UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS APLICADAS INGENIERÍA EN MANTENIMIENTO ELÉCTRICO
TALLER ELÉCTRICO TEMA: REBOBINAJE DE UN MOTOR UNIVERSAL UNIVERSAL
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Integrantes:
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Chandi Iván Chacón Luis Hernández Sandra Ponce Marco Quimbita Rotman
Ing. Franklin Flores, Msc. Nivel: 6to Semestre Fecha de entrega: 27/06/2017 Marzo – Julio Julio 2017 Periodo Académico: Marzo –
Ibarra, Ecuador
Objetivos •
Identificar los motores Universales, partes y funcionamiento.
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Detectar fallas que originar el daño en este tipo de motores.
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Realizar el desmontaje de las partes componentes y realizar el rebobinaje (rotor o estator).
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Realizar el montaje y comprobar el funcionamiento del equipo luego del rebobinaje.
1. Antecedentes El auge de las industrias en el sector de la producción con el paso de los años a incrementado los requerimientos de máquinas eléctricas, siendo una de las principales los motores eléctricos en todas sus clases.
El sector productivo no selo realiza equipos de alto consumo energético, también realiza equipos que se pueden usar fuera fuera de la industria a gran escala y hasta en el sector sector residencial, residencial, el equipamiento equipamiento más más usado para esta gama para pequeña y mediana potencia son los motores universales universales por su versatilidad, versatilidad, y necesidad de poco mantenimiento. Cada equipo tiene un valor intrínseco de necesidad de mantenimiento cada cierto periodo de tiempo, ya sean continuos o recurrencia, el uso del rebobinado para los motores puede volver a poner en uso a equipos que han salido de circulación.
Un motor de tipo universal es un motor de mediano costo cuando el equipo es nuevo, pero se puede volver a usar o realizar un reemplazo para dar puesta en funcionamiento con solo rebobinar su estator y rotor, el uso de este tipo de sistemas ayuda a reducir re ducir costos a gran medida y puede dar de nuevo vida vid a útil si se realiza un trabajo adecuado.
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2. Marco Teórico 2.1. Motor Eléctrico Resumidamente los motores eléctricos son máquinas eléctricas que transforman en energía mecánica la energía eléctrica que absorben por sus bornes. Clasificación de los motores eléctricos: 1. Motores de corriente alterna, se usan mucho en la industria, sobre todo, el mo tor trifásico asíncrono de jaula de ardilla. 2. Motores de corriente continua, suelen utilizarse cuando se necesita precisión en la velocidad, montacargas, locomoción, etc. 3. Motores universales. Son los que pueden funcionan con corriente alterna o continua, se usan mucho en electrodomésticos. Son los motores con colector.
2.1.1. Motor Universal El motor monofásico universal o simplemente motor universal es un tipo de motor eléctrico que puede funcionar tanto con corriente continua (c.c.) como con corriente alterna (a.c.)
2.1.1.1. Partes de Un Motor Universal. El motor universal al igual que todo motor eléctrico, desde un punto de vista mecánico, consta de:
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Estator que es la parte fija
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Rotor que es la parte giratoria
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Dos escudos que sostiene el rotor.
Y desde un punto de vista eléctrico, consta de: •
Inductor e
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Inducido. Figura 1. Partes del motor universal
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2.1.1.2. Características de funcionamiento del motor monofásico universal
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En corriente continua es un motor serie normal con sus mismas características.
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En corriente alterna se comporta de manera semejante a un motor serie de corriente continua. Como cada vez que se invierte el sentido de la corriente, lo hace tanto en el inductor como en el inducido, con lo que el par motor conserva su sentido.
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Menor potencia en corriente alterna que en continua, debido a que en alterna el par es pulsa torio. Además, la corriente está limitada por la impedancia, formada por el inductor y la resistencia del bobinado. Por lo tanto, habrá una caída de tensión debido a la reactancia cuando funcione con corriente alterna, lo que se traducirá en una disminución del par.
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Mayor chispeo en las escobillas cuando funciona en corriente alterna, debido a que las bobinas del inducido están atravesadas por un flujo alterno cuando se ponen en cortocircuito por las escobillas, lo que obliga a poner un devanado compensador en los motores medianos para contrarrestar la fuerza electromotriz inducida por ese motivo.
Figura 2. Motor monofásico universal.
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2.1.2. Mantenimiento preventivo de motor eléctrico Actividades de un mantenimiento preventivo:
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Desensamblado de motor
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Lavar el devanado
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Verificar ajustes
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Sustitución de valeros
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Prueba de resistencia de aislante
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Barnizar el devanado
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Ensamble y pintura
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Pruebas de arranque
Figura 3. Limpieza y lavado de bobina. Fuente: Fausto A. Ramos Puc.
2.1.3. Detección, localización y reparación de averías en motores universales Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional, de corriente alterna, diseñados especialmente para usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna.
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Se debe recordar que el motor serie de corriente continua (motor monofásico universal) se caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor varía en sentido inverso de la carga, pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vacío. La parte más delicada y de construcción más laboriosa de estos motores es el rotor o inducido. Núcleo, bobinados, colector y eje requieren una construcción muy cuidada.
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Pruebas: Tanto el arrollamiento inductor como el del inducido deben verificarse detenidamente antes y después de su montaje. El arrollamiento inductor se comprobará en busca de contactos a masa, cortocircuitos, interrupciones e inversiones de polaridad. No hay que olvidar que antes de rebobinar un inducido hay que verificar el colector en busca de posibles delgas en cortocircuito o contactos a masa.
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Reparación: Las averías que pueden presentarse en los motores universales son las mismas que ocurren en los de motores continua.
En general, los motores universales para electrodomésticos están calculados para girar a altas velocidades; y como los entrehierros son pequeños, cualquier descentramiento o desequilibrio existente en el conjunto rotor produce vibraciones que pueden perturbar el funcionamiento y dañar seriamente el motor. Estos motores se someten a una operación de equilibrado que se efectúa con complicados instrumentos electrónicos.
2.1.4. Pasos para rebobinar un motor universal Primero debemos diferenciar y conocer cada parte de las que se compone este tipo de motor. El motor se caracteriza por tener bobinado un parte fija llamada bobinado de campo el cual está compuesto por dos bobinas que cuentan con dos calibres diferentes cada una.
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Figura 4. Desensamblado de motor universal. Fuente: SENA_dirección general
El rebobinado se puede realizar de varias formas:
1. Imbricado - simple: consiste colocar las bobinas CAD 180 grados, seguida una de otra. - doble: consiste en colocar las bobinas dejando de espacio una ranura. - triple: consiste en colocar las bobinas dejando dos ranuras de espacio.
Figura 4. Disposición de bobinas en un motor imbricado. Fuente: thales.cica.es
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2. Ondulado -
Progresivo: Se caracteriza por tener las bobinas separadas por un ángulo de 90 grados.
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Cruzado simple: Es muy similar al imbricado simple.
Después de decidir la forma en que se va a rebobinar el rotor se procede a quitar el alambre dañado del rotor para luego ser este, pesado para utilizar esa cantidad para así empezar a rebobina. También es importante cuando ya se haya finalizado el proceso de rebobinado realizar la revisión de corto circuito y el contacto a masa para de esta manera descartar posibles averías más adelante, para hacer estas pruebas se utiliza la siguiente máquina herramienta:
Figura 6. Máquinas-herramienta para hacer prueba de revisión de corto circuito. Fuente: thales.cica.es
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3. Materiales Para el desarrollo de esta práctica se utilizaron los siguientes equipos y herramientas
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1 motor universal (amoladora)
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Cable de rebobinaje
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Papel Aislante (DuPont)
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Barniz de secado rápido
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Estaño y cautín
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Espagueti termoencogible
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Alicates, destornilladores (estrella, plano)
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4. Resultados Para proceder a realizar la práctica de rebobinaje, se llevaron a cabo una cierta secuencia de pasos los cuales se detallan a continuación:
a) Toma de Datos El primer paso que se debe realizar antes del desmontaje es la recolección de datos para saber las características mecánicas y eléctricas de nuestro motor, para esto nos dirigimos directamente a la placa de características; los datos obtenidos de nuestro equipo a rebobinar son los siguientes:
Marca: ANGLE GRINDER
Mod. 9014
Voltaje: 110 v
Frecuencia: 60 Hz
Potencia: 1200 W
no: 6600 r/min
RS1M-230
: 230 mm
Tabla 1: Datos del motor obtenidos de la paca de características
Al realizarse el desmontaje de las partes del motor se tomaron los datos que son necesarios para su posterior uso en el rebobinaje, los datos de las características internas encontradas son:
Características Internas del Motor
2 aislamientos Aislamiento lateral 5.7cm x 5.5cm (doblez de 1.7cm) Aislamiento de cabeza
5cm
x 1.8cm
2 bobinas: 56 espiras
55 Espiras
Parte superior
Parte inferior
Tipo de conexión: “Conexión serie” Se realiza una pequeña marca en el estator para establecer el inicio del bobinado.
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b) Destapar el motor Una vez que se han tomado todos los datos posibles de la placa de características se procede a desmontar las partes del motor, teniendo cuidado de apreciar la ubicación correspondiente de cada una de ellas, sabiendo que estas son necesarias para su posterior funcionamiento.
Además se debe anotar en caso de ser necesario la forma de desmontaje debido a que ciertas partes solo se las puede volver a colocar en un orden en específico, en esta instancia también se puede apreciar el daño que presenta el motor, pudiéndose analizar y establecer las posibles causas que lo originaron.
Ilustración 1: Desmontaje de piezas de sujeción del motor (tornillos).
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Ilustración 2: Desmontaje del rotor
c) Extracción y elaboración de molde para las nuevas bobinas Antes de proceder a extraer las bobinas del estator es necesario tomar un molde con las dimensiones de la bobina, la cual servirá como base para la elaboración de las nuevas bobinas; se utilizar un pequeño segmento de alambre al cual se le va dando la forma de la bobina. Luego se procede a extraer las bobinas, evitando realizar daños en el estator, se debe evitar forzar las bobinas.
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Ilustración 3: Estator extraído del motor
Ilustración 4: Extracción y elaboración del molde para las bobinas 12
Ilustración 5: Molde terminado de la bobina del estator
d) Limpieza de las ranuras del estator Una vez que las bobinas viejas son extraídas se procede a retirar las impurezas que se hayan quedado entre las ranuras del estator, dependiendo del daño que haya sufrido las bobinas estas suelen quedar impregnadas de restos de barniz quemado o del esmalte de las propias bobinas, también por efecto del trabajo normal, el papel o mica aislante suele quedarse adherido al metal; todos estos restos deben ser retirados procurando no realizar ningún daño, ya que de hacerlo afectaría en el normal trabajo del motor.
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Ilustración 6: limpieza de las ranuras estatóricas
e) Confección de las nuevas bobinas Una vez que se ha extraído y limpiado completamente los residuos de las bobinas del estator se procede a realizar las nuevas bobinas, para ello es necesario primero conocer la cantidad de espira con las que cuenta cada bobinado, esto se consigue contando manualmente uno de los bobinados que se encuentren en buen estado; este dato es necesario para la realización de los nuevos bobinados.
Luego que se sabe el número de espiras correspondientes se procede a montar el molde en una base, en este caso se usó tornillos aislados sobre una base de madera para crear el molde donde ira soportada la bobina. Al estar lista la base se procese a realizar el enrollado manteniendo un constante conteo de las vueltas y espiras que se van realizando, hasta alcanzar el número necesario de las mismas. Al terminar se corta el alambre y se marca el inicio y final de la bobina para su posterior conexión.
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Ilustración 7: Conteo del número de espiras de uno de los bobinados extraídos del estator
Ilustración 8: Confección de las nuevas bobinas en la base
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Ilustración 9: Bobina nueva terminada
f) Aislamiento e introducción de las nuevas bobinas en el estator
Una vez que se han elaborado las dos bobinas necesarias para el motor se necesita aislar las ranuras del estator para que puedan alojar a las bobinas, en este caso el aislamiento se lo realiza directamente en las bobinas. S e utilizó papel aislante para crear nuevos moldes que se colocaron en la parte lateral, superior e inferior de la bobina, se utilizó un poco de cinta adhesiva para fijar el papel, el cual se amoldara y quedara fijo en la ranura del estator. Realizando el aislamiento de las dos bobinas, se procede a montarlas en el estator se debe tener cuidado de no lastimar el alambre esmaltado el cual podría provocar un cortocircuito al momento de encender el motor, realizando presión se coloca en la posición adecuada cada una de las bobinas, es necesario dejar distancias simétricas de bobina que sobresalen del estator, esto ayuda en su posterior montaje.
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Ilustración 10: Aislamiento de las bobinas nuevas
Ilustración 11: Aislamiento completo de las dos bobinas nuevas 17
Ilustración 12: Montaje de las bobinas nuevas en el estator
Ilustración 13:Señalización de principios y finales de cada bobina
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g) Conexión de las bobinas Una vez realizado el montaje de las bobinas nuevas se continúa realizando su respectiva conexión, para ello lo primero que se debe realizar es el corte de los alambres terminare, dejándolos del tamaño necesario, para luego proceder a retirar el esmalte de los mismo, esto se hace para poder soldar los alambres ya que no se puede soldar sobre el esmalte de los alambres.
Una vez retirado perfectamente el esmalte se procede a revisar el tipo de conexión que se va a realizar, en este caso una conexión en serie. Ya identificado el tipo de conexión se procese con la correspondiente conexión, usando cautín y estaño para este fin, además, se utiliza espagueti termoencogible para aislar los puntos de conexión y evitar que estos queden expuestos.
Ilustración 14: Conexión de terminales mediante soldadura con estaño
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h) Montaje y puesta en marcha del motor
Una vez terminado de soldar todos los terminales y de revisar que no quede ningún punto expuesto se procede a barnizar el bobinado, se lo realizo con barniz en spray de secado rápido. Al encontrarse seco el barniz se procede al ensamblaje de las partes, en este caso el estator en la base de la amoladora luego se insertó el rotor y se conectó los carbones en sus respectivos terminales. Se volvieron a colocar todos los tornillos de sujeción y se conectó el interruptor de arranque, asegurándolo a la base correspondiente. Finalmente se realizó la prueba de funcionamiento y se verifico que el trabajo de rebobinaje fue ejecutado correctamente.
Ilustración 15: Montaje y sujeción de las partes del motor rebobinado
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Conclusiones 1. Mediante la práctica realizada se pudo observar de manera real los componentes internos que conforman un motor universal, principalmente las bobinas del estator y rotor.
2. Se logró combinar el aprendizaje teórico con el práctico lo que ayudo en gran medida a compren der los fenómenos electromagnéticos, así como los diferentes tipos de bobinados (concéntrico, imbricado).
3. Se pudo reutilizar una máquina en desuso al cambiar sus bobinados defectuosos por unos nuevos lo que posiblemente puede resultar más económico que mandar a un taller.
4. Se concluye la presente práctica ganando algo que en estos días vale más de lo que cuesta “ la experiencia gracias a ésta se pudo tomar en cuenta diferentes situaciones que se deben tomar en ”
cuenta para un correcto rebobinado.
Recomendaciones 1. Es muy importante antes de empezar a desarmar la máquina, tomar apuntes de la placa de características o cualquier dato del funcionamiento de la misma.
2. Ser muy cuidadoso en el número de vueltas de cada bobina ya que las bobinas deben tener el mismo número de vueltas con el mismo calibre de conductor que tenía inicialmente o presentará inconvenientes con el transcurso del tiempo o inmediatamente.
3. Es muy importante conectar de manera correcta en nuestro caso las dos bobinas que van montadas en el estator, hay situaciones en las que se tienen varias bobinas lo que es aconsejable marcar principios y finales en cada una.
4. Antes de montar las bobinas al estator se requiere la verificación del aislamiento del mismo ya que un contacto directo entre bobina y estator provocará un cortocircuito que en el mejor de los casos terminará con el daño total de los bobinados.
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