiras menor

88 espiras

Largo Cabeza Bobina Menor

35mm

Nº Polos

4 polos

Nº Espiras Mayor

89 espiras

Largo Cabeza Bobina Mayor

20mm

Nº Grupos/fase

2 grupos

Calibre Conductor

Nº22

Nº Ranuras

Nº Bobinas/Grupo

2 bobinas

Tipo de Bobinas

Concéntricas/ Paso variable

Tipo polos

Tipo Ranura

Semicerrada

Tipo de Bobinado

A una Capa

Pasos

Conexión Baja Tensión 240VAC

Conexión Alta Tensión 460VAC


24 Ranuras Consecuentes 1-6-8 Ranuras

Informe Motor Inducción Trifásico 4. Diagrama de la disposición del bobinado a los 360º del ranurado del estator de acuerdo al seguimiento de las bobinas y sus acomodos dentro del estator se despeja un esquema iniciando primero por grupo de bobinas para localizar sus pasos que en este caso se fueron u paso de 6 ranuras para la bobina menor y luego 8 ranuras para la mayor con un acomodo de forma concéntricas esto se debe a que las bobinas de un grupo tienen un centro en común y a partir de ese dato se desplazan en el montaje. Se puede observar un bobinado con iguales características ya mencionadas en la tabla Nº2 con u n esquema a 24 ranuras en el libro de esquemas de Rosenbertg el cual se representa seguidamente en la figura 4 .

Esquema Bobinado Figura 4 Terminales Fase A ________ Conexión Interna ______4-7____Lineas Fuera___1-10 Fase B ________ Conexión Interna ______5-8____Líneas Fuera___2-11 Fase C ________ Conexión Interna ______6-9____Lineas Fuera___3-12

5. Extracción del Bobinado dañado Reconstrucción de Motor Trifasico Página 13

Informe Motor Inducción Trifásico Después de comprobar que todos nuestros datos de nuestro bobinado son correctos se debe proceder a extraer el alambre de cobre anterior dañado. Dado que los bobinados llevan un proceso de barnizado que sirve como aislante también tiene una gran característica de sujeción mecánica para inmovilizar las líneas de las bobinas en una sola posición esto dificultara la extracción existen varios métodos pero el que nosotros aplicamos es muy simple se prepara el oxiacetileno y se pone una llama pequeña oxiadnte que nos permita desplazar el barniz y quemar el papel aislante y sus cuñas. Se realiza por pasos: 1. Se calienta las cabezas de bobina con guantes y un separor se abren las cabezas en un solo lado del motor con el fin de cortar ala mitad cada bobina. 2. Teniendo las cabezas cortadas en un lado del motor se calientan las ranuras hasta quemar las cuñas. 3. Cuando se quemen las cuñas se sacan por ranura jalando con un alicate y de lado del motor donde no están cortadas las bobinas unos pocos hilos de cada ranura con esto el liberamos espacio en cada ranura así podremos sacar de un solo movimiento todo el cobre en la ranura. 4. Debo de repetir este proceso a todas las ranuras.

6. Preparación del estator. Reconstrucción de Motor Trifasico Página 14

Informe Motor Inducción Trifásico 1. Limpiar todo estator sin dejar papeles aislantes y desprender toda la suciedad. 2. Realizar una inspección de las delgas del estator para evitar roces y cortes del hilo de cobre cuando se va ingresar 3. Barnizar con Spray aislante clase F a todo el interior del estator.

7. Colocación del papel aislante Se toma el largo de la ranura y se le agregan en este caso 5mm de cada lado para lograr un pequeño dobles es los extremos del papel aislante con esto evitar que tenga un movimiento en el momento de alojar el bobinado ya q dicho dobles topara con el filo de la ranura y evitara que se desplace.

Aislante de Ranura. 8. Contruccion de Bobinas. Sabemos que debemos realizar 6 grupos de bobinas en total ya que son 2 grupos por fase .Si tenemos este dato en cuenta se deberan realizar 12 bobinas 6 de estas seras de 88 espiras las menores y 89 esapirar las mayores pero como se deben de hacer grupos con un principio y un final se contruiran por separado cada grupo. 

En este caso trabajaremos con una bobinadora semiautomatica el cual cuenta con moldes ajuastables decuardo a las dimenciones de las bobinas.

¿Como se realiza la toma de la medida de la bobina.? Se toma un pequeño trozo de hilo de cobre se realiza una espira al paso de la bobina que se desea hacer, para el caso de la menor que tiene un paso de 6 ranuras se monta esta espira realizando la forma de la cabeza en cada extremo con cierto forma semicircular dejando aproximadamente unos 20mm en cada cabeza teniendo en cuenta las dimenciones mecanicas que da la carcaza y las tapas del motor. La forma y exteccion de la cabeza no afectaran la desidad del flujo magnetico ya que el flujo magnetico aprovechado por el motor es aquel que se encuntra contenido en el nucleo del estator.


Informe Motor Inducción Trifásico Aunque si esta cabeza queda un poco ajustada se dificultara el montaje de las bobinas en el motor y si en otro caso se dejan muy grandes ocacionara problemas con ensamble de las tapas del motor y posibles roces del boninado con el rotor. Foto 

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Teniendo los dos moldes en una espira de la bobina menor y la bobina mayor se ajustan en la bobinadora como lo muestra la foto. La carrucha de cobre calibre 22 se monta en un soporte que permita que gire deacuerdo a lo que la bobinadora le necesite para completas sus vueltas. Se coloca el hilo de cobre en molde de la bobina menor dejando un extremo considerable como terminal de inicio y nos facilite las conexiones del motor. Se relizan las 88 vueltas en el molde menor Luego sin cortar el final de la bobina menor se pasa el hilo hacia la bobina mayor se hace este paso sin perder el sentido de giro de la bobina pues nos puede ocacionar problemas de velociadad y perdidas de pontencia en el motor. Se hacen las 89 vueltas en la bobina mayor dejando un cola considerable como tereminal final del grupo se corta el hilo. Luego se afloja el model para poder retira las bobinas las cuales se sujetan en los extremos para no perder la forma de la bobina.

Se repiten estos pasos para lo 5 grupos restantes para luego proceder a montarlos

9. Montaje del Bobinado. Deacuerdo al esquema de la figura 4 se toma como guia para la ubicación de cada bobina el metodo de montaje es un proceso totalmente manual y se debe llevar cierta metodolgia la cual se pude mostrar a continuacion: 1. Como el motor no considera un inicio del bobinado en una ranura en particular por verse en un plano a 360º donde el campo magnetico se desfasa en 120º por fase se pude iniciar por la ranura que se desee tomando en cuenta que la ranura que se tome como inico se considera como la ranura 1 en el esquema figura 4 aprtir de esto el resto de l bobiando debe llevar el seguimiento del esquema. 2. Comenzando por la bobina mayor se ingresa poco a poco los hilos en la ranura si se dificulta su ingreso se realiza un movimieto de lado a lado para que vaya entrando poco a poco.


Informe Motor Inducción Trifásico 3. Cuando se tiene todo el cobre adentro de la ranura se coloca un seccion de papel aislante cerrando la ranura posteriormente se coloca una cuña especial aislaente que cierra por completo la entrada de la ranura y da una sujeccion de mayor del cobre en la ranura. 4. Se repiten estos pasos para la bobina menor recuerde tener en cuenta los pasos de cada bobina. 5. Cuando se coloca todo el grupo se colocan marcas con la numeracion de las terminales deacuerdo al diagrama del bobinado. 6. Cuando se haya terminado el montaje de un grupo es recomendable realizar una prueba de aislamiento del cobre repecto a la carcaza del motor para comprobar que no se ligo ninguna linea y poder tener la oportunidad de retorceder el proceso antes de montar mas bobinas en el motor y no toparce con este daño al final del proceso. Prueba de aislamieto Esta prueba de ailamiento se realiza con un Megometro el cual inyectara una tension en CD de 250V al bobinado con el fin de tratar de romper el aislamiento del cobre el cual tiene un ailamiento en este caso para 600V y con la proteccion del papel aislante y la capa de barniz en nucleo dada al inicio del proceso debera ser poco probable un bajo aislameinto en el bobinado. el fallo.

Pero es mejor prevenir ya que un roce o un mal acomodo del papel podria ocacionar

7. Cuando se haya logrado comprobar la primera bobina se realizara el montaje de siguiente. 8. Como se trata de un bobinado por capas se podra montar primero una fase A seguido de la B Y C. 9. Cuando se complete un fase debe de separase las cabezas de bobinas de cada fase con papel aislante esto para evitar fases en cortocircuito. 10. Al tener todas las fases montadas se acomodan las terminales deacuerdo al digrama para sus repectivos empalmes.


Informe Motor Inducción Trifásico 10. Conexiones Internas En nuentro caso tenemos un motor con cambios de conexión estrella delta por lo tanto se deben extraer como minimo 6 puntas el principio y final de cada fase A-B-C Por lo tanto tendremos según el diagrama: Fase A ________ Conexión Interna ______4-7____Lineas Fuera___1-10 Fase B ________ Conexión Interna ______5-8____Líneas Fuera___2-11 Fase C ________ Conexión Interna ______6-9____Lineas Fuera___3-12

Empalme entre bobinas con forro aislante.

Los empalmes se les ingresa de cada lado un seccion de forro aislante luego se unen los dos hilos y se sueldan con aceroplata este proceseo se hace calentando con soplete el emplame y colocando la barra de acero plata hasta cubrir todo el empalme con este material luego se cubre con el forro y se coloca en lac cabeza de bobina como lo muestra la imagen anterior.


Informe Motor Inducción Trifásico 11. Fijacion de Bobinado.

El proceso de sujeción del bobinado se realiza entrelazando las cabezas de bobinas con una cuerda de tela de 5mm de ancho como lo muestra imagen se realiza apretando bastante el bobinado para que no quede flojo y tenga la libertad de moverse y así evitar el roce con el rotor.

12. Pruebas estaticas sin Barniz Cuando se termina de amarrar el motor se arma para probar sus condiciones de operación anten de barnizado para comprobar que el bobinado fue exitoso Pruebas de operación en vació Pruebas de operación Tension(V) finales 240

Pruebas de aislamiento Descripción Bobinado CARCAZA BOBINAS BOBINAS BOBINAS

Mhoms 550 550

Corriente (Amp) 2.1

VDC 500 500

Temp (ºC) 20

Temp (ºC) 20 20

RPM 1793

Conexión Delta

Observaciones Sin Barniz Sin Barniz

De acuerdo a los datos obtenidos se demuentra que las condiciones electricas del motor son buenas para su finalizacion. Proceso de Barniz Este proceso se realiza ingresando el bobinado 15 min a 100ºC para extraer por completo la humedad en el motor


Informe Motor Inducción Trifásico Luego se sumerge en el Barniz aislante y se coloca otra vez al Horno a temperatura controlada por un periodo de 1 hora a 100ºC.

Despues del horneado se deja al aire hasta alcanzar temperatura ambiente. Se realizan Pruebas de aislamiento nuevamente y se comprueba muchas veces que el valor en MΩ aumneta o es el mismo pero aceptable para dar por finalizado el bobinado.


Informe Motor Inducción Trifásico Discusion de Resultados 1. La pruebas de aislamiento rondaron los 550MΩ lo cual es un valor bastante bueno para este motor cuya tensión máxima ronda los 440Vac 2. La velocidad real fue de 1793rpm y la de placa era de 1700rpm en donde se vio ese pequeño incremento ya que se estaba alimentando a 60Hz 3. Los valores de corriente en vacio fueron muy bajas 2 A según placa su valor nominal es de 4,2 a 220VAC. 4.3-Resultados y Análisis Existen varias formas de presentar los resultados obtenidos en la actividad: Descripción de los datos obtenidos en cada actividad. Cuadros o tablas con los datos numéricos o cualitativos. Figuras o gráficos de los datos numéricos. En esta sección se debe dar un estudio cuidadoso de los datos obtenidos en el que se razone el porqué de los resultados. Aquí también se puede incluir parte de la discusión oral de los resultados realizada en el laboratorio.


Informe de Bobinado de Motores Elctricos

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