05.Maquinas electricas

MAQUINAS ELECTRICAS

MODULO 2

QUINTO CURSO

Prof. HUGO DEL PEZO MUOZ

SEGUNDA EDICCION CORREGIDA

ELECTRICIDAD II

QUINTO CURSO

Prof. Hugo Del Pezo 1

Contenido

Contenido ......................................................................................................................... 1

CAPITULO I .................................................................................................................... 3

MAQUINAS ELECTRICAS ........................................................................................... 3

1. Introduccin ..................................................................................................................3

2. CLASIFICACION DE LAS MAQUINAS ELECTRICAS ........................................4

3. CONCEPTO GENERALES SOBRE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO ..........5

CAPITULO II .................................................................................................................. 8

TRANSFORMADORES.................................................................................................. 8

4. Leyes Fundamentales ....................................................................................................8

5. Relaciones Fundamentales en un Transformador. .....................................................9

6. Clasificacin ...................................................................................................................9

7. Por el sistema de refrigeracin ................................................................................... 12

8. Por el medio ambiente en que funcionan ................................................................... 12

Constitucin general de un transformador .................................................................. 13

9. Elementos magnticos ................................................................................................. 13

10. ELEMENTOS ELECTRICOS .............................................................................. 13

11. ELEMENTOS DIELECTRICOS .......................................................................... 14

12. SEGN EL MATERIAL ........................................................................................ 14

13. CLASES DE AISLAMIENTO ............................................................................... 14

14. AISLANTES ............................................................................................................ 15

15. UTILIDAD DE LOS TRANSFORMADORES .................................................... 17

16. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO. ............................................................. 18

17. FUNCIONAMIENTO AL VACIO. ....................................................................... 19

18. AVERIAS EN LOS TRANSFORMADORES MONOFASICOS. ....................... 20

CAPITULO III............................................................................................................... 22

MOTORES UNIVERSALES O CORRIENTE CONTINUA ...................................... 22

CLASIFICACIN. .............................................................................................................. 24

CONCEPTOS BSICOS DE MAGNETISMO ............................................................ 24

19. 1.4.1 LEY DEL SACACORCHOS.- ...................................................................... 24

20. ELECTROMAGNETISMO ................................................................................... 25

21. REGLA DE LA MANO IZQUIERDA DE FLEMING ........................................ 25

MOTORES DE FASE PARTIDA ................................................................................. 26

22. DEFINICIN.- ........................................................................................................ 26

23. FUNCIONAMIENTO.- .......................................................................................... 26

24. DESLIZAMIENTO ................................................................................................ 27

25. PAR DE ARRANQUE ............................................................................................ 27

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26. CARACTERISTICAS ............................................................................................ 28

27. CONTROL DE VELOCIDAD EN LOS MOTORES DE INDUCCIN ............ 29

CAPITULO IV ............................................................................................................... 30

MOTORES MONOFASICOS ....................................................................................... 30

28. PARTES PRINCIPALES DE UN MOTOR.......................................................... 32

29. MTODOS DE ARRANQUE ................................................................................ 34

CAPITULO V................................................................................................................. 38

EL MOTOR TRIFSICO ............................................................................................. 39

30. FUNCIONAMIENTO ............................................................................................ 39

PARTES CONSTRUCTIVAS DE UN MOTOR TRIFSICO .................................... 42

31. PRUEBAS EN EL MOTOR TRIFSICO ............................................................ 44

32. TIPO DE BOBINADO ............................................................................................ 44

33. LOCALIZACIN DE AVERAS .......................................................................... 45

34. AVERAS EN LOS MOTORES ............................................................................ 45

CAPITULO VI ............................................................................................................... 46

REBOBINADO DE MOTORES DE FASE PARTIDA ............................................... 46

CAPITULO V................................................................................................................. 55

ESQUEMAS Y COSTOS ............................................................................................... 55

COSTO REFERENCIAL AO 2008 ........................................................................... 56

DIAGRAMA DE CONECCIONES .............................................................................. 57

HERRAMIENTAS UTILIZADAS ................................................................................ 58

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CAPITULO I

MAQUINAS ELECTRICAS

Introduccin

James Watt y Matthew Boulton en 1780 comienzan a fabricar en Gran Bretaa mquinas de vapor destinadas al uso industrial. Su aplicacin aceler el proceso de industrializacin que caracteriz a toda una poca conocida por el nombre de Revolucin Industrial. Desde el advenimiento del siglo XVIII se hizo notoria la investigacin del hombre por conocer ms sobre el universo que nos rodea Thomas Alba Disn con el descubrimiento del alumbrado elctrico en 1879 y la lmpara elctrica. Se convirti en uno de los inventores famosos, siendo la electricidad la que mayor tipo de aplicaciones tiene hasta nuestros das. Pero es desde hace mas de 2000 aos que los griegos y los chinos ya conocan los fenmenos magnticos, haban observado que cierto material procedente de una ciudad de Asia Menor llamada Magnesia era capaz de atraer trozos de metal. Este mineral estaba compuesto por hierro que llam magnetita. A principio del siglo XIX el fsico dans Hans Cristian Oersted demostr que haba relacin entre electricidad y magnetismo. Unos aos mas tarde, otro cientfico ingls, Michael Farad ay, descubri el efecto contrario, es decir, que los imanes podan crear electricidad. De esta manera surgi el electromagnetismo que estudia entre otros los fenmenos elctricos y magnticos y las cargas elctricas que los generan. Los Motores y generadores elctricos son grupo de aparatos que se utilizan para convertir la energa mecnica en elctrica, o a la inversa, con medios electromagnticos. A una mquina que convierte la energa mecnica en elctrica se le denomina generador, alternador o dinamo, y a una mquina que convierte la energa elctrica en mecnica se le denomina motor. Dos principios fsicos relacionados entre s sirven de base al funcionamiento de los generadores y de los motores. El primero es el principio de la induccin descubierto por el cientfico e inventor britnico Michael Farad ay en 1831. Si un conductor se mueve a travs de un campo magntico, o si est situado en las proximidades de otro conductor por el que circula una corriente de intensidad variable, se establece o se induce una corriente elctrica en el primer conductor. El principio opuesto a ste fue observado en 1820 por el fsico francs Andr Marie Ampre. Si una corriente pasa a travs de un conductor situado en el interior de un campo magntico, ste ejerce una fuerza mecnica sobre el conductor. La mquina dinamoelctrica ms sencilla es la dinamo de disco desarrollada por Farad ay, que consiste en un disco de cobre que se monta de tal forma que la parte del disco que se encuentra entre el centro y el borde quede situada entre los polos de un imn de herradura. Cuando el disco gira, se induce una corriente entre el centro del disco y su borde debido a la accin del campo del imn. El disco puede fabricarse para funcionar como un motor mediante la

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aplicacin de un voltaje entre el borde y el centro del disco, lo que hace que el disco gire gracias a la fuerza producida por el campo magntico. El campo magntico de un imn permanente slo tiene fuerza suficiente como para hacer funcionar una dinamo pequea o motor. Por ello, los electroimanes se emplean en mquinas grandes. Tanto los motores como los generadores tienen dos unidades bsicas: El inductor, que crea el campo magntico y que suele ser un electroimn, y la armadura o inducido, que es la estructura que sostiene los conductores que cortan el campo magntico y transporta la corriente inducida en un generador, o la corriente de excitacin en el caso del motor. La armadura es por lo general un ncleo de hierro dulce laminado, alrededor del cual se enrollan los cables conductores. los mismos que se enunciaran ms detallados a continuacin.

CLASIFICACION DE LAS MAQUINAS ELECTRICAS

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Las maquinas elctricas se clasifican en 4 grupos que son generadores, motores, transformadores y convertidores Como resumen general de la clasificacin de las maquinas elctricas puede decirse con seguridad que se trabaja por transformacin de energa mecnica en elctrica y viserversa, por ser el proceso reversible, de tal manera que nada se crea, nada se destruye solo se transforma. En esta transformacin de energas esta basada en la accin de los campos electromagnticos, que a su vez estn ligados a las fuerzas y movimientos.

CONCEPTO GENERALES SOBRE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Para facilitar el estudio de las maquinas elctricas debemos conocer los conceptos ms usados en electromagnetismo muchos de ellos ya conocidos por nosotros y sus unidades respectivas.

Magnetismo

Parte de la ciencia que trata de las propiedades de los campos magnticos y de los cuerpos sometidos a su accin

Campo Magntico

Regin del espacio en la que existe un espacio fsico susceptible de manifestarse por fuerzas magnticas

Intensidad del Campo Magntico ( H )

Magnitud vectorial que equivale a la fuerza puntual que ejerce el campo sobre la unidad de masa magntico situado en dicho punto.

Flujo Magntico

Es el nmero total de lneas de fuerza que atraviesan una superficie normal a la direccin del campo magntico

Induccin Magntica

Es una magnitud vectorial que equivale al nmero de lneas de fuerzas por unidad de superficie.

Sustancia Ferromagntica

Sustancia capaz de adquirir una imantacin importante en un campo magntico externo y susceptible de conservar la totalidad o parte de esta imantacin una vez que ha terminado la accin del campo magntico, ejemplo: hierro, nquel, cobalto, aleaciones ferritas, etc.

Imn permanente

Cuerpo o sustancia ferromagntico que mantiene un campo magntico sin la intervencin de corrientes elctricas externas.

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Imantacin

Es operar mediante la cual un cuerpo ferromagntico llegando a adquirir las propiedades de un imn

Corriente magnetizante

Es una corriente que tiene por objeto primordial la reaccin de un campo magntico.

Saturacin Magntica

Es el estado de una sustancia ferromagntica colocada en un campo de intensidad suficiente para que la intensidad de imantacin resulte independiente del campo.

Histresis Magntica

Fenmeno por el que la imantacin de los cuerpos ferromagnticos depende no solamente del valor actual sino tambin de los estados magnticos anteriores.

Remanencia

Propiedad de los cuerpos ferromagnticos de conservar una cierta induccin magntica despus de suprimir el campo magnetizante.

Electromagnetismo

Parte de la ciencia que trata de las relaciones entre la electricidad y el magnetismo

Circuito Magntico

Conjunto de medios constituido principalmente por sustancia ferromagnticos, que forman un circuito magntico cerrado y a travs de los cuales puede pasar un flujo magntico.

Fuerza Magnetomotriz

Causa capaz de mantener la circulacin del flujo de induccin a lo largo del circuito elctrico

Reluctancia

Cociente de la fuerza Magnetomotriz aplicada a un circuito magntico por el flujo de induccin que produce.

Electroimn

Es un conjunto formado por un ncleo ferromagntico y por una bobina, produce efectos magnticos apreciables solamente cuando la bobina es recorrida por una corriente elctrica.

Excitacin

Produccin de flujo de induccin magntica en un circuito magntico por medio de una corriente elctrica.

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Induccin Electromagntica

Produccin de Fem. Por variacin de flujo en un circuito esttico, o por corte del flujo a un circuito en movimiento.

Actividad.

Realice un mapa conceptual de los diferentes conceptos tratados en magnetismo.

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CAPITULO II

TRANSFORMADORES

Leyes Fundamentales

Todo conductor que al ser atravesado por una corriente elctrica produce un campo magntico. Este hecho hizo que muchos experimentadores entre ellos Faraday supusiera la posibilidad de conseguir que un campo magntico que produjese una corriente elctrica. En 1851 se demuestra tal suposicin, luego de lo cual se estableci el principio de la induccin electromagntica. El aparato que utiliz Faraday consista en: Un anillo formado por una barra de hierro dulce sobre la cual se haba devanado dos bobinas de cobre aislado

Al abrir y cerrar el interruptor que conecta la bobina P con una batera , el galvanmetro conectado a la bobina S mostraba una variacin que tenia un sentido al abrir el interruptor y sentido contrario al cerrarse. Cuando la corriente en la bobina P permaneca constante, no se induca corriente alguna en la bobina S

El flujo magntico producido por corriente en la bobina P induce una corriente en la bobina S y tiene un sentido tal que tiende a producir un flujo en el ncleo de hierro opuesto al flujo inductor. Lo que esta de acuerdo a la ley de Lenz Una corriente inducida se opone siempre a la causa que la produce.

En conclusin se observa que el desarrollo de la Fem. y una corriente inducida en la bobina del secundario S es el resultado de la variacin del Flujo Magntico es consecuencia de la excitacin producida por la variacin de la corriente del primario P por lo tanto la energa se transfiere de P a S mediante la energa del flujo Magntico que sirve de enlace a ambas.

A fin de que las transferencias de energa sea continua se supone que el primario debe ser alimentado por una Fem. y al secundario obtener una Fem. alterna de otras magnitudes.

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Relaciones Fundamentales en un Transformador.

En un transformador al igual que en cualquier dispositivo mecnico o elctrico y de acuerdo a la ley de transformacin de energa se tiene: Energa Primaria = Energa de Salida

Y como la potencia es la energa en la unidad de tiempo: Potencia primaria = Potencia Secundaria. Si el transformador es monofsico se tiene: V1. I1 = V2 . I2 = V1 = I2 V2 = I1 En un transformador se tiene que la tensin es proporcional al flujo magntico y al nmero de espiras:

V1 = K1. . N1 V1= K2 . .N2 Como el flujo magntico es comn, se tiene: V1 = K1 . N1 V2 = K2. N2 V1 = N2 V2 = N1 N1= numero de espiras primarias N2 = numero de espiras secundarias V1 = voltaje primrio V2 = voltaje secundrio I1 = Intencidad Primaria I2 = Intencidad secunadria.

Clasificacin

Para realizar esta clasificacin pueden seguirse los siguientes criterios:

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a) Si el transformador eleva la tensin se llama elevador y si reduce la tensin se llama reductor.

Un transformador puede ser "elevador o reductor"

Dependiendo del nmero de espiras de cada bobinado.

Cuando el secundario tiene un mayor nmero de vueltas que el primario, el voltaje en aquel es mayor que en el primario y, por consiguiente, el transformador aumenta el voltaje. Cuando el secundario tiene un nmero menor de vueltas que el primario, el transformador reduce el voltaje. Sin importar cul sea el caso, la relacin siempre se da en trminos del voltaje en el primario, el cual puede aumentarse o reducirse en el devanado secundario.

Por el sistema de tensiones que transforman

Transformador Monofsico Monofsico Transformador Trifsico Monofsico Transformador Trifsico trifsico Transformador Trifsico exafsico

b) Por construccin del circuito magntico

Transformador a columnas

Es cuando tanto el primario como el secundario estn repartidos entre dos columnas del circuito magntico ( T. Monofsico ) o entres columnas del circuito magntico ( T Trifsico ) en ambos casos el circuito magntico se cierra exclusivamente por las dos culatas superior e inferior.

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Transformador acorazado

Caracterizado por la existencia de dos columnas exteriores por las que se cierra el circuito magntico y que no van provistas de bobinado, en los transformadores trifsicos los devanados primario y secundario estn montadas generalmente en su ncleo comn y por consiguiente el transformador como el caso del monofsico es de tres columnas. Los transformadores acorazados requieren mayor cantidad de cobre pero menos cantidad de hierro que los transformadores acorazados de las mismas caractersticas de funcionamiento.

c) Por disposicin de los devanados

Transformador de devanados separados

En los cuales los devanados primario y secundario estn montados en columnas diferentes de los circuitos magnticos.

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Transformadores de devanados concntricos

En estos tipos de devanados estn montados en la misma columna. El devanado de baja tensin se dispone casi siempre en el interior ms prximo al hierro para evitar un posible arco entre el devanado de alta tensin y el ncleo y al mismo para facilitar las reparaciones en el devanado de alta tensin el cual esta expuesto mas averas.

Adems hay que tener presente que este tipo de transformadores se los clasifican:

Por el sistema de refrigeracin

o Transformadores refrigerados por aire (secos) Normales pequeas

potencias o Transformadores refrigerados por aire y aceite alta tensin

distribucin. o Transformadores refrigerados por agua y aceite Distribucin o Transformadores por aire y paralelo, tricloro benceno, pentacloruro.

Por el medio ambiente en que funcionan

o Transformadores para interior cabinas de transformador

subestaciones interiores

o Transformadores para intemperie - aplicado en la distribucin subestaciones a la intemperie

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Constitucin general de un transformador

Un transformador est constituido por los siguientes elementos:

elementos magnticos ncleo, culatas o yugos elementos elctricos - devanados de alta tensin y baja tensin Elementos dielctricos aislamiento general, aislamiento especial. Elementos mecnicos elementos fijacin de rgano magnticos y

elctricos Elementos de refrigeracin Accesorios

Elementos magnticos

El circuito magntico del transformador est formado por dos o ms columnas alrededor de los cuales se arrollan los devanados y de dos o ms culatas o yugos que unen las columnas , cerrando de esta forma el circuito magntico, este est constituido por chapas magnticas de 0,33 mm de espesor. Todas las chapas magnticas son aisladas por ambos por medio de esmalte o de papel con lo que se reducen las perdidas por corrientes parasitas. La construccin del circuito magntico debe de realizarse de tal forma que despus de la colocacin de las bobinas, todas las chapas tanto columnas como las culatas constituyen un conjunto rgido, esto es necesario por dos motivos: Para resistir los esfuerzos electrodinmicos provocados por las corrientes de cortocircuito. Para evitar las vibraciones mecnicas producidas por las pulsaciones del flujo, que a la larga perjudican la construccin mecnica del transformador y adems para evitar ruidos.

ELEMENTOS ELECTRICOS

Estos estn constituidos por los devanados de alta y baja tensin, la mayor parte de averas de los transformadores se deben a las siguientes causas: Sobre tensiones de origen atmosfricos (rayos) o debido a las maniobras del disyuntor de red. Sobre intensidades que son consecuencia de cortocircuitos que provocan grandes esfuerzos electrodinmicos que pueden averiar los arrollamientos. Lenta descomposicin de un aislante localmente mal refrigerado, sus principales causas por la que envejecen los aislamientos son: temperatura, humedad, contenido de oxigeno absuelto en el aceite. Deben por consiguiente reducirse estas causas con procedimientos adecuados, existen muchos tipos de bobinados que pueden dividirse en tres grupos: Arrollamientos helicoidales Baja tensin fuerte corrientes Arrollamientos con bobinas superpuestas en forma de galletas Arrollamientos con bobinas concntricas tensiones medias

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ELEMENTOS DIELECTRICOS

Es lo que se refiere al aislamiento propiamente dicho cabe destacar: Aislamiento entre espiras Aislamiento entre capas Aislamiento entre bobinas (primario-secundario) Aislamiento respecto a masa El aislamiento entre primario y secundario respecto a masa constituye el aislamiento principal que tiene extraordinaria importancia en los transformadores de alta tensin. El aislamiento entre espiras, entre capas y en las formas se realizar al criterio del tcnico de ejecucin. Los transformadores pueden ser por el tipo de seccin del ncleo en: Rectangular Cruciforme Escalonado alta piso Transformadores Grandes

SEGN EL MATERIAL

Hierro al silicio Transformadores

Acero silicio-nquel Alta impermeabilidad baja perdida de Histresis. Acero Silicio-nquel para 10kw Transformadores de mediana precisin Baja induccin, alta impermeabilidad.

CLASES DE AISLAMIENTO

Aire tipo Seco Gases Hidrgeno, nitrgeno, helio Aceite mineral Lquido

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Sintticos - Askarel o Pyronol No inflamable Rigidez dielctrica del aceite

- perfectas condiciones de resistencia ncleo es vencida a 26 Kw. 30kw

- Buena condicin la resistencia del mismo es vencida a 22kw 25 Kw.

- Valores ms bajos deben tomarse como aceite hmedo de mala calidad

AISLANTES

Se utilizan diversos materiales aislantes slidos segn el trabajo a desempear, como: papel, fibra de vidrio o aislante termoelctrico Clase A elevacin 80C 120C Clase H 150C 200C Clase F 115C 165C MYLAR Clase 150 NOMEX Clase 220 Estos dos ltimos materiales no son explosivos, no absorben humedad, no propagan el fuego y existe un mayor aislamiento entre el ncleo y bobina mayor a 2000. Perdidas. Perdidas elctricas

- asumida por el calentamiento del conductor - perdida de tensin por flujo disperso

Perdida Magntica

- Histresis - Corrientes parsitas

Xc1 R1 R2 XL2

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1 e

Flujo disperso flujo disperso

Valor de aislamiento Evaluacin

2 M Malo

50 Peligro

50 100 Regular

100 500 Bueno

500 1000 Muy bueno

> 1000 Excelente

Densidad de Flujo

Hierro 2% Si 8000 lneas / Cm2

Hierro 3% Si 10000

Hierro 4% Si 12000

Acero al Si . 14000 15000

Densidad de corriente

Enfriamiento natural 2 A / mm2

Enfriamiento por Aceite 4 A / mm2

Buena Ventilacin 8 A / mm2

+- 10%

VALORES DE DENSIDAD DE CORRIENTE ( A / mm2 )

VALORES DE DENSIDAD DE CORRIENTE A / mm2

Motores Cerrados 2,8

Ventilacin Normal 3,5

2 polos con ventilacin normal 4,8

Semi abiertos 5,5

Potencia Aislamiento en la ranura

Aislamiento entre bobina

Aislamiento cierra ranura

0,5 2 KW 0,5 mm 0,5 mm O,6 mm

2 11 KW 0,6 mm 0,5 mm 0,8 mm

11 35 kW 0,7 mm 0,5 mm 0,8 mm

35 70 kW 0,8 mm 0,5 mm 0,8 mm

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ESPESOR MNIMO DEL AISLAMIENTO DE RANURAS BOBINAS DE MAQUINAS ELECTRICAS MATERIAL AISLANTE EN RAS DE MICA

Tensin Nominal mquina Espesor Aislamiento ( mm ) Hasta 600 V

600 1200 1

1200 2300 1,5

2300 3900 1,75

3900 6000 2,0

6000 7500 2,0

7500 9000 2,5

9000 1020 3,0

1020 11500 3,5

11500 - 14000 4,0

4,0

Paso corto ahorra material Ecuacin General de los Transformadores E = 4.44 m Nxfx10-8

B = x A A B = densidad de flujo Lneas de flujo A = seccin del ncleo N = E x 10 -8 4.44 x x f

UTILIDAD DE LOS TRANSFORMADORES

El principal campo de aplicacin de los transformadores esta en el transporte y distribucin de la energa elctrica de corriente alterna, desde las centrales elctricas a los centros de consumo. El transformador es el campo industrial es utilizado en tableros de control y soldadura, fuentes estabilizadores, cargadores de batera, etc. En la electrnica se lo utiliza como impedancia, transformadores de acoplamiento y salida de amplificadores.

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PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO.

Un transformador consta de dos arrollamientos de alambre denominados devanados dependiendo de la aplicacin, el ncleo de los devanados puede ser de aire o hierro. Los ncleos de hierro se utilizan en los transformadores de potencia, audio, autotransformadores. Las rayas verticales entre los devanados representa el ncleo de hierro. El devanado al que se aplica el voltaje se llama DEVANADO PRIMARIO o simplemente

PRIMARIO. El devanado al que se conecta la carga se conoce como DEVANADO SECUNDARIO o simplemente SECUNADRIO. Un transformador con ncleo de hierro tiene una eficiencia de un 98 99 % por la que, para fines prcticos asumiremos una eficiencia de 100%, en otras palabras, un transformador es un dispositivo que no tiene prdidas o las tiene muy pequeas. El transformador est basado en el principio de que la energa elctrica se puede transportar eficazmente por induccin magntica desde un grupo de bobinas a otro grupo a travs del flujo magntico variable, estando las bobinas en un ncleo. Al aplicar una tensin V1 en el primario circular una I1, lo que se crea un O magntico que se cierra por el circuito magntico donde estn arrolladas las espiras secundarias. Como el 0 es senoidal inducir en esta bobina una Fem. e2 senoidal y esta tendr un valor de acuerdo a N2. Se llama relacin de transformacin a la relacin existente entre el voltaje primario y secundario. Si ahora aadimos una carga Z al secundario por el primario circular una corriente I1 que no tiene que ser la misma que en el caso anterior Si aplicamos la misma tensin primaria V1 en el secundario aparecer una tensin V2 sensible igual a la tensin secundaria en vaco es decir: La potencia nominal de un transformador es la mxima que puede proporcionar sin que el calentamiento que se produce en el rgimen de trabajo debido a las perdidas en los bobinados por efecto joule y las perdidas en el ncleo por corrientes parsitas sobrepase la temperatura limite para la que ha sido

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proyectado el transformador, o sea sin peligro de envejecimiento de conductores y aislantes. Sin embargo por razones de seguridad al proyectar un transformador su potencia nominal se fija en un valor menor de la que podra alcanzar hasta llegar al calentamiento lmite permitido.

FUNCIONAMIENTO AL VACIO.

Un transformador trabaja en vaco cuando se aplica una tensin al primario y no se conecta carga alguna a sus bornes secundarios. En estas condiciones circular por el devanado primario una corriente de valor muy pequeo. Denominada corriente de vaco. La cual provoca la formacin de un flujo magntico variable que es la causa de la tensin secundaria V2 existente a los bordes del secundario.

CONECCIONES DE LOS TRANSFORMADORES MONOFSICOS

Polaridad.- cada uno de los bornes de un transformador es alternativamente positivo y negativo con respecto al otro, y de igual manera con respecto a los bornes del secundario. Si se conectan en paralelo en una red monofsica o en sistemas polifsicos, es necesario conocer su polaridad. Los transformadores normales de distribucin se suelen construir con devanados de alta y baja tensin en secciones iguales si bien, tambin se fabrican secundarias, de una sola bobina. Cuando sucede el primer caso los devanados de alta tensin tienen dos partes iguales, en los transformadores monofsicos podemos conectar el primario (alta tensin) en serie o paralelo y el secundario de forma similar.

a) Conexin delta -delta.

Se utiliza esta conexin cuando se desean mnimas interferencias en el sistema. Adems, si se tiene cargas desequilibradas, se compensa dicho equilibrio, ya que las corrientes de la carga se distribuyen uniformemente en cada uno de los devanados. La conexin delta-delta de transformadores monofsicos se usa generalmente en sistemas cuyos voltajes no son muy elevados especialmente en aquellos en que se debe mantener la continuidad de unos sistemas. Esta conexin se emplea tanto para elevar la tensin como para reducirla.

En caso de falla o reparacin de la conexin delta-delta se puede convertir en una conexin delta abierta-delta abierta.

b) Conexin estrella-delta.

La conexin estrella-delta es contraria a la conexin delta-estrella; por ejemplo en sistema de potencia, la conexin delta-estrella se emplea para elevar voltajes y la conexin estrella-delta para reducirlos. En ambos casos, los devanados conectados en estrella se conectan al circuito de ms alto voltaje,

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fundamentalmente por razones de aislamiento. En sistemas de distribucin esta conexin es poco usual, salvo en algunas ocasiones para distribucin a tres hilos.

c) Conexin estrella-estrella.

Las corrientes en los devanados en estrella son iguales a las corrientes en la lnea. Si las tensiones entre lnea y neutro estn equilibradas y son sinuosidades, el valor eficaz de las tensiones respecto al neutro es igual al producto de 1/"3 por el valor eficaz de las tensiones entre lnea y lnea y existe un desfase de 30 entre las tensiones de lnea a lnea y de lnea a neutro ms prxima.

Las tensiones entre lnea y lnea de los primarios y secundarios correspondientes en un banco estrella-estrella, estn casi en concordancia de fase.

Por tanto, la conexin en estrella ser particularmente adecuada para devanados de alta tensin, en los que el aislamiento es el problema principal, ya que para una tensin de lnea determinada las tensiones de fase de la estrella slo seran iguales al producto 1/ "3 por las tensiones en el tringulo.

d) Conexin delta-estrella.

La conexin delta-estrella, de las ms empleadas, se utiliza en los sistemas de potencia para elevar voltajes de generacin o de transmisin, en los sistemas de distribucin (a 4 hilos) para alimentacin de fuerza y alumbrado.

Qu importancia tiene la conexin a tierra de los neutros de transformadores trifsicos, en su comportamiento en vaco.

Su importancia radica en que por medio del neutro es posible la circulacin de las corrientes armnicas y con esto se logra variar la distorsin de la seal de entrada. De existir esta distorsin, tambin se transmitir al secundario y por ende, a las cargas conectadas a el.

AVERIAS EN LOS TRANSFORMADORES MONOFASICOS.

Contacto a masa Se da cuando los conductores del bobinado del transformador , tienen contacto con el ncleo de hierro, se lo puede detectar mediante un probador de aislamiento (megger)

Sobrecarga Se da cuando en un transformador se conecta una carga mayor para que ha sido proyectado, se lo puede detectar por el calentamiento del ncleo y las bobinas del transformador.

Cortocircuito entre espiras

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A consecuencia de las sobrecargas contactos am masa se dan los cortos entre las espiras, se lo puede detectar por simple inspeccin , observando el color de los alambres de bobinados.

Aislamiento bajo El aislamiento bajo se da por alta humedad existente en el transformador para mejorar estos aislamientos bajos se debe realizar un tratamiento trmico.

Sobretensiones Se da cuando un transformador recibe una tensin superior para la que ha sido diseada y por consiguiente la elevacin de la corriente y calentamiento de los conductores y posibles cortocircuitos.

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CAPITULO III

MOTORES UNIVERSALES O CORRIENTE CONTINUA

Las maquinas elctricas de corriente continua ya sean motores o generadores pueden comportarse de dos maneras, si se le conecta corriente acta como motor y se la hace girar por medio de poleas o matrimonio se convierte en generador. En este tipo de mquinas se diferencian dos partes: Parte mecnica, que se encarga que todo la maquina forme un todo, conformada por la carcasa, las tapas, y rulimanes; el inducido, que gira por los rulimanes o bocines alojados en las tapas de adelante y atrs. La otra parte es la electromagntica, que es justamente quienes producen el flujo magntico que la aran girar, esta se diferencia de las mquinas de CA porque su rotor estar construida por chapas que terminan en un colector donde sus delgas donde el bobinado que van tejiendo formando el bobinado. El estator est conformado por 2 bobinas inductoras colocadas de frente formando dos masas polares y que termina en los terminales de los carbones que aran contacto con el colector para que funcione nuestro motor.

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PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS DE CORRIENTE CONTINUA

Cualquier generador elctrico, por complicado que sea, puede ser representado de una manera muy simple por una espira que gira en el seno de un campo magntico, de forma tal que al girar y cortar lneas de tiempo, y de acuerdo a la ley de Faraday, aparecen en ella tensiones inducidad, que han de ser proporcionales a la variacin del flujo magnetico cortado por esta en su recorrido.

El funcionamiento como ya hemos visto como el principio bsico de un generador que requiere de una fuerza externa para funcionar.

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CLASIFICACIN.

Los motores elctricos se clasifican en dos grupos:

Asncronos ( diferentes velocidades)

Segn su velocidad

Sncronos (una sola velocidad)

Motores Monofsicos

Segn su Motores Bifsicos

Alimentacin

Motores Trifsicos

Motores de Corriente contina

CONCEPTOS BSICOS DE MAGNETISMO

1.4.1 LEY DEL SACACORCHOS.-

Esta Ley dice Si un conductor elctrico es atravesado por corriente elctrica

crear un campo magntico a su alrededor, que tendr la direccin del

movimiento que se realiza cuando se utiliza un sacacorchos.

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ELECTROMAGNETISMO

Los imanes pueden ser naturales o artificiales permanentes, es posible crear

un tipo de imanacin provisional, al cual se le denomina Electroimn y es en el

que se basa el principio del motor elctrico.

REGLA DE LA MANO IZQUIERDA DE FLEMING

La relacin entre la direccin de un campo magntico y la direccin de una

corriente que circula sometida a la accin de este la direccin del movimiento

que se produce en el conductor, se determina por la regla de la mano izquierda

de FLEMING:

Si los tres dedos; ndice, medio y pulgar de la mano izquierda se disponen

segn direcciones perpendiculares entre s, el pulgar indica la direccin del

movimiento del conductor, el ndice seala la direccin del flujo y el medio

seala la direccin de la corriente.

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MOTORES DE FASE PARTIDA

DEFINICIN.-

Tambin se le conoce con el nombre de motores de induccin, con rotor en

jaula de ardilla o en corto circuito; es el tipo ms empleado de los motores de

C.A., debido a su robustez y simplicidad, la ausencia del colector y las

caractersticas de funcionamiento son aptas para el trabajo a velocidad

constante. El motor elctrico es una mquina que transforma la energa

elctrica en energa mecnica.

FUNCIONAMIENTO.-

Cuando se aplica potencia al estator de un motor prctico de induccin, se

origina un campo magntico rotatorio por cualquiera de los medios que se han

estudiado. Al empezar la rotacin del campo, las lneas de flujo cortan las

espiras en corto circuito, las cuales estn incrustadas alrededor de la Superficie

cilndrica del rotor de jaula de ardilla y genera voltajes en ellas por induccin

electromagntica, debido a que estas espiras son corto circuitos con

resistencia muy baja, los voltajes inducidos hacen circular altas corrientes en

las barras del rotor. Entonces, las corrientes circulantes en el rotor producen

sus propios campos magnticos intensos. Estos campos locales de flujo de

rotor producen sus propios polos magnticos que sern atrados al campo

rotatorio. As pues, el rotor gira siguiendo al campo principal.

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DESLIZAMIENTO

Para que el motor de induccin funcione, el rotor deber girar a una velocidad

diferente a la de campo rotatorio del estator. En realidad, la velocidad del

rotor es ligeramente menor que la rotacin del campo del estator. Esta

diferencia se conoce como deslizamiento. En los motores prcticos, los rotores

funcionan a una velocidad de 2 a 10% menor que la velocidad sncrona sin

carga; al aumentar la carga, el porcentaje de deslizamiento aumenta.

En un motor de 4 polos con velocidad sncrona de 1,800 rpm, si el rotor gira

efectivamente a 1.764 rpm, segn lo mide un tacmetro, existe una diferencia

de 36 rpm, entre la velocidad sncrona y la del rotor. Expresada en porcentaje,

sera 36/1,800 x 100, lo cual indica un deslizamiento de 2%. En un motor de

dos polos con una diferencia de 36 rpm, el deslizamiento sera menor debido a

que, segn se recordar, a 60 ciclos la velocidad sncrona del motor de dos

polos es 3,600 rpm; sustituyendo en la frmula:

3,600 x 100 = 1% deslizamiento

36

PAR DE ARRANQUE

El par de arranque del motor de induccin jaula de ardilla es bajo, debido a

que, en reposo, el rotor tiene una reactancia inductiva relativamente elevada XL

con respecto a su resistencia R. En estas condiciones, cabra esperar que la

corriente del rotor estuviera 90 grados atrasada con respecto a la tensin del

rotor. As, se dice que el factor de potencia en el circuito es bajo, lo cual

significa que el motor es ineficiente con carga y no puede convertir la potencia

recibida de la fuente en energa realmente til para su funcionamiento.

A pesar de esa ineficiencia, se produce una fuerza de par y el motor comienza

a girar. Al comenzar su rotacin, la diferencia de velocidad entre el rotor y el

campo rotatorio o deslizamiento, vara desde un mximo de 100 por ciento a

algn valor intermedio, por ejemplo 50 por ciento. Al disminuir el deslizamiento

de esta manera, la frecuencia del voltaje inducido en el motor disminuye,

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debido a que el campo rotatorio corta conductores a velocidad reducida, lo

cual, a su vez hace que disminuya la reactancia inductiva total del circuito. Al

disminuir la reactancia inductiva, el factor de potencia comienza a aumentar y

se nota que el motor aprovecha mejor la potencia que se le suministra, esto

redunda en un aumento del par y el consiguiente incremento en la velocidad.

CARACTERISTICAS

El motor est compuesto de dos partes principales: Estator, es la parte fija y el

otro mvil llamado rotor. Adems consta de una carcasa, tapas, bobinas,

interruptor centrfugo, interruptor de desconexin y pernos de sujecin.

Otra de sus caractersticas principales en estos motores es que tienen en su

estator dos juegos de bobinas, de las cuales una es el bobinado principal o

bobina de trabajo y la otra se denomina bobina auxiliar o bobina de arranque

(motores monofsicos). El bobinado auxiliar est desfasado elctricamente 90

en el espacio sobre el bobinado de trabajo. En otras palabras el bobinado de

arranque debe tener en sus bornes una tensin desfasada en el tiempo, de un

ngulo de 90 elctricos sobre la tensin normal.

Una desventaja del motor de induccin, es que en el arranque absorbe una

gran cantidad de corriente con un factor de potencia pequeo. Cuando el

motor est en reposo, el rotor (jaula de ardilla) acta como un secundario de

un transformador en corto circuito, y si se aplica toda la tensin, el motor

absorbe una corriente excesiva al arrancar.

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Debido a la pequea resistencia del rotor, el motor de induccin tiene una curva

de caractersticas excelentes para funcionar a velocidad constante. Pero la

velocidad durante el funcionamiento no se puede regular.

Otra de las ventajas, es muy sencillo su construccin y requiere pocos

cuidados. Como no tiene contactos deslizantes se puede emplear con

seguridad en los lugares donde hay peligro de inflamacin, como ocurre en los

molinos de harina, en talleres de carpintera, etc.

CONTROL DE VELOCIDAD EN LOS MOTORES DE INDUCCIN

La velocidad sincrnica del rotor de un motor de induccin est dada por:

N = F x 120 (r.p.m)

P

De donde:

N = Velocidad sincrnica en revoluciones por minuto.

F = Es la frecuencia del estator en ciclos por segundo

P = Nmero de polos del estator.

El control de r.p.m. se realiza con el nmero de polos, a ms de polos menor

r.p.m.; como la frecuencia en todo el Ecuador es igual a 60 Hz. Entonces ser

como una constante. La velocidad real ser menor que la velocidad de

sincronismo por razones ya explicados anteriormente. La velocidad, en los

motores de induccin se controla con el nmero de polos, y los ms comunes

tenemos, motores de dos polos, cuatro polos y ocho polos. En algunos casos

tenemos con mltiples polos.

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CAPITULO IV

MOTORES MONOFASICOS

CONCEPTO.-

Un motor monofsico no puede ponerse en funcionamiento cuando se alimenta con

una tensin, sino que necesita un medio auxiliar que lleve el motor hasta una

determinada velocidad de giro, la misma que producir una energa mecnica solo

cuando est en marcha. La causa es porque la corriente alterna monofsica en el estator

produce un flujo magntico, el cual est en fase con esta corriente como se puede

observar en la siguiente grfica:

Dicho campo es originado por un bobinado de trabajo, sin embargo es posible crear un

campo magntico giratorio agregndole un segundo bobinado llamado de arranque,

formando un defasaje de 90 del primero.

a este segundo bobinado se conectar en serie un condensador o una reactancia, la

misma que producir el desfase de la corriente en el bobinado de arranque con respecto

al de trabajo, el cual se aproxima a 90 entonces las corrientes y el flujo magntico

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pasan por un valor mximo en el bobinado de trabajo antes de pasar al de arranque,

como este est en retraso, se utiliza una reactancia o un condensador, entonces el flujo

de arranque tambin lo estar, la unin de ambos flujos dar un campo magntico

giratorio que permitir el arranque. Se puede tener varios polos con una corriente alterna

monofsica.

Las cajas de bornes tambin vienen normalizadas, pueden ser de dos tensiones 110

220 V. de acuerdo a este factor se conectarn en paralelo o serie respectivamente, a

continuacin tipos de borneras.

BOBINA PRINCIPAL O DE TRABAJO.-

Como su nombre lo indica, es la bobina que permanece con energa durante el

funcionamiento del motor; se caracteriza por tener la seccin del alambre mayor que la

bobina de arranque

BOBINA AUXILIAR O DE ARRANQUE.-

Slo funciona en el momento del arranque del motor y despus queda fuera de servicio,

se reconoce por usar alambre de seccin ms delgada y de menos espiras que bobina de

trabajo.

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PARTES PRINCIPALES DE UN MOTOR

ROTOR

Est formado de tres partes: El ncleo formado por un paquete de lminas o chapas de

hierro de elevada calidad magntica; la segunda es el eje, sobre el cual va montado a

presin el paquete de chapas y la tercera es el arrollamiento llamado jaula de ardilla

que consiste en una serie de barras de cobre de gran seccin, alojadas en sendas ranuras

axiales practicadas en la periferia del ncleo y unidas en corto circuito mediante dos

gruesos aros de cobre, situados en cada extremo del ncleo, en los motores comerciales

stos son reemplazados por aluminio fundido en una sola pieza.

ESTATOR

Es la parte fija del motor compuesto de una conjunto de chapas de acero en forma de

anillo con ranuras

semicerradas todo esto

ubicado dentro de la

carcasa.

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CMO RECONOCER LOS TERMINALES

Para reconocer los terminales de las bobinas de trabajo o de arranque no es necesario

realizar el desmontaje de las tapas del motor. Esta operacin de reconocimiento se

realiza mediante el uso de un ohmmetro (multitester).

El de mayor ohmiaje corresponde a la bobina de arranque por tener alambre de

seccin ms delgada.

El de menor ohmiaje corresponde a la bobina de trabajo por usar alambre de mayor

seccin.

COMO IDENTIFICAR LOS TERMINALES

1. Enumerar los tres terminales (1, 2 y 3)

2. Con el multitester en rango Rx1 se toma las lecturas, ejemplo:

1 con 2 = 4

2 con 3 = 16

3 con 1 = 12

3. De las tres lecturas, descartar o anular el de mayor ohmiaje. Y nos

queda dos lecturas y hay un nmero que est en las dos lecturas (1);

ste corresponde al terminal comn.

1 con 2 = 4

3 con 1 = 12

4. De estas dos lecturas determinamos: Lectura de menor ohmiaje

(4); terminal 2 corresponde a bobina de trabajo.

5. En lectura de 12 est el nmero 3 y ste corresponde a la

bobina de arranque, porque B.A lleva un alambre delgado y el ohmiaje

tambin ser mayor.

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MTODOS DE ARRANQUE

por simple cierre del interruptor

Segn el esquema que se muestra, a las bobinas de arranque se conecta un condensador

de 1.2 a 4 microfaradios de C.A, por 600 voltios, pero, slo a motores de una potencia

menor a de H.P.

POR CIERRE DE UN INTERRUPTOR DE DOS TIEMPO O PULSADOR.

En el primer caso la maniobra de conexin se realiza de manera automtica, una vez

que el motor ha iniciado su marcha. En el segundo caso se realiza de manera manual,

como se puede observar en el esquema; primero se oprime el pulsador, luego se

alimenta con tensin al motor, una vez que adquiere velocidad se deja de presionar y la

bobina de arranque queda fuera de servicio.

ARRANQUE POR FUNCIONAMIENTO

-Este es el mtodo que se usa en los motores industriales de mediana y gran capacidad;

el motor est provisto de un interruptor centrfugo, que est instalado en uno de los

extremos del eje, compuesto de un conjunto de piezas, por accin de la fuerza centrfuga

debe accionar a la pieza mvil y ste debe abrir los contactos en posicin normalmente

cerrado.

El interruptor centrfugo desconecta automticamente la bobina de arranque, una vez

que el motor ha adquirido el 75% de su velocidad normal.

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ARRANQUE POR MEDIO DE UN RELAY.

Este dispositivo se usa generalmente en los motores de refrigeradoras industriales,

domsticas, congeladoras, aire acondicionado, etc.

El relay funciona de la siguiente manera: Cuando se aplica tensin, el motor consume

una gran cantidad de corriente, esta elevada cantidad de corriente se aprovecha para el

funcionamiento del relay, slo en ese momento. Como se muestra en el esquema, la

bobina de trabajo est conectada en serie con la bobina del relay. Una vez que el motor

ha empezado a funcionar la corriente consumida disminuye, por lo tanto el flujo

magntico tambin disminuye y el ncleo con los contactos vuelve a su posicin inicial

y la bobina de arranque queda fuera de servicio.

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INTERRUPTOR CENTRIFUGO

En interruptor centrfugo va montado en el interior del motor, su funcin es desconectar

la bobina de arranque en cuando el motor ya alcanz velocidad.

Existen diferentes tipos, pero tienen el mismo principio de funcionamiento; mientras el

rotor est en reposo o girando a poca velocidad, la presin ejercida por la parte mvil

del interruptor mantiene estrechamente cerrados los dos contactos de la parte fija.

Cuando el rotor alcanza aproximadamente 75% de su velocidad nominal, la parte

giratoria cesa de presionar sobre dichos contactos y permite por lo tanto que se separen,

con el cual las bobinas de arranque quedan automticamente desconectadas de la red de

alimentacin.

DISPOSITIVOS DE PROTECCIN

La mayora de los motores monofsicos y de fase partida llevan protectores contra

sobre cargas y son de efecto trmico. Estas sobrecargas se deben a los fallos de

arranque, bobinas en corto o rotor atascado.

El dispositivo se monta en cualquier punto apropiado, situado en el interior de la carcasa

del motor o en la placa del interruptor centrfugo, consiste esencialmente en un

elemento bimetlico conectado en serie con la lnea de alimentacin. El elemento est

formado por dos lminas bimetlicas que poseen distinto coeficiente de dilatacin.

Como ambas lminas estn unidas conjuntamente, se dilatan en diferente proporcin al

calentarse; entonces el elemento se curva y abre el circuito del motor. El calor que hace

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curvar al elemento puede provenir de los propios arrollamientos del motor, de una

excesiva temperatura en el interior del mismo, o de un filamento auxiliar de caldeo

situado debajo de las lminas y conectado en serie con los arrollamientos del motor.

En algunos tipos de proteccin, los contactos vuelven a cerrarse automticamente en

cuanto el elemento bimetlico se enfra. En otros por el contrario, es preciso accionar

manualmente un pulsador para que el motor se ponga nuevamente en marcha.

MOTORES DE INDUCCIN DE DOS TENSIONES

Hay motores diseados para aplicar dos tensiones diferentes, por ejemplo pueden

funcionar con 110 220 voltios o puede ser de 220 440 voltios pero antes de

alimentar energa elctrica debe estar seleccionado para el voltaje a aplicar.

Estos motores se fabrican con una caja de borneras, en donde se debe realizar las

conexiones en serie para tensin alta y en paralelo para tensin baja; esto quiere decir

que en el interior estn dos juegos de bobinas.

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INVERSIN DE GIRO

El cambio de giro de estos motores se realiza mediante el cambio de polaridad de las

bobinas de arranque, quiere decir, se invierten las conexiones de los terminales de la

bobina de arranque con respecto a los terminales de la bobina de trabajo, tal como se

muestra en la figura. Se puede realizar mediante una llave de conmutacin manual o

mediante el uso de contactores y temporizador cuando es necesario un mando a

distancia. En la actualidad el mando y cambio de giro se realiza mediante un control

electrnico. Usando tiristores, triac.

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CAPITULO V

EL MOTOR TRIFSICO

FUNCIONAMIENTO

Basndose en la ley de Lenz, el principio de funcionamiento del motor trifsico

puede ser asimilado con claridad si nos valemos de un experimento que

consiste en un imn solidario que gira en su eje y un disco solidario que

tambin lo hace en el suyo. Si hacemos girar el imn se notar que el disco

tambin gira en el mismo sentido y deja de hacerlo cuando el imn se ha

detenido. Esto se debe que al ser flujo magntico en movimiento (Producido

por el imn) por el disco se induce en el unas corrientes parsitas que se

encuentran tambin dentro del imn.

As pues segn el enunciado de la ye de Lenz Todo fenmeno elctrico se

opone a la causa que lo produce entre las corrientes antes mencionadas que

para lograr un equilibrio de fuerzas, una tiene que seguir el sentido de rotacin

del flujo o campo inductor.

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De esta manera si tomamos en cuenta las partes que hacen posible el

movimiento giratorio imn y disco se puede compararlos con inductor e

inducido respectivamente.

En este tipo de mquinas el inducido nunca alcanza la velocidad del inductor ya

que si no hubiera movimiento relativo entre ambos en el inducido no se

crearan corrientes y por lo tanto el motor no funcionara, esta diferencia se

llama deslizamiento, por esta razn se llaman mquinas ASINCRONAS.

El experimento es utilizado exclusivamente en los contadores de energa,

mientras mayor es el consumo de corriente, el disco girar ms rpido.

RENDIMIENTO

El rendimiento en una mquina elctrica es la relacin que existe entre la

potencia entregada y la potencia absorbida.

P Potencial til (entregada)

=

Pa Potencia entrada (absorbida)

El rendimiento en una mquina depende de muchos factores como el material

de las chapas magnticas del estator, clase de servicio del motor, porcentajes

de prdidas.

DESLIZAMIENTO

Se llama as a la diferencia de velocidad entre el campo giratorio (N1) y el

rotor (N2) es decir igual a:

Ns = N1 N2 = RPM

PAR DE ARRANQUE:

Es instante en que el motor crea la fuerza o par necesario para vencer el

rozamiento y la inercia en el rotor.

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ACELERACIN

Es el instante en que la mquina toma velocidad o este proceso no se lo

considera par.

PAR NOMINAL

Es la fuerza que tiene el motor en su eje en condiciones normales de trabajo, a

este llamado. Par suele llamarse con otros nombres tambin como: Cupla o

torque de arranque,

PRDIDAS DE POTENCIA

La potencia absorbida por una mquina no es utilizada en su totalidad por la

carga, una parte de ellas constituye las prdidas, las cuales se transforman en

calor. Estas pueden clasificarse en tres grupos:

Prdidas mecnicas

Prdidas magnticas

Prdidas elctricas

MECNICAS

Son debidas a la constitucin y construccin de las mquinas y estas son por:

Ventilacin, rozamiento, por frotamiento de escobillas.

PRDIDAS MAGNTICAS

Son producidas en el ncleo y estas son prdidas por histresis y por

corrientes parsitas. Las prdidas por histresis son provocadas por la

frecuencia, la cual hace varios cada momento de magnetizacin de las

molculas de hierro, esta crea un esfuerzo y se traduce en prdidas, esto

obedece al comportamiento del material ante el campo magntico, es decir el

ciclo de histresis, para disminuir estas prdidas se elige un ncleo de buena

calidad.

Las prdidas por corrientes parsitas o de Foulcat, son provocadas por la

diferencia de potencial magntico en el ncleo, para corregir estas prdidas

habr que laminar el ncleo.

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PRDIDAS ELCTRICAS:

Son prdidas que se desarrollan en la bobina del estator al ser recorridas por

corriente elctrica, entre los principales tipos de prdidas elctricas tenemos:

Las prdidas por efecto Joule, en el cobre, por auto induccin y por frotamiento

de escobillas.

Estas prdidas elctricas son provocadas por la resistencia de los bobinados al

ser recorridas por la corriente elctrica, las cuales finalmente se transformarn

en calor.

PARTES CONSTRUCTIVAS DE UN MOTOR TRIFSICO

El motor trifsico en general est constituido por la carcasa, estator, rotor tipo

jaula de ardilla o bobinado tapas de sujecin del rotor, ventilador y caja de

bornes. A continuacin una breve explicacin de cada una de las partes.

CARCASA Y ESTATOR:

Es la parte fija del motor y es fundamental porque all se produce el campo

magntico, la carcasa es hecha de fundicin de hierro o aluminio y el estator es

construido e chapas de hierro silicio y ranuradas para alojar a las bobinas. La

carcasa tiene tres finalidades:

Transmite el Par a los soportes del motor

Sirven como alojamiento a la ventilacin

Evita que las personas entren en contacto con las partes conductoras o

mviles del motor en la siguiente figura podemos observar la carcasa,

estator y tipos de ranuras de motores.

EL ROTOR JAULA DE ARDILLA

: El rotor es la parte mvil del motor, est construido por chapa magntica

ranurada y luego formada un anillo en cortocircuito, el material del cual estn

construidos los anillos del rotor son de barra de cobre o fundicin de aluminio.

En los rotores las ranuras vienen hechas en forma inclinada y su objetivo es

mejorar el par de arranque, en sus extremos suelen ir con aletas para dar

ventilacin, cuando una de estas barras se rompen, el motor pierde fuerza y el

rotor se calienta a temperaturas muy altas, o no alcanza la velocidad normal; el

rotor adopta la polaridad que tiene el estator.

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El rotor bobinado tiene una forma similar al de jaula de ardilla, con la variante

de ser bobinado como el estator y puede ser conectado en estrella o delta con

la misma polaridad que el estator.

CAJA DE BORNES.

Una de las partes importantes es la bornera del motor y estas vienen

normalizadas casi en su totalidad, de acuerdo a la fabricacin utilizan letras o

nmeros y vienen diseados para poder cambiar fcilmente.

A continuacin exponemos algunos tipos de borneras segn el nmero de

salidas y conexin.

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PRUEBAS EN EL MOTOR TRIFSICO

1. AISLAMIENTO.- Esta prueba se lo realiza con un MEGGER (medidor de

resistencia), entre un terminal de fase y la carcasa y entre fases, cuando

hay un contacto a masa hace cortocircuito y por consiguiente el motor se

daa. Esta prueba se debe hacer antes y despus de armar

completamente.

2. PRUEBA DE CORRIENTES.- Se lo realiza armado completamente y se

tiene que observar que todas las corrientes estn equilibrada (iguales),

cuando no estn iguales puede ser por bobinas en contratase, bobinas con

nmeros de espiras diferentes, conexiones cerradas o dos fases. Si se

disponen de frenos para la prueba, se puede hacer a vaco y carga.

TIPO DE BOBINADO

Tipo Concntrico.-

Empezar a arrollar por la

bobina que tiene menor

paso y se termina en la

bobina de mayor paso o

igual al paso polar, tal

como se ve en las figuras.

Cuando el motor es de

dos polos las bobinas estn ubicadas a 180 elctricos y cuando es de cuatro

polos a 90 elctrico.

Tipo Imbricado o cascada.-

El paso de

bobina es igual en

todas las bobinas

del polo, el

avance puede ser

a la izquierda o

derecha segn las figuras.

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LOCALIZACIN DE AVERAS

1. Inspecciones Visualmente el motor, las averas pueden ser: Conexiones

interrumpidas o quemadas, eje torcido, carcasas resquebrajadas o rotas,

etc.

2. Comprobar si los rodajes se hallan en buen estado, segn la figura

mover el eje hacia arriba y hacia abajo, si hay movimiento, indica que el

rodaje est desgastado.

3. Impulsar el rotor con la mano para comprobar de que puede girar sin

dificultad; cualquier resistencia es seal de una falla, puede ser montaje

defectuoso o eje torcido tal como se muestra en la figura.

4. Verificar si existe contacto a masa o tierra, comprobar con una lmpara

serie o multitester (ohmetro).

5. Comprobado el motor, gira sin dificultad, la prueba siguiente consiste en

poner el motor en marcha. Para ello se conecta los terminales del

motor a una red de alimentacin, a travs de un interruptor adecuado

Llave cuchilla con fusible apropiados, por espacio de unos segundos, si

se funde los fusibles, las bobinas humean, si el motor gira lentamente o

con ruido, permanece parado; por cualquiera de estas fallas es indicio

seguro de que existe una avera interna. Por lo general las bobinas

estn recalentadas, quemadas o en corto, entonces es preciso

desmontar las tapas y el rotor e inspecciones las bobinas, si est

quemada no ser difcil de reconocer por el calor y olor que desprende.

AVERAS EN LOS MOTORES

Fusibles quemados dentro o fuera del circuito

Cojinetes desgastados.- Provocan ruido y roce entre estator y rotor

Sobrecargas en los motores, exceso de corriente

Interrupcin de una fase.- El motor no arranca

Cortocircuitos en bobinas, entre fases o a masa

Interrupcin de barras del rotor, pierde fuerza y se caliente.

Bobinas conectadas en contratase, invierten la polaridad y el sonido es

diferente en el motor.

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CAPITULO VI

REBOBINADO DE MOTORES DE FASE PARTIDA

Si las bobinas estn quemadas o existe cortocircuito entre espiras, es necesario

rebobinar el estator para dejarlo nuevamente en condiciones de servicio.

PROCEDIMIENTO:

1. Antes de desmontar el motor conviene marcar con un punzn en las tapas y

carcasa, con el fin de montar despus en el mismo lado y lugar. Seguidamente

se desmonta el motor usando las herramientas apropiadas.

2. TOMA DE DATOS: Consiste en anotar cuidadosamente los datos esenciales

relativos a las bobinas: estos datos se anotan segn el formato y ejemplo que se

muestra y consta de cuatro partes:

Datos del motor.- Se obtiene de la placa de caractersticas del motor. Por ejemplo la

marca, modelo, serie, potencia, etc.

Esquema de conexiones.- Se representa el nmero de polos, conexin serie o paralelo y

mtodo de arranque.

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Datos del Bobinado.- Se obtiene algunos de los datos durante el desmontaje de las

bobinas: Los datos son: Nmero de bobinas por polo, nmero de ranuras, tipo de

bobinado, calibre del alambre, paso de bobinas y nmero de espiras por bobina.

Esquema desarrollado.- Se representa todas las ranuras del estator, adems las

bobinas de trabajo y bobinas de arranque, con sus pasos correspondientes y las

conexiones respectivas.

3. EXTRACCIN DE LAS BOBINAS: Primero se retira las cuas con la ayuda de

una hoja de sierra y martillo, segn la figura que se muestra.

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Cuando la bobina est sumamente difcil de retirar, por el hecho de que est impregnado

con barniz, se cortan las cabezas posteriores de la bobina al ras de la ranura con ayuda

de un arco y sierra o corta fri, luego con la ayuda de un martillo hacemos palanca y

halamos sacndola de su sitio. Despus tiene que contarse el nmero de vueltas o

espiras de cada bobina y registrar de acuerdo a los pasos de bobina, tanto los polos de

arranque y trabajo; luego anotar el calibre del conductor, quitando el aislante y medir

el dimetro del alambre con un calibrador o micrmetro y con la ayuda de la tabla se

determina el nmero que corresponde a sistema de calibracin americana (AWG).

Tambin es necesario registrar la clase de aislamiento.

4. LIMPIEZA DE RANURAS: Una vez extradas las bobinas se proceder a

retirar los aislamientos de las ranuras, luego limpiar las ranuras con ayuda de

una cuchilla, luego limpiar el polvo con ayuda de un compresor.

5. CONFECCIONAR Y COLOCAR AISLANTES: Existen muchas clases de

aislantes; al reemplazar utilizar del mismo espesor y tipo que llevaba

originalmente.

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6. Con la ayuda de hoja de datos, segn el tipo de motor se puede rebobinar de tres

maneras diferentes, dependiendo de la forma mas fcil que se nos presente

BOBINADO A MANO.- Permite un bobinado ms compacto, lo cual es especialmente

importante cuando el espacio disponible para las cabezas de bobina es reducido.

BOBINADO CON MOLDE.- Es el mtodo ms empleado, primer paso consiste en

determinar el tamao y la forma de bobina, partiendo de las dimensiones del ncleo

estatrico. Para ello se usa alambre grueso, al que se le da la forma de una bobina

interior, hacindola pasar por la ranura correspondiente, segn el esquema.

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Una vez concluida la operacin se atan slidamente las bobinas por varios puntos con

cordel, a fin de mantener inamovibles las espiras y se sacan del molde, seguidamente se

alojan dichas bobinas moldeadas en las correspondientes ranuras del estator, para

continuar se colocan cuas provisionalmente.

BOBINADO EN MADEJAS.- Este mtodo se usa generalmente cuando se usa

alambre de cobre delgado, como bobinas de arranque y en motores de ventiladores. El

tamao y la forma de la madeja se obtienen de la propia madeja original que se

desmont, tal como se indican en las figuras.

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7. MONTAJE DE CUAS.- Una vez terminado de colocar las bobinas se sujetan

bien las espiras en las ranuras, con las cuas de madera, de fibra o mica, segn la

forma requerida; ah tenemos los esquemas respectivos.

Madera Fibra

8. CONEXIN DE POLOS.- Con la ayuda de hoja de datos se realizarn las

conexiones de los polos entre s; la regla es conectar dos polos consecutivos; sin

tomar en cuenta el nmero de polos. Primero las espiras de un polo en el sentido

de las agujas del reloj y las espiras del polo siguiente en sentido contrario a las

agujas del reloj. Ambos sentidos seguirn alternando de modo anlogo para los

polos restantes, como lo veremos en anexo

9. EMPALME Y ASILAMIENTO.- Una manera de empalmar los terminales de

dos polos consiste en sacar el aislamiento de ambos en una longitud de unos 5

centmetros a partir de cada extremo, retorcer los hilos desnudos uno sobre el

otro, soldarlos.

Un segundo procedimiento consiste en soldar los extremos de los terminales,

previamente retorcidos. El empalme se cubre sobre el mismo un trozo corto de

espagueti.

Una vez ejecutadas correctamente todas las uniones, se empalman los cables flexibles a

sus respectivos polos que deben ir conectados a la red, la mejor manera de aislar estos

empalmes es as mismo, mediante manguitos de fibra de vidrio. Adems se tendr

precaucin de sujetar slidamente con un cordel los cables flexibles a sus respectivas

bobinas, para evitar que un tirn eventual sobre los primeros pueden arrancarlos de los

segundos.

Las propias bobinas de cada polo se aseguran tambin entre s con un cordel o cinta

adecuada de nylon, lienzo o algodn. Esto ayuda a que las bobinas estn ms

compactas; impide que se aflojen o deshagan y evita hasta cierto punto que las bobinas

no vibren ni se desplacen.

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QUINTO CURSO


10. VERIFICACIN ELCTRICA.- Consiste en verificar elctricamente una y

otra vez, con el objeto de detectar posibles cortocircuitos entre espiras, contacto

a masa, conexiones errneas o interrupciones.

1. CONEXIONES A MASA.- Las causas son mltiples, para detectar se usa una

lmpara serie o multitester, una de las puntas de prueba se conecta a los terminales de

los polos y el otro al estator, pero debe hacer un buen contacto, si es posible limpiar una

parte con lija, ah en la figura se muestra. Si la lmpara prende o el multitester indica

bajo ohmiaje, es seal de que existe contacto a masa, solucin ubicar y aislar.

2. INTERRUPCIONES.- Las causas pueden ser un mal contacto, rotura del

conductor, el interruptor centrfugo no cierra. Verificar con lmpara serie, conectar las

puntas de prueba a los terminales de la bobina de trabajo y bobina de arranque, si

prende est bien, de los contrario ubicar la interrupcin y subsanar.

3. CORTO CIRCUITOS.- Dos o ms espiras contiguas en contacto elctrico directo

determinan un corto circuito, puede ser ocasionado en el momento de colocar las

bobinas a las ranuras.

El mtodo para localizar es utilizando una bobina inductora o de prueba, consiste de una

bobina cuyas espiras estn arrolladas sobre un ncleo de chapas y se alimenta con 110

voltios de C.A.; se coloca sobre el ncleo estatrico, por el interior del mismo y se va

desplazando de ranura en ranura. Se reconocer que una bobina tiene espiras

cortocircuitas por las rpidas vibraciones de una lmina metlica (hoja de sierra)

colocado en el otro extremo de la bobina, observe la figura. Otro mtodo es comparando

la lectura de las cadas de tensin, se conecta al conjunto de bobinas una fuente de

corriente continua de bajo voltaje (12-24 voltios) y se lee con un voltmetro la cada de

tensin existente en los terminales de cada polo, lo correcto es cuando las lecturas son

iguales, si existe una lectura menor es el que tiene bobina defectuosa.

4. DE POLARIDAD.- Es a causa de conexiones errneas entre polos. La mejor

manera de detectar es utilizando una brjula, se coloca el estator en posicin horizontal

y se conecta los terminales que van a la red de una fuente de corriente continua de baja

tensin. Se sita la brjula en el interior del estator y se va desplazando lentamente

frente a cada polo; si las conexiones son correctas, la posicin de las agujas de la brjula

se invertir cada vez que se pase de un polo al siguiente.

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11. SECADO Y BARNIZADO.- El siguiente paso es el secado, se introduce el estator

en un horno de secado, donde debe permanecer aproximadamente una hora a una

temperatura de 120 C., con este precalentamiento se consigue eliminar la humedad de

las bobinas y facilitar despus la penetracin del barniz.

Seguidamente se baa con barniz. Se puede hacer circular corriente por las bobinas

durante unos minutos; esto permite que el barniz se solidifique y endurezca

rpidamente.

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12. MONTAJE DEL ROTOR Y LAS TAPAS.- Respetando las marcas

iniciales se procede al montaje del rotor y las tapas, siempre probando, el

rotor debe girar con facilidad y ajustar los pernos de sujecin en cruz

:

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CAPITULO V

ESQUEMAS Y COSTOS

DATOS DEL MOTOR

DATOS TECNICO MOTOR

MOTOR 7.5 HP

TIPO TRIFASICO

VOLTAJE 220

AMPERAJE 25

HZ 60

RPM 3450

DATOS DEL BOBINADO

MOTOR 2 POLOS

TIPO DE BOBINADO CONCENTRICO

PASO 1 15

PASO 1 13

PASO 1 11

NUMERO DE ALAMBRE 20

LIBRAS DE ALAMBRE 6

CARTULINA MYLARBON

ESPAGETTY 2 y 5

REATA 1 MADEJA

1/4 DE BARNIZ ELECTRICO

2 MTROS DE CABLE HTH No 12

CUAS No 4

NUMERO DE RANURA 30

28 VUELTAS DOBLES

28 VUELTAS DOBLES

13 VUELTAS DOBLES

CAUSA PROBABLE : Humedad, y sobrecarga en la lnea principal.

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COSTO REFERENCIAL AO 2008

Item cantidad descripcion unitario total

1 6 libras de alambre 7,50 45,00

2 0,25 barniz electrico 12,00 3,00

3 6 cuas 0,50 3,00

4 4 mtros espaguetti 0,75 3,00

5 0,5 cartulina Mylarbon 10,00 5,00

6 2 mtros cable hth 0,60 1,20

7 1 mano de obra 40,00 40,00

8 1 reata 0,65 0,65

0,00

100,85

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DIAGRAMA DE CONECCIONES

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HERRAMIENTAS UTILIZADAS

1 ALICATE

1 PINSA

1 CORTA FRIO

1 MARTILLO

1 TIJERA

1 CUCHILLA

1 PISTOLA DE SOLDAR

1 SOLDADURA

1 DESARMADOR PLANO

TIEMPO EMPLEADO 3 DIAS

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BIBLIOGRAFIA

05.Maquinas electricas

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