Chuck Yung
Especialista Sénior de Soporte Técnico de EASA
Al rebobinar un motor, el centro de servicio a menudo se siente limitado al diseño original y en ocasiones, nos encontramos con un diseño que desearíamos que nunca se hubiera llevado a cabo. El diseño del motor de 2300 voltios con bobinas de alambre redondo entra en esa categoría. La mayoría preferiríamos máquinas de media tensión (2300-4160 voltios) construidas exclusivamente con bobinas de alambre rectangular (solera o pletina). Este bobinado preformado (Figura 1) garantiza voltios/espira uniformes y sella los bobinados de forma confiable contra entornos hostiles.
Desde la perspectiva del fabricante, un motor de 2300 voltios con bobinas de alambre redondo representa una reducción sustancial en el costo de fabricación. Para el centro de servicio, el reto es rebobinarlos correctamente y, al mismo tiempo, ofrecer una reparación confiable.
Procedimientos para aumentar el éxito
A continuación, se presentan algunas técnicas que mejorarán su probabilidad de éxito. En primer lugar, el uso de alambre inverter duty reduce la posibilidad de fallo entre espiras. El aislamiento entre espiras es más crítico en un devanado de alambre redondo que en un bobinado preformado, ya que una bobina de alambre redondo el voltaje entre espiras puede llegar a ser tan alto como los voltios por bobina. El alambre inverter duty tiene tolerancias de fabricación más estrictas, lo que resulta en un espesor de recubrimiento más uniforme y en que hayan menos huecos de aire (voids) por unidad de longitud del alambre. Pruebas de Hipot efectuadas recientemente en pares trenzados de alambres han demostrado que dos alambres estrechamente entrelazados pueden soportar 20.000 voltios de forma constante. Doblar el espesor del aislamiento de ranura ayuda a proteger contra fallos a tierra, y el uso de laminados Nomex®- Mylar®-Nomex® combina la resistencia mecánica del Mylar con la resistencia térmica del Nomex. La distancia para evitar arco eléctrico entre dos puntos conductores debe aumentar proporcionalmente con el voltaje aplicado, por lo que el aislamiento de ranura debe sobresalir 25 mm (una pulgada) del borde de la ranura (Figura 2).
Reduzca los esfuerzos de voltaje potenciales
Cuando sea práctico, existen un par de consejos adicionales para reducir los esfuerzos de voltaje potenciales dentro de cada bobina. Primero, si la conexión no es 1 estrella, ajuste las espiras y la sección del alambre para 1 estrella.
El aislamiento entre los grupos de fases se debe duplicar, y el lazo/cordel de amarre debe mantener los alambres bien atados sin desplazar el aislamiento de fase. El Nomex tiene la ventaja de absorber resina, mientras que la cinta cambric barnizada se adapta mejor a la geometría del devanado. Tenga cuidado de no recortar el aislamiento de fase demasiado cerca de los conductores; debe sobresalir al menos 13 mm (½") para separar de forma confiable los conductores de los grupos adyacentes.
Los devanados con una conexión que no sea 1 estrella deben tener aislamiento de fase adicional en el centro del grupo para controlar los voltajes y las tensiones de la bobina. Por ejemplo, un devando de 72 ranuras y 4 polos con 12 grupos de 6 bobinas debe tener aislamiento adicional entre la tercera y cuarta bobina de cada grupo. Otro problema son las descargas parciales (DP), que se producen cuando el aire adyacente a un conductor excede su rigidez dieléctrica. Un espacio de aire 1 mm (0,040") es lo suficientemente grande como para permitir una descarga parcial. Para minimizar los espacios de aire (voids), se requieren múltiples tratamientos de barniz o el uso de resinas de alto espesor. El objetivo es crear un devanado sin espacios de aire para reducir el riesgo de descargas parciales. Con los alambres redondos orientados aleatoriamente dentro de las ranuras, los espacios de aire son inevitables. A continuación, se presenta el método utilizado por un fabricante para fabricar con éxito devanados de alambre redondo de 2300 voltios;
- Precalentar el estator para evaporar los lubricantes que quedaron cuando se fabricó el alambre.
- Sumergir el estator en posición vertical hasta que ya no salgan burbujas de aire por las ranuras.
- Hornear el estator con el orificio horizontal hasta que la resina esté pegajosa.
- Retirar el estator del horno y dejarlo enfriar hasta 130-150°F (55 a 65°C).
- Impregnar por presión y vacio (VPI) el estator, usando un ciclo corto (realizando un vacío seco de 2 Torr (2 mmHg), transfiriendo la resina y ejecutando un ciclo de presión de una hora).
- Después de curar la resina VPI, aplicar un epoxico de dos componentes para encapsular la parte superior de las cabezas de bobina. Esto se puede hacer por el método del calentamiento (Trickle) o rociando las cabezas de bobina con una pistola sifón.
Determine el voltaje de inicio de descargas parciales (PDIV) del devanado
Para determinar el PDIV (voltaje de inicio de descarga parcial (DP) que es el voltaje al cual se produce la DP en un devanado, realice esta sencilla prueba "sin prender las luces": Cubra el estator con plástico negro o una lona gruesa y utilice un probador de impulsos (surge tester) para aumentar lentamente el voltaje de prueba hasta 1,5 veces el voltaje nominal de la máquina. Observe si se producen chispas visibles (evidencia de descargas parciales). También podría oír el arco eléctrico. Las cámaras infrarrojas (IR) permiten realizar esta inspección sin apagar las luces; los dispositivos de escucha ultrasónica también pueden ser útiles. Si el PDIV está al mismo nivel o por debajo del voltaje de línea, es probable que la descarga parcial reduzca la vida útil del devanado. Se deben aplicar tratamientos adicionales con resina para reducir los huecos de aire y aumentar el PDIV. Tenga en cuenta que esta prueba no es necesaria para todos los estatores rebobinados. Úsela para establecer un PDIV esperado para sus métodos de devanado y enresinado.
Reduzca el movimiento de la bobina
Algunos centros de servicio rocían las cabezas de las bobina con un epoxi bi-componente para reducir los huecos de aire. Otros las encintan a mano para mejorar la retención de resina. Esto también aumenta la unión mecánica entre las bobinas, lo que debería reducir su movimiento. El movimiento de la bobina también se puede reducir atando firmemente un cordón de amarre a cada cabeza de bobina, como se hace habitualmente con los bobinados de pletina/solera. Es importante tener en cuenta que estos consejos ayudarán a aumentar las probabilidades de éxito; no las garantizan. Estos motores son difíciles de rebobinar, y la probabilidad de fallo es significativamente mayor que la de un motor de alambre redondo con voltaje nominal por debajo de los 600 voltios. Las consideraciones de la garantía se deben discutir a fondo con el cliente. Probablemente compró ese motor con bobinas de alambre redondo porque era más económico que un motor con bobinas preformadas comparable. Podemos ayudarle a comprender que la desventaja podría ser la confiabilidad.
Cuando un devanado de alambre redondo de 2300 voltios falla, esto se debe considerar como una oportunidad para animar al cliente para que le permita reemplazar el núcleo por uno diseñado para bobinas preformadas. Para más información sobre este proceso, consulte "Consideraciones para convertir bobinados de alambre redondo a pletina (solera)” en la edición de diciembre de 2019 de Currents.
Para cambiar un estator de alambre redondo a un diseño de bobina preformada, los ingenieros de EASA pueden realizar el rediseño, incluyendo el de la geometría de las ranuras. Al realizar esta conversión, planifique el uso de cuñas magnéticas en el estator con bobinas preformadas para minimizar las pérdidas en zigzag y casi siempre se puede mejorar la densidad de corriente al realizar esta conversión.
DISPONIBLE EN INGLÉS
ANSI/EASA AR100
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