Chase Fell
Precision Coil and Rotor
Los fallos a tierra, cortocircuitos y malas conexiones en las bobinas de los interpolos, campos serie y devanados de compensación de las máquinas de CC pueden causar problemas de funcionamiento que incluyen: Chisporroteo, flameo (flashover), frenado y fallos catastróficos. Algunas bobinas de campo shunt están bobinadas con muchas espiras y un alambre relativamente delgado y generalmente son excitadas con una fuente de CC independiente a la de la armadura. Por lo general, los campos serie, interpolos y devanados de compensación del circuito de armadura están bobinados con pocas espiras y alambre grueso, ya que por ellos circula la corriente de armadura. Para obtener resultados de prueba precisos asegúrese que los bobinados están limpios y secos y verifique visualmente las conexiones de los campos de baja resistencia. Para detectar problemas de calentamiento irregular o conexiones flojas o corroídas aplique voltaje CC a las bobinas de un estator de CC y realice una inspección termográfica. Compruebe que las marcas de los cables de salida sean las correctas. Estas deben coincidir con los datos de placa del fabricante original (OEM) o con las normas NEMA MG1 o IEC 60034-8, lo que aplique.
Máquinas serie
Las máquinas serie proporcionan un gran torque de arranque a los motores de tracción, laminadores y grúas, como también a los motores de arranque de los motores diésel o gasolina. Cuando se incrementa la carga en estos motores la intensidad del campo serie aumenta y la velocidad del eje disminuye. Un motor serie con una bobina de campo abierta no arrancará. Ver Figura 1.
Mida continuidad en las bobinas del campo serie y compruebe su resistencia de aislamiento a tierra con un megómetro a 500 v. La resistencia de aislamiento a tierra mínima de las bobinas se debe corregir a 40°C.
Para comprobar si existe corto entre espiras en las bobinas de las máquinas serie, haga circular por cada bobina aproximadamente la corriente nominal de la armadura. Use un soldador de CA u otra fuente de CA variable de baja tensión. Si necesita controlar la corriente, añada resistencias en serie al circuito de prueba. La corriente medida en cada bobina deberá estar dentro del 10% de la corriente promedio. En las conexiones serie-paralelo reduzca la corriente de prueba. Para mejor resolución de la prueba de caída de voltaje CA de las bobinas de campo serie, puede ser muy útil un generador de 400 Hz. Asegúrese de verificar que la polaridad de las bobinas es la correcta y de realizar la prueba de Hipot de acuerdo con la Sección 4 de la norma ANSI/EASA AR100-2015: Recommended Practice for the Repair of Rotating Electrical Apparatus.
Bobinas de los interpolos
Las bobinas de los interpolos ayudan a estabilizar los efectos de la acción de la armadura que causan en las máquinas de CC la distorsión del campo y el chisporroteo asociado. Interpolos que funcionan correctamente se vuelven más fuertes magnéticamente con el aumento de la corriente de armadura. Pruebe la integridad del aislamiento a tierra y entre espiras de los interpolos, compruebe si existen problemas de conexión y verifique que la polaridad de las bobinas es la correcta. También compruebe que él entre-hierro es uniforme y cuando proceda, que los shims se encuentran en el orden correcto. Ver Figura 2.
En los interpolos, un buen aislamiento es motivo de preocupación. Realice pruebas de aislamiento a tierra a 500 V cc.
Una prueba de impulso (surge test) puede ser buena para detectar problemas de corto entre espiras en las bobinas de los interpolos. El mínimo voltaje de prueba debe ser 350V por espira. En bobinados nuevos, el máximo voltaje de prueba no debe sobrepasar de (2E + 1000) Vca y en los bobinados reacondicionados el 65% de este valor. Haga pruebas de impulso a cada bobina de los interpolos y compare los resultados con cada una de las bobinas adyacentes. En algunas aplicaciones, la prueba de impulso puede ser engañosa ya que el impulso se puede disipar demasiado rápido. Verifique los resultados con las pruebas de caída de voltaje y de impedancia.
La prueba de caída de voltaje CA también puede ayudar a detectar espiras en corto en los interpolos. Influencias magnéticas externas pueden distorsionar los resultados de las pruebas de impulso y de caída de voltaje CA.
Valide los valores de la prueba de caída de voltaje CA con una prueba de caída de voltaje CC y compare resultados. La prueba de caída de voltaje CA deberá estar dentro del 10% del promedio y la de caída de voltaje CC dentro del 5% del promedio.
Utilice la prueba de impedancia CA para detectar corto entre espiras en las bobinas de los interpolos. Aísle el circuito, aplique a cada bobina el mismo bajo voltaje y compare la corriente. La corriente registrada en cada bobina deberá estar dentro del 10% de la corriente promedio, Las bobinas con corto entre espiras tomarán más corriente. Asegúrese que la corriente de prueba no exceda la nominal.
Después de volver a montar las bobinas de los interpolos en la carcasa,verifique que la polaridad de los polos en relación a los campos principales y con respecto a la armadura sea la correcta. Realice una prueba de Hipot, utilizando los voltajes de prueba de la Sección 4 de la norma ANSI/EASA AR100-2015.
Máquinas tipo shunt estabilizado y compuestas
En las máquinas con campo shunt estabilizado (stab) y compuestas, los campos serie trabajan en conjunto con las bobinas de campo shunt. Las máquinas stab y compuestas son similares en apariencia y conexión, pero la finalidad de las bobinas de campo serie y el número de espiras es diferente en cada una de ellas. Vea la Figura 3.
Las máquinas compuestas combinan los beneficios de los motores serie y shunt con un buen control torque-velocidad. En los campos compuestos la polaridad del campo serie y del campo shunt puede ser la misma (acumulativa) u opuesta (diferencial). La mayoría de las máquinas compuestas son acumulativas.
La bobina de estabilización (stab) ayuda a proteger contra la inestabilidad del motor durante una condición de debilitamiento de campo y normalmente tiene menos espiras en serie que una bobina compuesta. También, podría haber menos campos de estabilización que campos shunt. Por ejemplo, un motor de cuatro polos podría tener solo dos bobinados de estabilización. La polaridad de los campos de estabilización es siempre la misma que la de los campos shunt que están debajo de ellas. En casos excepcionales, el diseñador puede decidir que los campos serie sean muy fuertes. Para debilitarlos, algunas veces se conecta un puente entre dos bobinas diagonalmente opuestas del campo serie. Esto normalmente toma la forma de un alambre rectangular curvado que puentea parcialmente los campos serie. Para evitar falsos indicios de corto entre espiras durante la prueba de caída de voltaje CA, el puente se debe desconectar.
En las bobinas de las máquinas stab y compuestas, mida primero continuidad para comprobar que no hay circuitos abiertos. Utilice un megger de 500 v para verificar que la resistencia de aislamiento a tierra (IR) entre el campo shunt y el campo serie es aceptable. Si una bobina de campo serie está en corto, la caída de voltaje a través del campo shunt variará mucho. Un motor compuesto o stab con una bobina de campo serie abierta no arrancará. Verifique que la polaridad de los campos serie vs. los campos shunt concuerda con la original. Consulte el artículo técnico publicado en mayo de 2004 en la revista Currents de EASA: "Simple Tests to Assure Proper DC Performance".
Cuando haya campos shunt presentes, NO APLIQUE voltaje CA a las bobinas de campo serie ya por efecto transformador se puede inducir un alto voltaje a través de las bobinas del campo shunt.
Bobinados de compensación
Los bobinados de compensación (comp) o embebidos en la cara polar (pole-face) son una extensión de los interpolos y ayudan a mitigar el chisporroteo bajo cargas severas, como en los motores de laminación y en las aplicaciones que cambian de sentido de giro. Las bobinas de los devanados de compensación pueden tener una barra de cobre de una sola espira o dos o más espiras dentro de la ranura. También pueden ser fabricados con alambre redondo. Los bobinados de compensación están embebidos en la cara del polo principal. Este tipo de bobinados reduce el voltaje delga-delga pico, el riesgo de incendio del anillo del colector y los flameos (flash over). Estos bobinados son especialmente propensos a tener valores de resistencia de aislamiento bajos debido a la presencia de carbón y otros contaminantes. Realice la prueba de resistencia de aislamiento a tierra de estos devanados con 500 v. Cuando haga esta prueba con las barras conectadas, espere valores de IR bajos. El número de polos multiplicado por el número de barras/polo proporciona un circuito CC con (barras x polos) ramas en paralelo. Por ejemplo, en una máquina de CC de 8 polos con 10 barras/polo = 80 ramas en paralelo. Considere 80 barras de un bobinado de compensación completamente conectadas y en las que IR de cada barra sea de 500 MΩ. El valor de la resistencia de aislamiento a tierra de todas las barras conectadas sería de 6.25 MΩ. La única forma de saber la IR con seguridad, es desconectando la conexión. En estos devanados, descubra las bobinas que presentan corto entre espiras utilizando la termografía. La prueba de caída de voltaje CA tambien funcionará.
Realice pruebas de Hipot en los bobinados de compensación de acuerdo a la Sección 4 de la norma ANSI/EASA AR100-2015.
DISPONIBLE EN INGLÉS
ANSI/EASA AR100
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