MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA

Se disean dos tipos bsicos de motores para funcionar con corriente alterna:

los motores sncronos

los motores de induccin.

El motor sncrono es en esencia un alternador trifsico que funciona a la inversa. Los imanes del campo se montan sobre un rotor y se excitan mediante corriente continua, y las bobinas de la armadura estn divididas en tres partes y alimentadas con corriente alterna trifsica.

La variacin de las tres ondas de corriente en la armadura provoca una reaccin magntica variable con los polos de los imanes del campo, y hace que el campo gire a una velocidad constante, que se determina por la frecuencia de la corriente en la lnea de potencia de corriente alterna.

La velocidad constante de un motor sncrono es ventajosa en ciertos aparatos. Sin embargo, no puede utilizarse este tipo de motores en aplicaciones en las que la carga mecnica sobre el motor llega a ser muy grande, ya que si el motor reduce su velocidad cuando est bajo carga puede quedar fuera de fase con la frecuencia de la corriente y llegar a pararse. Los motores sncronos pueden funcionar con una fuente de potencia monofsica mediante la inclusin de los elementos de circuito adecuados para conseguir un campo magntico rotatorio.

El ms simple de todos los tipos de motores elctricos es el motor de induccin de caja de ardilla que se usa con alimentacin trifsica.

Los motores con rotores del tipo jaula de ardilla se pueden usar con corriente alterna monofsica utilizando varios dispositivos de inductancia y capacitancia, que alteren las caractersticas del voltaje monofsico y lo hagan parecido al bifsico. Estos motores se denominan motores multifsicos o motores de condensador (o de capacidad), segn los dispositivos que usen. Los motores de jaula de ardilla monofsicos no tienen un par de arranque grande, y se utilizan motores de repulsin-induccin para las aplicaciones en las que se requiere el par. Este tipo de motores pueden ser multifsicos o de condensador, pero disponen de un interruptor manual o automtico que permite que fluya la corriente entre las escobillas del conmutador cuando se arranca el motor, y los circuitos cortos de todos los segmentos del conmutador, despus de que el motor alcance una velocidad crtica.

Los motores de repulsin-induccin se denominan as debido a que su par de arranque depende de la repulsin entre el rotor y el estator, y su par, mientras est en funcionamiento, depende de la induccin. Los motores de bateras en serie con conmutadores, que funcionan tanto con corriente continua como con corriente alterna, se denominan motores universales. stos se fabrican en tamaos pequeos y se utilizan en aparatos domsticos.

MOTOR DECORRIENTE ALTERNA

Mquina asncrona trifsica: Tambin son conocidas como mquinas de induccin. Su estator esta formado por un paquete de chapas aisladas montado en una carcasa con una serie de ranuras en su periferia donde se encuentran los hilos conductores que forman el bobinado del estator, formando tres bobinas que se corresponden a cada una de las tres fases. El rotor lo forman un apilamiento de chapas que forman un cilindro junto con el eje del motor, pero segn se distribuya el inducido se distinguen dos tipos:

Rotor bobinado: En las ranuras de las chapas del rotor hay unos devanados iguales que los del estator formados por un gran nmero de espiras; los extremos de las bobinas de este devanado esta conectadas a tres anillos que se conectan al exterior mediante el contacto de tres escobillas

Rotor de jaula de ardilla: En las ranuras del exterior estn colocados los conductores que forman una serie de barras formando un cilindro cortocircuitadas en cada extremo con forma de jaula de ardilla

El estator:

Es la parte fija del motor. Est constituido por una carcasa en la que est fijada una corona de chapas de acero de calidad especial provistas de ranuras. Los bobinados estn distribuidos en estas ranuras y forman un conjunto de bobinas desfasadas entre s 120. Cada una de las bobinas se conecta a una de las fases de un sistema trifsico y dan lugar a un campo magntico giratorio:

El rotor:

l es la parte mvil del motor. Esta situado en el interior del estator y consiste en un acoplamiento de chapas de acero que forman un cilindro solidario con el rbol del motor.

El rotor del motor trifsico es atravesado por el campo giratorio engendrado en el estator. El arrollamiento rotrico puede ejecutarse como el estatrico en forma repartida, con las bobinas unidas en serie (rotor bobinado o con anillos rozantes); o tambin a base de barras (rotor de jaula o en cortocircuito). Estas barras, de aluminio inyectado a presin (las aletas de refrigeracin hechas en la misma operacin hacen masa con el rotor) estn conectadas en paralelo y al mismo tiempo puestas en cortocircuito por medio de dos aros extremos.

En uno y otro caso queda el arrollamiento rotrico en cortocircuito una vez el motor est en servicio. Igual que en el secundario de un transformador, en el arrollamiento rotrico se induce tambin una Fem., la cual, por estar ste cerrado sobre s mismo, da lugar a la circulacin de una corriente rotrica. La accin conjunta del campo giratorio y del campo debido a la corriente rotrica determina, como en todos los motores, un par de giro. ste par arrastra al rotor en el sentido de rotacin del campo giratorio y le comunica una velocidad muy prxima a la de sincronismo.

Una vez el motor puesto en marcha se induce en el rotor, adems de la tensin de reposo, una contra tensin producida por el movimiento de los conductores rotricos en el campo giratorio. Con el motor en servicio, la tensin rotrica efectiva equivale pues solamente a la diferencia entre las dos anteriores.

Si el rotor llegase a girar a la velocidad de sincronismo es evidente que ambas tensiones seran iguales (en magnitud), con lo cual la tensin rotrica efectiva resultara nula. En tal caso no circulara tampoco corriente alguna por el rotor y desaparecera el par de giro. El motor trifsico funciona, pues, siempre algo rezagado con respecto a la velocidad de sincronismo: se dice que desliza. La diferencia entre esta ltima y la velocidad real del motor constituye la velocidad relativa de ste con respecto al campo. El motor trifsico es, por consiguiente, esencialmente asncrono. A medida que la carga aumenta y con ella la corriente rotrica, va disminuyendo el nmero de revoluciones.

Generacin del campo giratorio:

El campo magntico del motor asncrono es tambin un campo giratorio. En el caso de un motor trifsico est generado por las tres corrientes desfasadas que circulan por el arrollamiento estatrico.

Para que se genere el campo giratorio es preciso que los arrollamientos estn uniformemente repartidos en la periferia del estator, como lo estn en el tiempo (es decir, en el orden de sucesin) las 3 corrientes de fase. En mquinas bipolares el ngulo entre bobinas correspondientes de cada fase deber ser, por consiguiente, de 120. Las 3 corrientes estatricas del lugar entonces a 3 campos alternos, tambin desfasados 120 entre s, cuya resultante es un campo magntico giratorio.

Como en el rotor los polos son fijos y en estator la polaridad de los campos vara (est alimentado por corriente alterna), los polos fijos del rotor, siguen las variaciones de polaridad de los devanados del estator. Habr efectos de atraccin y repulsin de campos magnticos que causar la rotacin del rotor.

HERRAMIENTAS PARA EMBOBINAR Herramientas para embobinar Nuestra tarea es buscar los mtodos prcticos que ms hemos usado y deshacer aquellos mtodos imprcticos.

Ahora sealaremos las herramientas adecuadas para llevar a cabo el trabajo de embobinar:

He aqu una lista de herramientas para llevar a cabo nuestro trabajo de embobinar un motor:

Pinzas de corte

Pinzas de corte en la punta

Pinzas de presin

Mazos

Llaves espaolas

Llaves de allen

Navajas

Martillo de goma

Micrmetro

Tijeras

Maquina embobinadora con contador de vueltas Instrumentos de medicin Para comprobar el buen funcionamiento de un motor o para detectar fallas se utilizan diferentes aparatos de medicin como son el ampermetro, pinza amperimtrica, voltmetro, hmetro

Ampermetro El empleo del ampermetro en los talleres de reparacin de motores es indispensable ya que su lectura demuestra las condiciones normales o anormales de los mismos siendo de recomendarse los de tipo de precisin con escalas de 0 a 25, 0 a 50 y 0 a 100. Estos aparatos tienen la ventaja de que se pueden trasladar a cualquier parte para prestar su servicio, o tenerlos instalados en un tablero de pruebas en un taller. El ampermetro se conecta en serie.

Pinza amperimtrica Este instrumento es fcil de manejar, pues estn provisto en su parte superior de una especie de mordaza metlica que se abre para colocar dentro de la misma la lnea que se va a probar una vez que el conductor este dentro de la mordaza se cierra esta por medio de un simple moviendo y el aparato marca inmediatamente, el amperaje que esta pasando.

Voltmetro Este aparato nos sirve para medir voltajes, tambin nos puede servir para detectar diferencias de voltaje entre fases. El voltmetro se conecta directo a la fuente que se desea probar.

Funcionamiento y reparacin La importancia del funcionamiento de los motores se da por la gran necesidad que se tiene de ellos, la rapidez y eficacia con que se realice su reparacin repercutir ampliamente en el reconocimiento del buen trabajo.

La reparacin de un motor necesita de mucha atencin conocimiento de materiales con respecto a su calidad, principalmente porque los materiales usados por los fabricantes son generalmente de excelente calidad.

En cuanto al acabado la forma en que se encuentra el embobinado debe ser estticamente muy bueno ya que la maquinaria que usan los fabricantes logra ensambles perfectos y difciles de montar manualmente.

Es por eso que se han desarrollado diferentes maneras de embobinado manualmente para facilitar la entrada del alambre a las ranuras del estator.

DESARROLLOS PARA EL EMBOBINADO Como desembobinar un motor Para desembobinar un motor se necesita un martillo con un cincel o en su defecto un cortador afilado. El estator se debe colocar con un tope para que no se recorra hacia atrs cuando se golpee la corona con el cortador, para cortar las bobinas se coloca el estator con la parte contraria a la de las conexiones. El cincel se debe colocar al ras de la bobina y al comienzo de la ranura, con golpes uniformes la bobina quedara cortada y as s ira recorriendo una por una hasta terminar con toda la circunferencia del embobinado.

Para el siguiente paso con las bobinas cortadas al ras del laminado necesitaremos un botador que abarque el ancho de la ranura, ya que puede llegar a daarse dentro de la ranura y daar la formacin del laminado.

As golpearemos firmemente hasta que logremos bajar poco a poco las bobinas dentro de las ranuras hasta tenerlo totalmente fuera.

Como sacar los datos de un motor Antes de proceder a destapar un motor es conveniente tomar nota de cuantas puntas salen y si trae algunas marcas en los cables como pueden ser nmeros, colores, etc., para que al entregar un motor tenga el mismo nmero de puntas e identificaciones ya que en el momento de su instalacin pueden surgir algunas problemas y provocar un mal funcionamiento ya que algunas veces la instalacin de un motor es efectuado por personas diferentes y se basan por las marcas que el motor traa anteriormente.

Tambin se debern hacer algunas marcas en las tapas para asegurarnos que la posicin al cerrarlos sea la misma que tena el motor cuando lo recibimos.

Una vez que se han quitado todos los tornillos se recomienda guardarlos junto con piezas que se le hayan retirado agregando una nota para identificar a que motor corresponden para evitar confusiones posteriores.

Ya abierto el motor se tomara el estator con la parte de las conexiones hacia arriba para as desatar los amarres y buscar todos los puntos de conexin, el paso de las bobinas, y bobinas por grupo, numero de grupos, tipo de embobinado, vueltas por bobina, despus de hacer esto cortarlo, despus contar numero de ranuras, largo de ranura calibre de alambre y tipo de aislamiento.

La placa de datos tambin se deber transcribir para hacer comparaciones al final del trabajo.

Aislamiento para embobinados Los aislamientos en un embobinado son muy importantes ya que de estos depende que la parte elctrica no tenga ningn contacto con la parte de hierro del motor que provocaran cortos, que serian peligrosos para el operador.

Los aislamientos deben estar preparados para soportar determinadas temperaturas y proteger de humedad y polvo las bobinas.

En los embobinados podemos encontrar varios tipos de aislamientos como son:

Plsticos

Barnices

Papel

Tubos o macarrn de cartn especial impregnados

Tubos o macarrn de fibra de vidrio

Aislantes a base de silicones (Barniz)

Para motores que trabajen en condiciones de temperatura que sobrepasen los 40 C se recomienda el uso de aislantes de tela de vidrio y barnices a base de silicones., este mismo tiempo de aislantes se recomienda donde el ambiente es hmedo.

El aislante que es colocado entre las ranuras del estator lo podemos encontrar en tres tipos diferentes

Papel pescado

Coreco

Maullar Tambin se usa el espagueti la descripcin de este aislante es un tubo formado de resinas aislantes y fibra de vidrio, el cual sirve para aislar los puntos de conexin entre las bobinas.

Barniz para acabado: Este se usa cuando se est seguro que el motor se encuentra listo para trabajar y ya se han hecho las pruebas correspondientes que comprueben su buen funcionamiento, ya que este barniz al secar hace que los alambres queden sujetos entre si endureciendo las bobinas, esto evita ruidos por alambres sueltos, vibracin de un embobinado, y adems actuar como una capa protectora adems de dar una buena presentacin de acabado a el embobinado.

Tejas de papel cartn: Se colocan sobre la parte superior descubierta de la bobina y las paredes de la ranura., estas asientan las bobinas y al mismo tiempo las aprietan hacia el fondo de la ranura, tambin las protegen de un posible rozamiento con el rotor.

Alambre magneto: Este alambre est provisto de un barniz aislante que evita los cortos entre un alambre con otro.

Colocacin de aislantes en el estator Para este caso usaremos las tejas de papel cartn el cual es como una teja plstica en presentacin de diferentes calibres.

Podemos tomar una muestra del embobinado anterior y basarnos a esa medida, pero en muchas ocasiones no queda ninguno en buen estado, de tal modo que cortaremos un pedazo aproximado e introducirlo en la ranura entonces estaremos con la altura adecuada de modo que no salga de la ranura.

Para delimitar el largo del aislante se debe dejar despus de la ultima lamina segn sea el tamao del motor en este caso dejaremos 10 mm de sobrante de cada lado para que ms adelante hagamos una pestaa para que el aislante no se mueva ni se recorra a la hora en que estemos introduciendo el alambre.

De esta manera tendremos ya una muestra de la cual tomaremos las medidas tanto de largo como de ancho.

Nuestra medida deber ser de 10cms, de largo por 2 cm de ancho.

Una vez marcado la tira la cortaremos ya sea con una navaja o tijeras a esta tira le mediremos 5mm de cada lado para hacer un medio corte con una navaja.

Ahora podemos cortar individualmente cada aislador, con el cortador antes mencionado ajustaremos la medida de 2 cm que es el ancho de nuestro aislador.

Asi obtendremos los 24 aislantes que necesitamos para nuestro motor.

A cada uno de los aisladores le doblaremos el medio corte hacia un mismo lado de los dos extremos.

Con el sobrante de nuestra tira haremos lo que se conoce por los tcnicos como caballetes que son tiras de aislantes que sirven para cubrir las bobinas en su parte exterior antes de las tejas de papel cartn

Estos se hacen tomando la mitad de la medida de ancho de nuestros aisladores anteriores., as es que si media 2 cm de ancho esta medir 1 cm de ancho, una vez cortados se deber hacer un dobles de modo que estn redondeados tal y como se muestra en la figura .

De esta manera nuestro estator estar listo para recibir las bobinas.

Calculo necesarios para embobinar el motor: Tenemos que embobinar de tres formas diferentes nuestro motor comenzamos por uno trifsico con estas caractersticas:

1 motor: K:24 Kpq: 4 m: 8

2P: 2 N de grupos: 2 Y: 1 9 17

q:3 u: 2

Calculo de kpq: Kpq: : : 4

Calculo de U: U: : : 2

Calculo de m: m: : : 8

Calculo de Y: Y: : Y: 1 9 17

Despus de realizar el embobinado y colocarlas segn el esquema que vemos a continuacin.

Comenzamos con las medidas de aislamiento para saber si tenemos algn cable que nos toca con el estator.

Despus las puntas las puntas de los conductores las conectamos en estrella y en triangulo. A la hora de probarlo mediremos las rpm que da el motor y vemos que nos dan un numero de revoluciones de 2890 vueltas. De esto concluimos que tenemos un motor asncrono.

2 motor: K:24 Kpq: 2 m: 4

2P: 4 N de grupos: 2 Y: 1 5 9

q:3 u: 2 13 17 21

Calculo de kpq: Kpq: : : 2

Calculo de U: U: : : 2

Calculo de m: m: : : 4

Calculo de Y: Y: : Y: 1 5 9

13 17 21

Este motor adems de montarlo as como vimos, lo tenemos que conectar con el esquema dahlander despus de haber hecho las comprobaciones pertinentes y la conexin en estrella y en triangulo. A continuacin veremos el esquema de montaje de las bobinas en el estator.

Comenzaremos a crear el bobinado con las medidas dadas anteriormente

Cuando tengamos terminada la primera bobina la colocaremos en sus lugares sin alterar su orden

Cuando tengamos introducido la primera bobina empezaremos a colocar la segunda bobina y realizaremos el mismo procedimiento que con la primera

Despus continuaremos con la de arranque que se realizaran con el mismo procedimiento que con las primeras bobinas

Una vez introducidas todas las espiras en su lugar coseremos las bobinas por la parte donde no tenemos las conexiones.

Realizaremos las conexiones de la bobina segn el esquema. Soldaremos las puntas y despus las aislaremos.

Despus de haber realizado las conexiones procederemos a coser la bobina intentando dejar las conexiones en el mismo lado.

Haremos las pruebas de derivacin con el Meger y comprobaremos si esta haciendo contacto con el estator

Conectaremos el motor a corriente y comprobamos si funciona. CONEXIN DAHLANDER La conmutacin de polos, cuando la relacin de velocidades es distinta de 1:2, implica la existencia de dos devanados distintos. Los motores trifsicos de dos velocidades en esta relacin, cabe hacer un devanado nico de determinado nmero de pares de polos y sacar los puntos medios de las bobinas a la caja de bornes con el fin de hacer la llamada Conexin Dahlander (serie tringulo, doble estrella). En ella vemos que si la mquina tiene "p" pares de polos, conectada a la red tal como indica en la conexin tringulo, girar a un nmero de revoluciones dado por "p". Sin embargo al conectarlos en doble estrella, el nmero de polos se reduce a la mitad, pues las intensidades en cada una de las secciones de una misma fase se invierten, coincidiendo ahora el signo de polos que antes eran opuestos, y como consecuencia la velocidad se duplica.

En la conexin Dahlander al pasar de tringulo a doble estrella, se cambia el sentido de sucesin de fases y si queremos que el motor siga girando en el mismo sentido, es necesario hacer la inversin en el montaje doble estrella, cambiando la fase T por S.

En este tipo de motores (dependiendo del devanado) puede lograrse potencia constante, en cuyo caso cae el par con la velocidad alta, o bien se logra un par constante aumentando la potencia absorbida con al velocidad mayor.

Aqu podemos ver la conexin en triangulo y doble estrella del devanado de un motor Dahlander de 4 y 2 polos. ========================================================================= Calculo necesarios para embobinar un motor monofsico 3 motor En este tipo de motores debemos saber que necesitamos 16 ranuras para las bobinas principales o de trabajo y 8 ranuras para el embobinado auxiliar.

K:24

2P: 2

q:1

Calculo de kpq: Kpq: : : 12

Calculo de Up: Up:: : 4

Calculo de Ua: Ua:: : 2

Calculo de mp: Mp:: : 4

Calculo de ma:

Ma: : 8

Calculo de Y: Y: : 6 Y: 1 7

Comenzaremos a crear el bobinado con las medidas dadas anteriormente

Cuando tengamos terminada la primera bobina la colocaremos en sus lugares sin alterar su orden

Cuando tengamos introducido la primera bobina empezaremos a colocar la segunda bobina y realizaremos el mismo procedimiento que con la primera

Despus continuaremos con la de arranque que se realizaran con el mismo procedimiento que con las primeras bobinas

Una vez introducidas todas las espiras en su lugar coseremos las bobinas por la parte donde no tenemos las conexiones.

Realizaremos las conexiones de la bobina segn el esquema. Soldaremos las puntas y despus las aislaremos.

Despus de haber realizado las conexiones procederemos a coser la bobina intentando dejar las conexiones en el mismo lado.

Haremos las pruebas de derivacin con el Meger y comprobaremos si est haciendo contacto con el estator

Conectaremos el motor a corriente y comprobamos si funciona. 15