DETERMINACIÓN DE LA LÍNEA NEUTRA ELÉCTRICA DE MÁQUINAS DE

CORRIENTE CONTINUA

SIDERURGICA DEL ORINOCO, C.A. (SIDOR)GERENCIA GENERAL DE MANTENIMIENTO Y SERVICIOS

GERENCIA DE MANTENIMIENTO CENTRALSUPERINTENDENCIA DE TALLERES ELÉCTRICOS

GRUPO GRANDES MÁQUINAS

DETERMINACIÓN DE LA LÍNEA NEUTRA ELÉCTRICA DE MÁQUINAS DE

CORRIENTE CONTINUA

El espacio interpolar entre campos principales donde la influencia magnética de

cualquiera de ellos es prácticamente nulo, se conoce como zona neutra. Aquí van

precisamente ubicados los polos auxiliares para que su efecto sobre los lados de

bobinas en conmutación sea efectivo. También sobre las delgas del colector que

corresponden a fines de bobinas cuyos lados activos están sobre la zona neutra deben

ir las escobillas.

Normalmente en grandes máquinas rotativas todos los brazos portaescobillas

van montados sobre un aro deslizante común donde se halla una placa graduada y en

la parte fija de la carcasa un índice que nos indicaría la línea neutra de fábrica.

En unas pocas máquinas de muy alta corriente y baja tensión, hay dos delgas del

colector conectadas juntas y este par forma una “delga eléctrica”. Considere a este

par como una delga eléctrica. En la mayoría de las máquinas el número de delgas

mecánicas es igual al número de delgas eléctricas.

Existen máquinas eléctricas que por razones que se explican en la hoja técnica

de “conmutación” cada brazo portaescobillas lleva en sentido circunferencial más de

una escobilla. Esta línea neutra nos indica el “centro del arco circunferencial” ocupado por las escobillas. Debe tenerse muy en cuenta también el ángulo de ataque

de escobillas-colector por lo que no es conveniente tomar los portaescobillas para

ubicarlos y sí tomar las escobillas.

Aún cuando existiesen las marcas señaladas, en la mayoría de los casos es

necesario determinar la línea neutra en forma exacta. Esto se hará de la siguiente

manera:

TALLER ELECTRICO 1

1. Solicitar el permiso de trabajo y llenar el protocolo de intervención por

mantenimiento.

2. Llamar a despacho de carga y solicitar la presencia del técnico de servicio, para

desenergizar la máquina y hacer un bloqueo seguro en sus circuitos principales.

3. Colocar las respectivas tarjetas de seguridad, retirando la pestaña.

4. Verificar las condiciones del equipo y su entorno, a fin de tomar precauciones

sobre la existencia de alguna condición insegura, antes de dar inicio al trabajo.

5. Desmonte la cubierta de la máquina que protege al colector y el brazo

portaescobillas.

Herramientas y equipos: Llaves de caja y boca, barra de palanqueo, eslinga,

grilletes y grúa puente.

6. Limpiar el polvillo del rotor y las escobillas con aire comprimido seco y trapo

industrial.

7. Levantar todas la escobillas y trabarlas en su caja portaescobillas. Verifique que

no quede ninguna escobilla apoyada sobre el colector.

8. Contar el número de “delgas eléctricas” de la máquina y verifique que coincida

este número con el correspondiente en la hoja técnica de la máquina.

9. Determinar el paso polar de la máquina (YP) dividiendo el número de delgas del

colector entre el número de polos.

10. Colocar una cinta adhesiva (tirro) en la superficie del colector y con un marcador

enumere las delgas del colector entre dos portaescobillas consecutivos en el

sentido de rotación de la máquina, empezando desde 0 .Es conveniente tomar un

total bajo ensayo de 7 ó 8 delgas en la zona de apoyo de las escobillas.

11. Alimentar por separado el campo de derivación de la máquina mediante una

fuente de corriente continua (batería de automóvil) a través de un interruptor de

corte rápido; intercale una resistencia (Raj) suficientemente grande en el circuito de

excitación para mantener en valores bajos la corriente del campo magnético,

ver figura 5.12. Este valor de corriente en los devanados del campo principal debe

ser el mismo durante todo el ensayo.

TALLER ELECTRICO 2

Campo Principal

1

2

34

5

6

+12 V

Raj

S1

S2

A

B

DC VNO DATA

Shunt

Figura 1: Circuito de excitación para el ensayo de determinación de la línea neutra.

Donde:

1: Batería común de automóvil de 12 volts.

2: Reóstato de 5 ó 10 ohms de 15 a 20 amperes.

3: Interruptor de corte rápido de 50 amperes.

4: Shunt de medición de aproximadamente 50 amperes y 50 milivolts ó 100

amperes y 100 milivolts.

5: Voltímetro de escala central con escalas 0.25, 0.5, 1 y 5 voltios a fondo de

escala.

6: Bornes de alimentación a conectarse a los campos principales del motor bajo

ensayo.

Se pueden presentar dos casos: máquinas eléctricas en que el número de delgas

del colector es enteramente divisible por el número de polos y la que no. Se

desarrollaran con mas detalle ambos casos.

1 Máquinas con número de delgas múltiplo del numero de polosTALLER ELECTRICO 3

Se comienza teniendo el voltímetro (de escala central) en la escala más alta y luego

se cambia de escala a una más baja hasta tener la máxima deflexión. Este

voltímetro de corriente continua deberá ser de bajo rango, preferiblemente con

escalas 0.25, 0.5, 1 y 5 voltios a fondo de escala.

Cerrar el interruptor del circuito de excitación.

Ubicar las puntas de prueba del voltímetro sobre las delgas 0 y YP seleccionadas del

colector. Ver figura 5.13.

Abrir el interruptor, leer y anotar la desviación máxima de la aguja del voltímetro, la

cual representara la tensión pico inducida en las bobinas de la armadura al

interrumpirse la corriente en el campo principal del motor.

Cerrar el interruptor y cambiar la posición de las puntas de prueba del voltímetro a

las delgas 1 y YP + 1, 2 y YP + 2, 3 y YP + 3, etc., y repita el paso anterior hasta que

se alcanza un punto en el cual la polaridad de las tensiones inducidas cambian de

signo. Ver figura 2.

Nota: Antes de abrir el interruptor para cada lectura espere el tiempo suficiente para

que pueda amortiguarse el voltaje que se induce al cerrar el circuito de

excitación.

TALLER ELECTRICO 4

Figura 2: Conexiones del instrumento de medición para determinar el voltaje inducido

en la armadura.

Nota: En esta figura se considero que el paso polar YP = 41

Invertir las puntas de prueba del voltímetro y repita los tres pasos anteriores. Esto se

hace con la finalidad de asegurarse de que la medición se esta realizando

correctamente. Se observara que los valores obtenidos tendrán polaridad contraria a

los obtenidos anteriormente.

Anotar tres lecturas como mínimo antes y después del punto de reversión, trazar los

voltajes inducidos como ordenadas y el número de delgas del colector como

abcisas.

Nota: Tener presente que las líneas verticales de referencia indican el centro de cada

delga.

Determinar el punto exacto donde la tensión inducida cambia de signo en el

diagrama, esta es la línea neutra correcta.

Una vez que se ha determinado con exactitud la línea neutra en la grafica márquese

la posición correspondiente en el colector y este será el punto neutro medido.

TALLER ELECTRICO 5

0 1 2 3 4 5 6 7

PoloNorte

41 42 43 44 45 46 47 48

PoloSur

VOLTÍMETRO

Delgas

Ahora ubicar el eje central del arco circunferencial de contacto de las escobillas, de

tal manera que coincida con el eje de la línea neutra, girando el aro de soporte de

todos los brazos portaescobillas.

Restablezca todos los elementos del sistema de conmutación a su condición normal

de funcionamiento.

Retirar todos los equipos, herramientas, materiales y desechos. Limpiar toda la

superficie de trabajo.

Cancelar el permiso de trabajo.

Cerrar el protocolo de intervención en sitio y retirar las tarjetas de seguridad.

Dejar disponible el motor para entrar en servicio.

Ejemplo:

Tomaremos como ejemplo el motor marca AEG del bastidor # 5 de la línea H10

tren continuo de la Planta Laminación en Caliente; este motor posee 574 delgas y 14

polos, por lo que el número de delgas por polo es de 41; por lo tanto las delgas donde

deberemos apoyar las puntas del voltímetro serán: 0-41, 1-42, 2-43, etc.

Los datos presentados en la siguiente tabla se recopilaron como parte de la

inspección e intervención por mantenimiento realizada a este motor a la fecha de

10/04/01.

TALLER ELECTRICO 6

Tabla 1

DELGAS VOLTAJE DELGAS VOLTAJE

0 – 41 -- 0 – 41 --

1 – 42 +72 1 – 42 -72

2 – 43 +40 2 – 43 -40

3 – 44 4 3 – 44 -4

4 – 45 -32 4 – 45 +30

5 – 46 -64 5 – 46 +62

6 – 47 -99 6 – 47 +99

7 – 48 -- 7 – 48 --

0 1 2 3 4 5 6-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

Delgas del Colector

Volta

je In

duci

do

-41 -42 -43 -44 -45 -46 -47

Lí nea Neutra

Figura 3: Método gráfico para determinar la línea neutra eléctrica en una máquina de

corriente continua

Nota: Los puntos han sido trazados en la línea vertical que indica el centro de la delga.

TALLER ELECTRICO 7

Observando el grafico vemos que la línea neutra está sobre la delga 3 ó la 44. La

línea central del arco circunferencial de las escobillas correspondientes a los

portaescobillas analizado debe ubicarse sobre el cuarto derecho de la delga 3 ó 44.

2 Máquinas con número de delgas no divisible por el número de polos

Como el paso polar no es un número entero, deben realizarse los pasos anteriores

dos veces:

1. Tomar el paso polar YP1 como el número entero inmediato inferior a la fracción.

2. Tomar el paso polar YP2 como el número entero inmediato superior a la fracción

Es decir; si YP = 61.5, entonces YP1 =61 y YP2 = 62.

Graficar una curva para cada consideración obteniendo dos curvas en la mismo

diagrama.

Trazar un línea vertical promedio entre los puntos donde la tensión cambia de signo

para ambas gráficas, este será el punto neutro de la máquina.

Ubicar el eje central del arco de contacto de la escobilla, de tal manera que este

exactamente sobre la posición encontrada, girando el aro de soporte de todos los

brazos portaescobillas.

Restablezca todos los elementos del sistema de conmutación a su condición normal

de funcionamiento.

Retirar todos los equipos, herramientas, materiales y desechos. Limpiar toda la

superficie de trabajo.

Cancelar el permiso de trabajo.

Cerrar el protocolo de intervención en sitio y retirar las tarjetas de seguridad.

Dejar disponible el motor para entrar en servicio.

TALLER ELECTRICO 8

Ejemplo:

Tomaremos como ejemplo el motor marca AEG del bastidor # 3 de la línea H10 tren

continuo de la Planta Laminación en Caliente, este motor posee 861 delgas y 14 polos,

por lo que el paso polar es YP = 61.50; por lo tanto las delgas donde deberemos apoyar

las puntas serán:

1. Las delgas: 0-61, 1-62, 2-63, 3-64, etc.

2. Las delgas: 0-62, 1-63, 2-64, 3-65, etc.

Los datos presentados en la siguiente tabla se recopilaron como parte de la

inspección e intervención por mantenimiento realizada a este motor a la fecha de

10/04/01.

Tabla 2

Paso Polar: 0-61 Paso Polar: 0-62

DELGAS VOLTAJE DELGAS VOLTAJE

0 – 61 +70 -70 0 – 62 -- +60

1 – 62 +50 -50 1 – 63 -40 +40

2 – 63 +30 -30 2 – 64 -20 +21

3 – 64 +10 -10 3 – 65 0 1

4 – 65 -10 10 4 – 66 +20 -20

5 – 66 -30 +30 5 – 67 +39 -40

6 – 67 -50 +50 6 – 68 +58 -58

7 – 68 -70 +68 7 – 69 -- --

Nota: Los valores de la tercera y sexta columna representan los obtenidos después de

invertir las puntas de prueba del voltímetro.

TALLER ELECTRICO 9

Figura 4: Método gráfico para determinar la línea neutra eléctrica en una máquina de

corriente continua

Observando el grafico vemos que la línea neutra está sobre la delga 65. La línea

central del arco circunferencial de las escobillas correspondientes a los portaescobillas

analizado debe ubicarse sobre el cuarto izquierdo de la delga 65.

TALLER ELECTRICO 10

Delgas del Colector

Paso de colector 0 - 61Paso de colector 0 - 62