Rebobinado De Motores Electricostesis Final.doc

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CAPÍTULO I GENERALIDADES 1.1

INTRODUCCIÓN

En el desempeño de la vida profesional nos enfrentamos la alternativa de realizar trabajos cual no hay mucha

a

técnicos para lo

información real.

Tal es el caso del tema

“Metodología para el Cálculo del

Bobinado de Motores Trifásicos y Diagnostico de fallas para

su

puesta

en

servicio

en

las

Instalaciones

Industriales”. Es la razón que me llevó a investigar el tema, como tesis de grado, con el firme propósito

que sea de ayuda para

los

profesionales

especialidad de

técnicos

que

trabajan

en

esta

reparación de motores eléctricos.

Donde se tiene que diseñar y calcular el proceso del cálculo de rebobinado de motores trifásicos Es por ello el motivo del tema, donde se especifica, como se van a reparar los motores eléctricos, capacidad

técnica

y

un

nivel

científico

y tener la para

poder,

seleccionar, calcular los motores eléctricos y utilizar los

criterios

necesidades

de

técnicos,

para

desarrollo

económico,

distintas empresas Las

máquinas

poder

atender social

de

las las

de producción.

asíncronas,

en

particular

los

motores

trifásicos, constituyen en la actualidad, las máquinas eléctricas de corriente alterna mas divulgadas. Gracias

a

su

sencilla

funcionamiemto, torias

y

a

estructura,

características

su

asíncronos

han

prácticamente

en

costo

los

una

campos

seguridad

trabajo

comparativamente,

encontrado todos

de

alta

de

la

1.2.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

motores

aplicación, economía:

industria, la agricultura, el transporte, etc.

1.2. OBJETIVOS GENERALES

satisfac-

los

amplia

de

la

En un panorama de desarrollo, evaluación e investiga-ción industrial

de las fallas que se presentan en los motores

eléctricos y que paralizan la producción. Se ubica este tema cuya finalidad es la de evitar que una máquina

sea

reparada

deficientemente

y

acreciente

problema, entonces este estudio persigue constituir instrumento práctico adecuados

del

partiendo

ensayos,

a

que

un

y eficaz para hacer los cálculos

correcto

motores,

el

de

debe

la ser

diseño

del

premisa

de

sometido

bobinado

de

las

pruebas

y

antes,

durante

y

después de su intervención de manera que quede operativo y con garantía técnica. proyecto verán

A las personas interesadas en el

que es un documento

útil

y aplicable en

la práctica de los trabajos a realizar. En un panorama

de desarrollo, evaluación e investiga-

ción industrial

de las fallas que se presentan en los

motores eléctricos y que paralizan

la producción.

Se ubica este tema cuya finalidad es la de evitar que una máquina

sea

reparada

deficientemente

y

acreciente

el

problema. Entonces

este estudio persigue constituir un instrumento

práctico y eficaz para hacer los cálculos adecuados del correcto diseño del bobinado de motores, partiendo de la premisa de las pruebas y ensayos, a que debe ser sometido antes, durante y después de su intervención de manera que quede operativo y con garantía técnica.

A las personas interesadas en el proyecto verán que es un documento útil y aplicable en la práctica de los trabajos a realizar.

1.3. OBJETIVOS  Proponer

ESPECÍFICOS

una

trifásicos,

metodología

con

del

información

cálculo

concreta

de

motores

presentando

en

forma ordenada y didáctica los métodos para el cálculo de rebobinado, y cumpliendo con las normas técnicas y parámetros del cálculo  Plantear mejorar

una

de motores trifásicos.

metodología

la

optimización

técnica de

los

para

lograr

motores

en

y las

instalaciones industriales que conduzcan a un cálculo teórico del estator. Esto

contribuirá

producción,

a

evitando

las

industrias

las

pérdidas

a

mejorar

mecánicas

su y

eléctricas.  Plantear

unas

funcionamiento las

normas de

herramientas

conocimientos

para

los

técnicas motores

eléctricos

fundamentales asegurar

para

el

y

el

buen

utilizando

poseer

funcionamiento

los de

adecuado de los equipos eléctricos de control.  Capacitar

al

estudiante

de

Ingenieria

Mecánica-

Eléctrica y/o técnico profesional, dedicado a estas

tareas, aprendan mente

y

sin

a realizar su labor satisfactoria-

pérdida

innecesaria

de

tiempo,

se

ha

procurado exponer los métodos más eficaces y rápidos para

llevar

a

cabo

las

diversas

operaciones

de

detección, localización y reparaciones de las fallas técnicas.

1.4. HIPÓTESIS La

forma

bobinado muchas

común del

de

motor

reparaciones

acrecentado

el

expresar se

debe

que

cambiar,

amparadas

problema,

al

en

pues

este

el

deteriorarse ha

motivado

concepto

motor

el

se

que

hallan

vuelve

a

quemar; al no haberse determinado las causas de la falla; y que puede haber sido por la densidad de corriente, o problemas de inducción magnética. En

el

análisis

estudio,

de

permite

estas

fallas

demostrar

que

que antes

se

originan

de

este

efectuar

la

reparación de un motor eléctrico se tiene que identificar los motivos de las mismas evaluación técnica

ello se logra haciendo una

de las pruebas y parámetros físicos.

Luego se tomaran las consideraciones de diseño de acuerdo a lo que en el presente tema se sustenta. Así tendremos un

reparación

eficaz

y

continuación

normal

procesos de producción sin paralizaciones.

de

los

También nos indicará si el motor intervenido es el que debe accionar la máquina a la que

fue destinado tanto

por su potencia o velocidad (torque)

1.5. JUSTIFICACION Una correcta evaluación de las condiciones eléctricas en la

planta

industrial,

podrá

determinar

fallas que afectan al motor, la evaluación correcta

del

tipo

de

motor

evitará

las

posibles

y selección incurrir

en

sobrecostos innecesarios. Las

plantas

necesidades

industriales técnicas

que

para

una

logren mejor

satisfacer

operación

las

de

los

motores, resolverán estos defectos, tomando las medidas preventivas y correctivas para evitar problemas en sus instalaciones eléctricas. El criterio técnico se verá fortalecido con el presente trabajo

que

constituye

el

procedimiento

adecuado

de

diseño de una reparación de los bobinados, entonces

se

eliminarán las paralizaciones

continuas de la producción

industrial,

costos

optimizando

mantenimiento. equipamiento

Menos

los

fallas,

mayor

operativos

y

de

operatividad

de

CAPÍTULO II DESCRIPCIÓN DEL MOTOR En

el

física

presente del

capítulo

motor,

características

se

los

técnicas

describirá

tipos y

TRIFÁSICO

de

su

la

estructura

motores

utilización

y en

las la

Industria. 2.1 Se

DEFINICION DEL MOTOR denominan

así

eléctrica trifásica

porque

TRIFASICO al

aplicarle

la

tensión

la convierte en energía mecánica

cuando la corriente ingresa

al estator de la maquina se

produce un campo magnético rotativo y al encontrar el

motor

en

produce

cortocircuito

un

diferencia

campo

por

la

magnético

de

estas

dos

jaula

de

ardilla

el

mismo

rotor

en

velocidades

se

le

se a

la

llama

deslizamiento. En

los

motores

trifásicos

hay

3

series

de

polos

alimentados por fases desplazados 120 grados eléctricos. El motor asíncrono trifásico puede transformador trifásico cuyo un eje

considerarse como un

secundario

montado sobre

libre para girar en forma uniforme.

Es

común designar como

inductor al devanado

la

corriente de línea que es el que forma

El

inducido es el

que recibe el primario.

devanado que tiene corriente inducida

por aquel secundario.

2.1.1. El

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

rotor esta

constituido por un tambor en el que se

dispone, de conductores de cobre o aluminio desnudos en forma radial y que por su forma

ha recibido el nombre

de jaula de ardilla. El funcionamiento es de la siguiente manera: Los

circuitos

alternos

que

alimentan

el

estator,

producen un campo magnético constituido por un cierto número

de polos N y S invisibles que giran a pesar de

que el estator esta inmóvil. Por consiguiente el campo magnético

creado por la corriente alterna

es un campo

magnético giratorio. El campo magnético giratorio en corrientes denominados

inducidos

el estator en el rotor

desarrolla y son de

sentido contrario estator

produciéndose

una polaridad

Características

frente

a cada polo del

contraria.

que le permiten la denominación de motor

de inducción. Los polos invisibles del estator, en su giro arrastraran a los de polos que

al ser

contrarios

solidario del eje producirá

del rotor, el giro

de

este. En la fig. 2.1 se ha analizado las 3 curvas de

las fases

A,B,C con su desplazamiento de 120 grados eléctricos, se observa también polos,

donde

las piezas de un motor cada

pieza

que sería de dos

lleva

su

bobina

correspondiente y que cada grupo de 2 polos va conectado a una de las fases. Tomando únicamente los momentos de corriente máxima de cada fase, tenemos campo magnéticos, como se indica en las líneas

punteadas entre las piezas polares, por lo

cual el rotor

siguiendo los campos

en su rotación

hacia la derecha. Las corrientes sus

de las otras fases

valores respectivos y formando

todos estos campos

estarán, teniendo campos

más débiles

seguirán la misma rotación hacia la

derecha, haciendo que el

rotor gire también en esa

dirección. Al final de un ciclo de cualquiera fases, el rotor habrá pasado frente

de las

a un par de polos de

esa fase, entonces su velocidad depende del número de polos que tenga

el motor, como se trata el ejemplo

de

una máquina de 2 polos, al rotor dará una vuelta completa por cada ciclo de una de las fases. 2.1.2. VELOCIDAD DE SINCRONISMO El motor

eléctrico es sincrónico cuando la velocidad de

giro de rotor coincide con el campo magnético del

estator.

vueltas

Se

por minuto.

expresa

por

el

numero

giratorio de

Solo depende de la frecuencia de la corriente y el número de polos que

posee cada fase del bobinado estatórico.

La velocidad de sincronismo minuto

(Vs) en revoluciones por

(r.p.m.). se emplea la siguiente relación: Vs 

120 f p

......................(2.1.)

Donde: f:

es la frecuencia de la corriente en

hertz

(HZ), es

decir ciclos /seg. p:

es el número de polos en cada fase del arrollamiento estatórico. TABLA

DE

LA VELOCIDAD DE SINCRONISMO

FRECUENCIAS

2 polos

4 polos

6 polos

8 polos

25 hz

1500

750

500

375

50 hz

3000

1500

1500

750

60 hz

3600

1800

1200

900

2.1.3. DESLIZAMIENTO El rotor tipo de jaula de ardilla, experimenta, cuando gira un corto

retardo con respecto al número

de

revoluciones sincrónico, este retardo es necesario para producir una

tensión en el rotor.

Se le designa como deslizamiento y alcanza entre el 3 y el 10% del numero de revoluciones sincrónico, este según su potencia , .Puesto que el motor

ya no marcha en forma

sincrónica se le denomina asincrónico. Si se le designa por Vs a la velocidad de sincronismo y por Vc a la velocidad de carga, se le llama deslizamiento (G)

del

rotor

expresado

en

tanto

por

ciento

,a

la

siguiente relación:

G

Vs

 Vc  100 Vs

2.2. IMPORTANCIA Las

corrientes

razones

de

......................(1.2)

DEL MOTOR TRIFASICO alternas

economía

trifásicas

en

el

son

transporte

utilizadas de

por

energía

eléctrica a gran distancia. Pero lo que es igualmente interesante, magnéticos

es

que

giratorios,

asincrónicos

trifásicos

máquinas-herramientas,

producen

aplicables y

fácilmente a

emplean

bombas,

campos

los

motores

para

accionar

ventiladores,

grúas,

maquinarias etc. Estos motores se fabrican desde fracciones de caballos hasta

varios

cientos

de

caballos.

característica de velocidad constante.

Tiene

una

Hay tipos diseñados para que absorban una corriente de arranque

bien

moderada

y

otros

que

absorben

una

corriente elevada. Se construyen para todos las tensiones y frecuencias de servicio de servicio normalizados

y

están equipados para trabajar a 2 tensiones nominales distintas y también 2.3.

de 2 velocidades.

DESCRIPCIÓN DEL MOTOR TRIFÁSICO.

Se compone de Carcasa

3 partes principales:

Estátor,

ventilador.

eje

rotor,

tapas

o

escudos

y

Ver en la Fig. Nº 2.2.

El motor de inducción tipo jaula de ardilla el eje lleva en su extremo una cuña y sobre él puede montarse una polea o engrane para mover otra máquina, El rotor gira sobre

chumaceras

deslizantes parte

de

para

inferior

tipo

babbit

mantenerlas

de

los

anillos

que

siempre esta

tiene

anillos

lubricadas,

sumergido

en

la el

aceite del deposito.

2.3.1.

ESTATOR

Las bobinas del inductor o

estator están ordenadas en

las ranuras, tiene un núcleo laminado de fierro silicoso con ranuras que corren paralelas. En la fig 2.3 se observa un núcleo en él colocado

varias

bobinas

del

estator

en

cual se han las

ranuras,

para ir formando las piezas polares del campo magnético.

Cada

bobina

empleándose,

debe

ir

protegida

con

papel pescado, nomex

material

aislante,

y diversos tipos

de

aislamiento. La construcción del

estator

constituido por laminaciones

o campo

del motor esta

que se troquelan a partir

de acero eléctrico con el 1 al 3% de silicio. El espesor de la lámina es usualmente de 0.35 mm en

para las máquinas

las que las pérdidas en el núcleo son

importantes, las laminaciones del estator se troquelan frecuentemente de una sola pieza. Para diámetros mayores se usan siempre combinaciones en segmento,

los

troquelados

se

arman

en

el

armazón

del

estator. 2.3.2. ROTOR Compuesto de una masa metálica, también denominadas jaula de ardilla, Rotor en cortocircuito. En la practica se introducen

barras

de

cobre

en

un

cilindro

de

hierro

laminado uniéndose sus extremos para que el cobre sirva para recibir las corrientes inducidas, mientras que el hierro complete únicamente el circuito magnético. Este arreglo aumenta la fuerza de la corriente inducida y, por consiguiente, el torque del motor. Comúnmente las barras de cobre para los inducidos de los motores de inducción se arreglan de la manera como se observa en la fig. mostrada 2.4a. Las barras van paralelas y unidas con sus extremos por medio

de

anillos

de

cobre,

se

asemeja

a

una

jaula

cilíndrica y de allí viene el nombre de jaula de ardilla. El inducido de jaula queda embutido en un núcleo con ranura, una vez terminado el rotor tendrá la apariencia mostrada en la fig. 2.4b. Tiene unas aspas de abanico a cada lado del núcleo, para forzar una corriente de aire en el interior del motor, evitándose de esta manera que se recaliente.

Hay una separación que deberá ser la menor posible de uniformidad

perfecta,

para que su funcionamiento sea

eficaz, el espacio varia entre 0.25 mm. en motores chicos y 4.3 mm. en motores grandes. 2.3.3.

TAPAS

Son

que

los

O ESCUDOS cierran

los

lados

del

armazón

del

motor

tienen aberturas para la circulación del aire que enfría el

bobinado

estas

tapas

chumaceras que sostienen empaque

llevan

en

su

centro

las

el eje y tiene un sistema de

para su lubricación; otros motores usan un

depósito para grasa y los de tamaño mas grande usan un anillo que descansa sobre el eje. Las tapas o escudos albergan los cojinetes que sostienen al eje rotor. Para

motores

grandes

se

usan

chumaceras

de

acero

con

tubo en el interiorde metal bábbit, tiene 2 secciones. 2.3.4. VENTILADORES Ubicados en el lado opuesto al equipamiento, después del escudo para permitir la ventilación y va protegido por un tapa ventilador, los ventiladores están constituidos por aleación liviana de aluminio o plástico. 2.4. TIPOS DE MOTORES TRIFASICOS 2.4.1.

Descripción de motores trifásicos de tipo de jaula de ardilla.

A ) Motores de Rotor de Jaula de Ardilla

inducción

Se le llama, motores con rotor en cortocircuito o de jaula de ardilla porque el devanado rotórico esta formado por varillas conductoras, alojadas en ranuras practicadas en

el

ambos

hierro

del

extremos

propio

rotor,

mediante

y

dos

cortocircuitadas

anillos

en

conductores,

dispuestos en cada lado del rotor. Los motores con rotor de jaula de ardilla se dividen en tres

modificaciones

principales:

con

rotor

en

simple

jaula de ardilla, con rotor de barras profundas, y con rotor de doble jaula de ardilla. Estos tipos de motores difieren,

uno

de

otro,

por

sus

particularidades

de

arranque. a) Motores con rotor de jaula de ardilla simple Estos motores tienen un par de arranque bajo, que en terminos medio varia entre 1.5 a 2 veces el nominal y su intensidad de arranque puede variar de 4 a 7 veces la nominal. Los motores de este tipo se construyen en potencia desde 1/16

HP

hasta

200

HP

y

mayores

con

velocidades

sincronicas desde 300 hasta 3600 RPM. Estos

motores

se

emplean

en

maquinas

tales

como

ventiladores, extractores, bombas centrifugas, maquinas de

imprenta,

maquinas

para

labrar

metales

y

maderas,

cintas transportadoras livianas, ejes de transmision y en general maquinas que arrancan en vacio o que no exigen el suministro de una potencia elevada durante el arranque. b) Motores con rotor de jaula de ardilla con barras profundas.

Estos

motores

elevado

y

tienen

se

compresoras,

un

emplean moledoras,

par

de

en

arranque

máquinas

calandrias

ligeramente

tales

como

:

transportadoras,

clasificadoras, elevadoras, etc.; en términos generales, en maquinas deben efectuar arranques frecuentes o que deben arrancar accionando desde un principio masas de relativa pequeña consideración; pero que al empezar a girar

producen

una

acentuada

reacción

al

movimiento

(efecto volante). En la fig. 2.5 se muestra en sección una ranura con una barra

profunda

también

el

y

estrecha,

aspecto

en

general

la

del

que

se

campo

representa

o

flujo

de

dispersión en la ranura, producido por la corriente que circula por la barra. c) Motores con rotor de doble jaula de ardilla Estos

motores

también

tienen

un

par

de

ligeramente elevado y se emplean en máquinas

arranque que deben

arrancar accionando desde un principio masas de relativa pequeña consideración. En la fig. 2.6 se muestra una ranura con doble jaula. El devanado separadas

consiste por

en

una

barras

dispuestas

hendidura

en

dos

relativamente

capas,

larga

y

estrecha. 2.4.2. MOTORES TRIFASICOS DE ANILLOS ROZANTES Es una

máquina que tiene el bobinado de su

estator,

igual que en los motores con motor de jaula de ardilla; pero difieren en lo que concierne al rotor,

ya que estos

tienen sus arrollamientos de tal forma que producen el mismo número de polos que el bobinado del

estator .

Los terminales del rotor se conectan a anillos rozantes para poder insertar en ellos resistencias el circuito del rotor. Tiene las siguientes partes: A.) ESTATOR bobinado

:

compone

de

carcasa

,

núcleo

y

muy común como el tipo jaula de ardilla.

B.) ROTOR alojar

Se

:

el

Es

devanado

del y

tipo el

liso

anillo

con

ranuras

rozantes

que

para van

dispuestos y aislados en un extremo del eje. El bobinado del rotor puede ser en estrella o en delta y sus terminales se conectan a los anillos. C ) RESISTENCIA VARIABLE :

Se usan para el arranque

y regulación de la velocidad del motor, y va conectado en el circuito del rotor. FUNCIONAMIENTO : La corriente alterna que se le aplica a los 3 bobinados independientes

o fases del estator, forma un campo, los

arrollamientos del motor, cuando están el flujo magnético del

campo

giratorio

del

estator

inducen

voltajes

que

establecen corriente en estos devanados. Estas corrientes no pueden fluir sin

embargo

a menos

que se proporcione un circuito por medio de conexiones entre los anillos de deslizamiento. Las escobillas

estacionarias

que descansan sobre los

anillos de deslizamientos se conectan a una resistencia

variable

múltiple,

proporcionando

así

una

trayectoria

para las corrientes del rotor. Cuando el motor, ha adquirido su velocidad normal, y se haya quitado toda la resistencia exterior entonces, los tres terminales de anillos, quedan conectados en corto circuito,

funcionando

de

esta

forma

como

un

motor

de

rotor en jaula de ardilla. El esquema eléctrico de este tipo se representa en la

fig. N° 2.7.

Los motores de rotor devanado se arrancan con voltaje normal

aplicado

a

los

devanados

del

estator,

bastante resistencia en el circuito del rotor.

y

Para

con

dar el par de carga plena, con corriente de carga plena. El

campo

principal

tendrá

por

lo

tanto,

su

potencia

normal durante el periodo de arranque. 2.4.3

MOTORES TRIFASICOS SINCRONICOS

El motor sincrónico se diferencia

del motor trifásico en

que no emplea la misma corriente alterna de

La línea

para inducir corriente en el inducido, si no que hay un campo

magnético

de

magnitud

fija,

producido

por

una

fuente de corriente directa. Generalmente este campo es ajustable, para variar las características del motor. Su importancia principal es debido a mejorar el factor de potencia en sistemas altamente inductivos. Hay ocasiones en que resulta práctico el uso de un motor sincrónico de gran potencia, operando sin carga, con la única

misión

sistema.

de

Tenemos

mejorar un

tipo

el de

factor

de

motor

potencia

sincrónico

del FYNN

WEICHSEL, son dos motores combinados en uno. El motor arranca como un motor de inducción de anillos, con mayores características de torque que los motores de inducción

de

jaula

sencilla.

El

motor

alcanza

su

velocidad de marcha en 30 seg., después de cuyo tiempo continua

funcionando

como

un

motor

sincrónico.

La

excitación del motor es propia, con un cambio automático de las características de inducción. Estos motores arrancan con cargas pesadas sin ninguna dificultad, pueden desarrollar un torque de arranque del l50 % de carga completa. El torque de arranque puede

aumentarse hasta un

250 % del de marcha, si se aumenta

en proporción la corriente. Se utilizan para el impulso de máquinas para compresoras de aire y en la industria del frío. Una vez que el motor llega a su velocidad sincrónica, se convierte en un motor sincrónico de excitación propia y puede soportar sobre cargas hasta

l50 % sin salirse de

sincronismo. Los motores

Fynn

Weichsel

se fabrican para tres

fases, con voltages de 220V a 550 V, y con potencias de 7 HP a l80 HP . Debido a sus características de arranque similares de

un

motor

de

inducción

con

anillos,

los

conectando

resistencias en el circuito amortiguador o secundario.

2.4.3.1 CONSTRUCCION DEL MOTOR FYNN – WEICHSEL a )

EL

ROTOR

conmutador

y

.-

Lleva

otro

un

bobinado

independiente

conectado

colocado

en

un

sobre

el

primero, conectado a anillos colectores. Por medio de escobillas este bobinado se conecta a la línea trifásica para formar el inductor o bobinado primario.

El devanado

conectado al conmutador proporciona corriente directa, la cual se aplica a las bobinas de campo por medio de otro juego de escobillas. En los motores de poca potencia, los anillos y conmutador se

encuentran

podemos

conectados

ver Fig.N° 2.8 .

en

el

mismo

lado

del

rotor,

La

colocación

de

los

bobinados

de

la

armadura

se

introducen en las ranuras en la parte interna hacia el conmutador arriba

y en las mismas ranuras, directamente hacia

de

ese

devanado,

las

bobinas

del

inductor

o

bobinado primario. El devanado primario ocupa la parte de mas afuera de las ranuras y sus puntas pasan al lado opuesto del núcleo, donde conectan a los anillos colectores. B )

ESTATOR

La

parte

estacionaria

del

motor

lleva

2

bobinados

arreglados, uno de los bobinados es el que se forma

como

se muestra en la Fig. Nº2.9 Uno de los bobinados es el que forma el campo magnético constante y es alimentado por el conmutador, mientras que el

otro,

reostato Este

que

viene

siendo

de la caja de

último

devanado

el

inducido

se

conecta

al

devanado

de

arranque. se

denomina

también

“arranque” o “amortiguador”. 2.4.3.2. CIRCUITO ELÉCTRICO DEL MOTOR En la Fig. Nº 2.10, se observa el rotor por medio de un circulo punteado. El bobinado indicado con líneas gruesas es el inductor que se encuentra y por medio de

conectado a los anillos

las escobillas a la línea.

El otro bobinado del rotor es el de excitación ,el cual va conectado al colector, de donde alimenta al campo de al corriente directa .El circuito incluye un reostato en

el tablero de Arranque conectado entre los bornes F1 y A1. El

bobinado de campo va

se encuentran el

en el estator en donde también

bobinado de arranque conectado a

los

terminales F3 y F4.Estas terminales van al tablero de arranque,

en

donde

hay

una

resistencia

ajustable

que

puede conectarse entre los terminales. Se muestra

la

forma como están marcados los bornes del motor pasara sus conexiones a la línea y

al

arrancador. Los bornes T1, T2, T3, son los que se

conectan al control de arranque .El número de reveladores o relay, dependen de la potencia del motor. 2.4.4. MOTORES TRIFASICOS DE 2 VELOCIDADES (MOTORES DALHANDER) a) MOTORES DE DOS VELOCIDADES Y TORQUE CONSTANTE Estos tipos de motores tienen las características : - La potencia es directamente proporcional al torque y la velocidad,

la

potencia

de

salida

del

motor

en

alta

velocidad será el doble de la que desarrolla una baja velocidad. En baja velocidad las conexiones triángulo y polos

consecuentes

mientras

que

en

alta

velocidad

la

conexión es 2Y. Tienen 2 potencias compresoras

y

y 2 tipos de conexión, se usa en

equipos

de

fundición

y

ventiladores.

Podemos ver en la fig. N°2.11. b) MOTOR DE DOS VELOCIDADES Y POTENCIA CONSTANTE Para este tipo de motores el bobinado se conecta en 2Y y para obtener baja velocidad . Para la conexión del bobinado en triángulo para obtener alta velocidad corresponde al motor de 4 a 8 polos, el cambio

de

velocidad

se

realiza

por

medio

de

un

interruptor selector trifásico. Estos tipos de motores se usa en extractores de aire y torno. 2.5.

CLASIFICACION DE LOS MOTORES TRIFASICOS

Los

motores

de

inducción

de

clasificados en la Asociación como diseños A, B, C, D, y F.

jaula

de

Nacional

ardilla

están

Manufacturera

Los

motores

jaula

única

de

diseño

de

baja

A

usualmente

resistencia

tienen

que

rotores

tiende

a

de

buenas

características de marcha a costa de una alta corriente de arranque y un par de arranque moderado. Debido a la alta

corriente

de

arranque,

se

puede

requerir

un

arrancador de voltaje reducido, para aplicación de cargas en ventiladores, abanicos, máquinas herramientas y bombas centrifugas. Los motores de diseño B es el mas común, son de diseño de jaula de ardilla doble y barra profunda y se usan para un arranque a pleno voltaje. Tienen aproximadamente el mismo par de arranque como diseño A solamente cerca del 75 por ciento de la corriente de arranque. Los motores de diseño C son de construcción de jaula de doble y barra profunda con una resistencia del rotor mas alta que el diseño B, tendiendo hacia un par de arranque mas alto pero de menor eficiencia y un deslizamiento algo mayor que para el diseño B la aplicación es para cargas con prácticamente velocidad constante que requieran un par

de

arranque

regularmente

alto

mientras

jalan

una

relativa baja corriente de arranque. Los motores de diseño C tienen el par de arranque mas alto de todos los motores jaula de ardilla. Generalmente tiene un rotor de jaula única de alta resistencia con el resultado en un alto par de arranque pero también un alto deslizamiento con una baja eficiencia. Estos motores se usan para cargas de alta inercia tales como maquinas de matriz de estampa, prensas y punzonadoras.

Los motores de diseño F son usualmente motores de alta velocidad

conectados

directamente

a

cargas

tales

como

abanicos o bombas centrifugas que requieren bajos pares de

arranque.

El

rotor

tiene

una

baja

resistencia

que

tiende por un bajo deslizamiento y una correspondiente alta eficiencia pero también un bajo par de arranque.

CAPÍTULO

III

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO En

este

presente

parámetros

del

capítulo,

motor

analizamos

trifásico

como

los son

diversos la

fuerza

magnetomotriz en los bobinados y el efecto teórico del devanado distribuido cuando produce una onda de flujo en el entre hierro que es senoidal, y los ángulos eléctricos que se forman según el paso del bobinado. 3.1 RELACIÓN ENTRE TENSIÓN, CORRIENTE, NÚMERO DE ESPIRAS EN EL ESTATOR Y FLUJO MAGNÉTICO DEL MOTOR. Las amplitudes y formas de voltaje que se le aplica al estator

del

motor,

está

determinado

por

bobinado. Se debe tener en cuenta el tiempo

su

tipo

de

de la onda

fundamental

de

voltaje

y

la

fuerza

magnetomotriz

distribuida del estator, generados por la aplicación de la

tensión trifásica correspondiente a cada fase R, S,

T. Se

sabe

que

corrientes armónicas

los

problemas

armónicas, que

son

se

deben

variación

frecuencias

de

enteras

a

generación

voltaje o

y

múltiplos

de las de

número entero de frecuencias fundamentales. Cuando

estas

se

combinan

con

las

ondas

sinusoidales

fundamentales forman una onda distorsionada, repetitiva, no sinusoidal. 3.1.1

VOLTAJE APLICADO AL ESTATOR

El voltaje eficaz aplicado por fase,

en un bobinado

concentrado, teniendo el numero de conductores

por fase

( N cs fase ) Vf  E 

s 2  f  N cfase 

s V f  E  4,44  f  N cfase   ......................(3.1)

Donde: f  es

la frecuencia en ciclos /sg.

  es la fundamental del flujo de polo.

En la

practica el

bobinado del estator tiene bobinas

por fase distribuido y ranuras por polo. Considerando

que

el

flujo

magnético

en

el

núcleo

estator es:   B  S ...................... (3.2)

Si

seleccionamos una onda

eléctrica fundamental.

B

B máx



B T

T

 Considerando del esquema que B ; es la inducción:

Magnética Media de la Onda. 

B T 

T



0

B dt

Luego integrando: 

B

1 T



T

0

Bdt

del



B

2  Bmax . 

......................(3.3)

Despejando Bmax 

Si

  B 2

consideramos

el

siguiente

dimensionamiento

estator.

La Di

 DiLa g

Asumiendo un área (Sg). Tendríamos entonces: Sg 

 .Di.La P

...................... (3.4)

Para un Flujo Máximo 

Max  B .Sg

...................... (3.5)

Remplazando valores (3.4) en (3.5) tendríamos;

para

un



Max  B .

 .Di.La P

...................... (3.6)

Si se sabe que P ' 

P 2

Reemplazando la ecuación (3.3) en (3.6)

 Max  2 B max.

 Max 

 . Di . La P

 . Di . La 2 B max.  P

...................... (3.7)

Sabemos que para una Onda Sinusoidal de punto máximo el promedio es

Ef 

2



y la máxima fuerza magnetomotriz es:

 ( N CS fase). f . max 2

Ef  VL.

a 3

N Sfase  N Sfase

.................... (3.8) ..................... (a)

x

fb

......................(b)

Definimos un número determinado de espiras en una bobina. N

S Fase

1 espira

2 conductores

N Sf espiras  x ( N Cf )  N cf  2 N Cfase

.......(3.9)

Reemplazando las ecuaciones (3.9), (3.7) en la ecuación (3.1) tenemos:  Di.La . f  2 N S fase  x 2 xB máx . P 2

Vf 

Vf 

Vf 

 Di.La . f  N S fase  x 2 xB máx . P 2

2 Di.La . f N S fase x 2 xB máx . P 2









Vf  4.44. f N CS . fase x x10  8 voltios .................... (3.10) Donde : B



:

Es la inducción magnética media



:

Es el juego magnético del núcleo

B máx :

Es inducción máxima.

Di

:

Es el diámetro interno del estator.

La

:

Es la longitud activa del estator.

P

:

Es el número de polos

:

Es

N CS

fase

el

número

de

espiras

en

serie/fase

eficaces. R N CS .fase :

Es el número de espiras en serie/fase reales.

Ef

:

Es la tensión de fase.

EL

:

Es la tensión de línea.

3.1.2.

FORMACIÓN

DE

CAMPOS

MAGNÉTICOS

DE

UNA

MÁQUINA

ASÍNCRONA. Estudiaremos en particular las f.m.m. correspondiente a un devanado trifásico como los existentes en el Estator de las Máquinas Trifásicas. En el Estator Si se aplica un sistema de corriente trifásico en los devanados

bg bt g I bt g I

del estator en la Fig. N° 3.1

i aa t  I S M Sen  S t ibb i cc

c Sen c 

h t  240º h

S

M Sen  S t  120º

S

M

S

Eje de base b a

-c

-b

Eje de base a b c

Eje de base c

-a

Fig. 3.1 Esquema de devanado trifásico de dos polos en el estator. La densidad de flujo magnético resultante es B s aa (t )  B S M Sen  S t / 0

Wb/m2

B s bb (t )  B S M Sen ( S t  120) / 120

Wb/m2

c

h

B S cc (t )  B S M Sen  S t  240º / 240º Por

consiguiente

los

tres

:

Wb / m 2 componentes

senoidales

del

campo magnético están desplazados 120° eléctricos en el espacio pero cada fase variando senoidalmente en función del tiempo. Hallando la densidad de campo resultante: Bs

net =Baa (1) + Bbb(t) + Bcc(t)

L M N

B S net  B S M Sen  S P / 0º  B S M Sen (  S t 120 ) / 120 º  B S M Sen (  S t  240º) / 240 º

3.2. LA FUERZA MAGNETOMOTRIZ EN LAS BOBINAS 3.2.1. FUERZA MAGNETOMOTRIZ PARA UNA BOBINA Para una bobina de peso completo

O P Q

Wb / m2

F=Nb.is

para

  s   2 2

F= - Nb.is

para

 3  s  2 2

Para

una

distribución

especial

de

la

fuerza

magnetomotriz. Según podemos ver en la figura.

Eje de la ranura

iS Nb . is



 2

 2

3 2

Para una serie de fourier tenemos:

2

S

F 

4 1 1  Nb.is cos  cos  cos 5 S  ..........  3 5 

  

...............

(3.11) Sí

Ufierro  Ug

Entonces: H(2g); es la caída magnética. Si despreciamos las caídas magnéticas en el fierro del estator. Debemos tener en cuenta P MAG    g 2

3.2.2. Fuerza Magnetomotriz de Varias Bobinas -

Cuando se disponen de 2 bobinas ó mas se enserian.





2’

3’

1’

3 1



2







360 Nr

Donde: Nr:

Es el número de ranuras del estator.

 : Es el ángulo eléctrico entre las ranuras. 3’

3 2’

2 1’

1

Ubicando el devanado elemental de una capa.

Para la fuerza magnetomotriz distribuido total, tenemos: FT  s   F1s   F 2s   3s  ...............(3.12)

Si Uo es líneal.

F 2s  

1   .Nb.is cos  cos 3s...................  3   4

F1s  

4 1   .Nb.is cos     cos 3 ( s  )......... .........  3  

F 3s  

1   .Nb.is cos    cos 3( s  )......... ..........  3   4

Analizando la armónica fundamental Para 3 bobinas de paso completo, debemos de considerar un semicirculo.

Kd 

2 

FT1=d

SI FT1 = d, es la única que existe entre el entre-hierro. d  FT 1  K1cos s  K 3 cos s  K 5 cos 5 s ...............

Por separado se considera

(3.13)

el efecto de la distribución

en el devanado , el factor de reducción se obtiene en forma

generalizada,

es

conveniente

el

análisis

cuantitativo. El efecto de distribución del bobinado de n ranuras por fase, y el rendimiento del fasor del voltaje de fase. El ángulo eléctrico ( ) y las ranuras, el ángulo ( ) igual a 180° eléctricos dividido por en número de ranuras de polo. Si observamos la Fig. de los fasores.



B

C

 a d

A

D

  2 2

 n

O

Es mas conveniente la suma de vectores, el fasor AB , BC, y CD están dirigidos por el punto centro “ O ” y tiene en ángulo ( ) . El fasor suma AD esta subtendido , el ángulo n  , con su descripción

previa

en

60°

eléctricos

para

la

forma

normal. La distribución uniforme de la máquina trifásica y 90° eléctricos

para

la

correspondiente

dos

fases

máquina . Para el triángulo Oad, respectivamente.

OA 

OA 

Aa AB      Sen  2 Sen  2 2

...................... (a)

Ad AD      Sen n  2Sen n   2  2

...................... (b)

  Sen n   2 OA  AB.   Sen  2

...................... (c)

de

la

Para

la

suma

aritmética

de

los

fasores

es

n

(AB),

consecuentemente el factor de distribución del bobinado es :   Sen n  AD  2 Kd   n. AB   n sen  2

...................... (3.14)

Los fasores; AB = BC = CD entonces: El factor de distribución del armónico fundamental (Kd);

 Sen3 2 Kd   3 sen 2

...................... (3.15)

Procediendo en forma análoga se tendrá:   Sen 3 jx  2  Kdj    3 sen  jx   2

...................... (3.16)

Donde: J

:

es armónico cualquiera



:

es ángulo magnético

Por lo tanto;

FT 

4  3Nb  is  Kd1cos 1  1 Kd 3 cos 3  1 Kd 5 cos 5  3 5 

Para

las

3

bobinas

los

ejes

de

las

 s  .......(3.17) 

bobinas

no

colineales son imbrincoidales. GRUPO

q=3

is

2 POLOS

Donde: q

:

es el número de bobinas por polo.

 mag

:



es el ángulo concéntrico

:

es el ángulo magnético

Si: 

360 Nr

Para este caso:   Sen qjx  2  Kdj    qSen jx   2

...................... (3.18)

is

son

F  s  

4  q  Nb.is  Kd1Cos s  1 Kd 3Cos s  1 Kd 5Cos5 s    3 5  

...

(3.19) Si despreciamos las armónicas j  3; El factor de distribución es tal que el número efectivo de vueltas sea menor que el número real de vueltas en serie. Entonces de las fórmulas se aproxima a: F  s  

4  qNbxKd1 is cos s ...................... (3.20) 

O

qNb.Kd1 Nd1

ROTOR

Punto donde las fuerzas son mayores.

Nef1

is

El devanado de “q ” bobinas

1s

por polo de Nb, vueltas por

bobinas (bobina de paso completo), tiene la siguiente distribución de fuerza magnetomotriz (f.m.m.).

F 

4  1 1  .is  qNb.Kd1 Cos s   qNb.Kd 3 Cos3 s   qNb.Kd 5 Cos5 s     3 5 

(3.21) Dejando el lado armónico j  3 tenemos:

F 

4 .is  qNb.Kd 1 Cos s  ......................(3.22) 

3.2.3. EFECTO DE RECORTAR EL PASO DE LA BOBINA Sea “”

“”

el

paso

completo

para

P=2,se

tiene

= 180° g por efecto de recortar el paso: y <  .

S 1s y / 2 < 90°

y/2

is

1s Nb.La

  22

 2

y /2



3 2

2

S

F

4 1 1   Nb.is  Sen y Cos s  Sen 3 y Cos3 s  Sen 5 y Cos5 s   2 2 2       3 5   

(3.23)

Si:

 y Sen j   1 el factor de paso es:  2

 y Kpj  Sen j  ......................(3.24)  2

Si

j= 1,3,5. Y: es paso geométrico de bobina Y’: es el paso expresado en grados magnéticos Para “P” polos:  y'  Kpj  sen  j   2

Fj 1 Sen jy / 2  x F1 j  y Sen  2 Al recortar el paso, este le puede elegir, tal que se minimice los armónicos j > 3, en un devanado real.  y Kp  sen j   2

Si despreciamos armónicos j  3

F 

4  Nb.Kp1 is cos s ...................... (3.25) 

armónicos j  3

Si despreciamos

1S

is

N’b = Nb.Kp1 Kp1 < 1

3.2.4

FUERZA

MAGNETOMOTRIZ

EN

UN

DEVANADO

REAL

DE

2

POLOS Y DE 2 CAPAS Tenemos que elegir un estator cuyas características son: Número de ranuras

:

18

Paso

:

1 - 8

Bobinas de “Nb” Para un devanado trifásico (a,b,c) de “P” grupos / fase se deberá encontrar a ( s ) ; Fb ( s) y Fc ( s). Tenemos para este caso: 2 grupos/fase

Cada grupo tiene 3 bobinas q=B.T/P.x fase = 3 Graficamos:

3’

1

10’

12’

7’

X a

i

“a” S

a

9’

“C”

i

16’

z

18’ 13’

b

C

4’

“b”

i

S

15’

S

b

Fa Fase”a”

20°

20°

Eje de Distribución

6’

y

Paso de bobina 20°

20°

140°

3Nb.Kd1 3Nb.Kd1

1S

3Nb.Kd1.Kp 1 3Nb.Kd1.Kp 1

1S

i

S

a

6Nb.Kd1.Kp1

Entonces:    Sen q x x j  2   Kdj    qSen j x  2    Kpj  Sen j.   2

Para paso, 1-8: 140° Entonces la fuerza magnetomotriz (Fa) (3.26) Podemos evaluar que : Fj 1 KdjxKpj  x F1 j Kd1xKp1

Si la relación para los armónicos es: F 3 F5 F 7   F1 F1 F1

Luego despreciando los armónicos. Fa s  

4 Nef1a ias Cos s ......................(3.27) 

Fb s  

4 Nef1b ibs Cos s  120 ..................(3.28) 

Fc s  

4 Nef 1c ics Cos  s  120 ..................(3.29) 

Para

igualar

el

Número

de

espiras

en

serie

/

fase

eficaces. Nef1a  Nef1b  Nef1c  Nef1s  2.q.Nb.Kd1.Kp1 .........(3.30)

3.3 ANÁLISIS DE LA ARMÓNICA FUNDAMENTAL, EL FACTOR DE PASO Y DISTRIBUCIÓN. Fuerza magnetomotriz con devanado elemental de 4 polos

Nb

Y=

 S 1S

Contorno de Ampere

Tenemos:

 

...................... (3.31)

360º gº p

Donde : Es el paso polar o paso completo. Graficamos la distribución espacial de j.

iS

Nb.is

 4 3er armónico

 2



3 2

2

s

1er armónico

Para este caso tenemos la fuerza magnetomotriz.

F

4 1 1   Nb i s cos 2 s  cos 3 2 s   cos 5 2 s    ........(3.32)  3 5  

Suponiendo si despreciamos los armónicos j  3 La fórmula se reduce a: F

4 Nb i s .Cos  2 s  ......................(3.33) 

Calculando para el entrehierro si g = cte.

B

Uo .F 2g

B

Uo 4 . Nef i s Cos 2 s  ...................... (3.34) 2g 

Se sabe que Nef = m x Nb.Kd.Kp........... (3.35) Donde: Nb

:Es el número de vueltas por par de polos.

m

:Es el número de bobinas por grupo.

Nef

:Es el número de efectivos de vueltas por fase.

CAPÍTULO IV INTRODUCCIÓN AL CÁLCULO DE BOBINADO DE MOTORES TRIFÁSICOS

En el presente capítulo tiene por finalidad, detallar la metodología del cálculo matemático para el rebobinado de los motores trifásicos. Teniendo como base las medidas de las dimensiones del estator como son la longitud activa, ancho

de

corona,

ancho

de

diente,

altura

de

ranura,

diámetro interior y exterior. Estas medidas son suficientes para el calculista para optimizar el calculo y tratar de hallar las inducciones del

entre

hierro,

la

corona

y

el

diente,

y

si

se

encuentra dentro de ciertos limites de trabajo normal del

motor y que cuando funcione con su tensión denominado no se sature o se sobre caliente.

4.1 ESTATOR Las laminaciones usadas en la construcción de los motores de inducción tienen espesores del orden de 0.35 mm y cuya calidad depende de cierta medida de la potencia. Para

grandes

diámetro

es

motores del

orden

eléctricos de

un

con

metro,

estatores los

cuyo

paquetes

de

laminaciones se forman con laminas seccionadas, es decir, no se troquelan en forma completa. En cuanto a la calidad de las laminaciones usadas por lo general e los motores de pequeña potencia se permiten perdidas medida

en

de

el que

fierro la

relativamente

;potencia

de

los

grand3es, motores

pero

a

aumenta,

adquiere mayor importancia su rendimiento y entonces las laminaciones tienen perdidas que no exceden a los 2,5 Watt/kg. Para motores de media y gran potencia se usan laminaciones de acero al silicio, con un gran contenido de silicio del 3%. Las laminaciones tienen por lo general un recubrimiento de aislante. 4.1.1 Extracción de devanados Podemos observar que antes de extraer el arrollamiento estatórico de las ranuras, es preciso determinar y anotar de que modo están unidos entre si las diversa ramas de

arrollamiento,

y

cual

es

la

clase

de

conexión

entre

fases. Los motores trifásicos de gran tamaño tienen las ranuras estatóricas

abiertas

(Fig.

4.1.a).

Para

extraer

el

arrollamiento (de varillas)del mismo, basta simplemente quitar las cuñas que cierran las ranuras e ir sacando las bobinas (secciones) una tras otra. En los motores de pequeño y mediano tamaño, las ranuras estatóricas

son

semi

cerradas

(Fig.

4.1.b)

lo

cual

dificulta mas la extracción del devanado (relleno) puesto que le devanado de estos motores están impregnados de barniz

endurecido,

y

algunos

han

sido

además

encapsulados (cubiertos con un barniz a base de resina “epoxy”

como

protección

adicional),

es

necesario

carbonizar el aislamiento que llevan; efectuándose esto en hornos adecuados, y a una temperatura

conveniente.

Luego se cortan las cabezas de bobina del lado opuesto al que se encuentran las conexiones, se retiran las cuñas aislantes que cierran las ranuras y se sacan el resto de las

bobinas,

tirando

de

sus

cabezas.

Se

conservará

intacta una de las bobinas extraídas , a fin de que su forma y dimensiones sirvan de modelo

para la ejecución

de las nuevas bobinas. Durante esta etapa del trabajo, se procederá a completar los

datos

que

faltan

registrar,

tales

como:

paso

de

bobinas, el número de espiras por bobina, las dimensiones de las bobinas, el calibre y clase de aislamiento de los conductores.

4.2 Bobinados 4.2.1 Tipos de Bobinados Se puede hacer diversas clasificaciones de los devanados según se atienda a unos u otros factores. Considerando el número de lados de bobinas que alberga cada ranura, los devanados se dividen en: -

Devanado a una capa

-

Devanado a dos capas.

-

Devanados mixtos.

Considerando

las

disposición

geométrica

de

sus

partes

frontales de las bobinas se tiene: -

Devanados en dos planos.

-

Devanados en tres planos.

-

Devanados con

-

Atendiendo al paso de las bobinas se distinguen:

-

Devanados con bobinas de paso constante.

-

Devanados con bobinas de paso variable (concéntricos)

cabezas de bobinas solapadas.

Considerando el valor del número de ranuras por polo y fase q, tenemos: -

Devanados enteros (cuando q es un número entero).

-

Devanados fraccionarios (cuando q no es entero).

Atendiendo a como “avanza” el devanado a dos capas , cabe hacer una distinción análoga a la que se cita para los devanados de corriente continua: -

Devanado imbricado.

-

Devanado ondulado.

A

continuación

se

describen

los

devanados

de

bobinas

concéntricas de una sola capa; los devanados imbricados de dos capas congruentes; devanados no congruentes (con q fraccionario); devanados ondulados de dos capas y los devanados de varias velocidades. 4.2.1.1

Devanados de bobinas concéntricas de una sola capa

La

denominación

de

este

devanado

se

debe

a

que

cada

ranura está rellena completamente por un lado de bobina, es

decir,

los

lados

de

bobinas

se

encuentran

en

la

ranuras formando una sola capa; además, las bobinas que constituyen diferente

un

grupo

ancho,

de

bobinas

colocándose

de

del tal

devanado modo

que

son

de

abarcan

concéntricamente una a la otra. Se

usan

ampliamente

en

los

motores

asincronos

de

potencias pequeña y media. Con este tipo de devanado se obtiene un relleno total de las ranuras con materiales conductores, ya que no se requiere el aislamiento entre las capas del devanado. El número de bobinas en el devanado de una capa es igual a la mitad del número de

ranuras, ya que cada bobina

ocupa dos ranuras. En el devanado de bobinas concéntricas de una sola capa, los

pasos

de

bobinas

en

el

grupo

son

diferentes.

En

general, el paso de la bobina más ancha, la exterior, tiene el paso 4q-1, mientras que el paso de cada bobina siguiente es dos veces menor. La bobina más estrecha, la interior, tiene el paso 2q+1. En el devanado de una sola capa, el número de los grupos de bobinas en cada fase es igual al número de los pares de polos y , por lo tanto,, el número de todos los grupos de bobinas en el devanado trifásico, es igual a 3p. En la Fig.4.2 se muestra un devanado concéntrico de una capa de dos pisos.

4.2.1.2

Devanados imbricados de dos capas, congruentes

Actualmente, en los estatores de las máquinas trifásicas de

corriente

alterna

(sincrónicas

y

asincronas)

han

obtenido amplia divulgación los devanados de dos capas y, en particular, imbricados. En el devanado de dos capas, en cada ranura del núcleo, se colocan en dos capas los lados

activos

de

dos

bobinas

diferentes,

con

la

particularidad de que el lado de una bobina esté en el fondo de la ranura (capa inferior), en tanto que el de la otra, se encuentre por encima de esta primera. Los lados frontales de cada bobina también ocupan dos capas; el paso de una capa a la otra se efectúa en las cabezas de las bobinas. Este devanado se denomina imbricado porque en el esquema para contornearlo. Hace falta ir haciendo vueltas adelante o atrás. Los

devanados

de

este

tipo

tienen

las

siguientes

ventajas: -

La posibilidad de diferente acortamiento del paso, lo que

permite

lograr

buenas

propiedades

eléctricas

y

reducir el consumo de cobre. -

La

posibilidad

de

mecanizar

la

fabricación

de

las

bobinas que tienen la misma forma. El número de bobinas del devanado de dos capas es igual al número de ranuras; y cada fase le corresponden z/m=z/3 bobinas. El número de grupos de bobinas por fase entre el

numero de bobinas de cada grupo, el cual también es igual al número de polos. En la Fig.4.3 se muestra la composición del esquema de un devanado imbricado trifásico de dos capas. 4.2.1.3 Devanados no congruentes (con q fraccionario) Los devanados con q fraccionario son utilizados con más frecuencia en los estatores de los generadores síncronos, siendo

q < 3.

Aquí

estos

devanados

contribuyen a la aproximación de la forma de la curva de la f.e.m. inducida a la sinusoide En los estatores de los motores asíncronos se trata de evitar

los

devanados

con

q

fraccionario

porque

su

utilización provoca ciertas alteraciones en la simetría del campo magnético generado por la máquina. Sin embargo, al rebobinar los motores para otra velocidad de rotación (otro número de polos), o al fabricar los

motores con el

número variable de polos a base de núcleos que tienen una forma

igual

de

hierro,

hay

veces

cuando

surge

la

necesidad de utilizar los devanados con q fraccionario. Los devanados con q fraccionario pueden ser tanto de una capa como de dos. En la actualidad, han adquirido la mayor distribución

los devanados de dos capas, los que

pueden fabricarse fácilmente con cualquier valor de q fraccionario. Como el número de ranuras correspondientes al polo h a la fase q indica, al mismo tiempo, el número de bobinas por grupo;

entonces

si

q

es

un

número

fraccionario,

los

grupos tienen un número diferente de bobinas, mas por termino

medio,

a

cada

grupo

de

bobinas

corresponde

q

unidades. Al componer los esquemas de los devanados con q fraccionario

es

necesario

distribuir

los

grupos

de

bobinas con un número diferente de unidades entre las fases,

de

tal

modo

que

las

fases

del

devanado

sean

simétricas. La diferencia fundamental entre los devanados congruentes y

no

congruentes

consiste

en

el

hecho

de

que

estos

últimos deben tener los grupos de bobinas constituidos por un número variable de unidades. En la Fig. 4.4 se muestra un devanado trifásico de dos capas con q fraccionario. 4.2.1.4 Devanados ondulados de dos capas Se denomina ondulado porque al observarlo en el esquema hace

falta

hacer

zigzag

(ondas)desplazándose

hacia

un

mismo lado; por ejemplo, a la derecha. Como

regla, los devanados

de este tipo son de varillas

de cobre descubiertas, encorvadas debidamente y aisladas. En

los

devanados

imbricados,

casi

ondulados,

no

hay

a

diferencia

conexiones

entre

de

los

bobinas,

lo

que , dado el caso de un número grande de polos, reduce sustancialmente

el

consumo

de

cobre.

Son

utilizados,

fundamentalmente, en las máquinas muy potentes de baja tensión; además, estos devanados se utilizan ampliamente en los rotores de motores dotados

de

fácilmente

anillos las

asíncronos bastantes potentes,

contactores

partes

porque

frontales,

permiten

debido

a

fijar

que

el

acortamiento de los pasos del devanado de un lado del núcleo provoca el respectivo alargamiento de los mismos en

su

lado

opuesto;

por

lo

tanto,

en

los

devanados

ondulados, prácticamente, no se utiliza el acortamiento del

paso.

Los

devanados

ondulados

de

dos

capas

se

fabrican congruentes y no congruentes del número q, con la particularidad de que la parte fraccionaria del número q, en este caso, con más frecuencia se expresa como una

mitad. Hace falta recurrir a los devanados ondulados no congruentes al modificar los motores dotados de rotores bobinados para otro número de polos. En la Fig. 4.5 se muestra un ejemplo de devanado ondulado de dos capas. 4.2.1.5 Devanados de varias velocidades Se

denominan

de

varias

velocidades

porque

pueden

ser

conmutados para un número variable de polos. Han obtenido máxima divulgación entre estos devanados, aquellos donde el número de polos varía dos veces en el proceso de conmutación. En la Fig. 4.6 se representan unos

esquemas

que

aclaran

el

principio

de

tal

conmutación. Para que la dirección de la rotación del motor permanezca inmutable funcionando a una velocidad tanto pequeña como alta, al conmutar el devanado hace falta modificar el orden de alteración de las fases, es decir, cambiar de lugar (intercruzar) dos de las tres fase conectadas al devanado. También se puede variar el número de polos del motor colocando

en

las

ranuras

del

estator

dos

devanados

diferentes. Combinando los dos procedimientos se puede obtener

motores

con

un

número

bastante

grados de regulación de la velocidad. 4.3 ROTORES 4.3.1 TIPOS DE ROTORES

grande

de

los

- TIPO JAULA DE ARDILLA -

TIPO ROTOR BOBINADO

4.3.1.1 ROTOR TIPO JAULA DE ARDILLA Es una combinación de barras conductoras, ordenadas de manera que formen un cilindro unidas con cortocircuito por medio de anillos. El voltaje inducido en cada barra es de menos de 10 voltios por esto no es necesario emplear aislamiento

entre las barras y el núcleo. Las barras frente a cada pieza polar, automáticamente corrientes

de

los

polos

se pone en paralelo con las adyacentes

que

fluyen

en

direcciones opuestas, es decir la corriente que sale de las barras que se encuentran bajo la influencia de una pieza polar, se divide en partes iguales en el anillo, para regresar por el extremo opuesto. Por lo tanto un rotor de jaula de ardilla girará a la velocidad

del

campo

del

estator

menos

la

perdida

por

deslizamiento. Sin embargo el torque de arranque el cual depende de la resistencia del rotor, varia el rotor, de acuerdo con él número

de

polos

del

estator

en

distribución de la corriente de las

vista

de

que

la

barras, cambia con

los cambios del número de centro polares. La

resistencia

total

del

rotor

se

compone

de

la

resistencia de las barras y la de los Anillos, En vista de que las barras que están bajo la influencia de una pieza polar En

general,

mientras

mayor

sea

la

resistencia

del

bobinado de una jaula, mayor será el momento de torsión de arranque y menor su velocidad de marcha. Los rotores de alta resistencia se emplean cuando se requieren un gran

momento

de

torsión

de

velocidad al recibir la carga.

arranque

una

pérdida

de

Las jaulas de alta resistencia para los motores de poca velocidad, delgadas

de de

polos poca

múltiples

se

conductividad,

compone con

de

anillo

barras de

una

aleación de alta resistencia. a) CONSTRUCCION DE LOS ROTORES DE JAULA DE ARDILLA En el desarrollo de los bobinados de jaula de ardilla se emplean muchas combinaciones en su construcción, ver la figura mostrada 4.8 que tiene seis esquemas diferentes. En algunos motores pequeños se emplean la combinación que se muestra en la fig. (a). Los anillos están perforados para paso de los extremos de las barras y están formados con laminas prensados contra las

barras

en

los

extremos,

sumergiéndose

después

en

soldadura, para obtener un buen contacto eléctrico. En algunos motores bien pequeños emplean como anillos unas laminas con ranuras dentro de los cuales se coloca las

barras

generalmente

2

ranuras,

se

observa

en

la

figura. (b) Los extremos de las barras que se extienden hacia fuera de los anillos, se abren, como si se tratará de una chaveta, soldándolos después. En

otro

tipo

de

construcción

se

hacen

uso

de

barras

aleaciones de diferentes conductividad para los anillos y estos

se

funden

con

los

extremos

de

las

barras.

Ya

fundidas las barras a los anillos, se trabaja el motor en

un torno para dar las dimensiones deseados, ver figura. (c). En los rotores más grandes tienen la construcción que se ve en la figura(d) Las

barras

se

sueldan

en

soldadura

autógena

a

la

superficie exterior de los anillos, las cuales son planas y

se

construyen

de

una

aleación

de

la

conductividad

requerida. Los anillos también pueden ser muy gruesos y tiene ranuras para las barras, como la sección de anillo, las barras de este tipo anillo se unen a los anillos por soldadura eléctrica, formando de esta manera, una fuerte jaula con las características eléctricas Otro tipo mostrado en la figura (f). Se emplea un número de anillos delgado en cada extremo del motor, con agujeros para las barras perforadas con un punzón para que el reborde quede alrededor de las barras pueda soldarse a estos después. Esta construcción da una buena ventilación al motor pero tiene una desventaja de ser más costoso, por las numerosas uniones que se hacen cuando se tratan de motores de muy alta resistencia, se emplean tubos de cobre o bronce, en lugar de barras los tubos se introducen en las perforaciones de los anillos y sus

extremos

se

abocardan

con

cuñas

cónicas,

ver

la

figura (g). b) ROTORES DE JAULA DOBLE Estos motores con jaula doble están adquiriendo un gran uso, debido a que pueden ponerse en marcha directamente

en la línea alimentadora, sin que tomen una corriente excesiva de arranque. La diferencia, en la construcción de estos motores se encuentra en que se compone de dos jaulas en vez de una. El bobinado o la combinación de barras que se encuentra en la parte exterior del motor es de alta resistencia en relación

a

su

reactancia,

cuando

el motor se

encuentra sin movimiento la frecuencia de la corriente inducida

en

el

motor

es

la

misma

que

la

línea

alimentadora. Debido a esta alta frecuencia, el bobinado interior de alta reactancia, llevará muy poco corriente el bobinado exterior de alta resistencia, por otra parte durante el momento de arranque soporta toda la corriente del motor como sucedería en un motor de jaula sencillo, de alta resistencia. Se obtiene un alto momento de torsión para el arranque, con un buen factor de potencia conforme gire el motor para

alcanzar

su

velocidad

normal,

la

frecuencia

del

motor que esta relacionada con su velocidad, disminuye lo cual cambia la distribución de la corriente del motor. Con la disminución de la frecuencia, el bobinado interior de

baja

resistencia

y

alta

reactancia,

recibirá

un

aumento de corriente, mientras que el mismo aumento de velocidad del motor causará una disminución de corriente en

el

bobinado

exterior

de

alta

resistencia

y

poca

reactancia. Cuando el rotor llega a su velocidad normal de marcha el bobinado exterior o sea el de alta resistencia, no tiene ningún funcionamiento eléctrico y el motor funciona como un motor común de jaula sencilla. 4.3.1.2 TIPO ROTOR BOBINADO Cuando

utilizamos

rotor

bobinado

en

los

motores

de

inducción, su velocidad puede variarse a carga completa,

la corriente

de arranque puede regularse y el momento de

torsión para el arranque, puede variar a cualquier valor hasta el máximo. Los

cambios

mencionados

se

hacen

con

una

resistencia

variable conectada en serie con el circuito secundario. Los bobinados de los rotores pequeños se conectan para las

3 fases

de la

misma manera

que se

hacen en

bobinas de los estatores. Los grupos de cada conectan,ya

sean

en

serie,

o

en

dos

o

mas

las

fase se grupos

paralelos, y las 3 fases a su vez se conectan en Estrella o en delta,

para obtener el voltaje correcto en los

anillos. Las bobinas de barra se emplean en motores de tamaño mediano, donde el uso de dos barras por ranura puede hacerse

de

dos

maneras,

las

cuales

se

introducen

una

sobre las otras, por el mismo lado de la ranura. 4.4 CALCULOS DE LOS MOTORES TRIFASICOS Por lo general, el nuevo devanado se realiza con las mismas características del devanado antiguo; pero muchas veces se toman mal los datos de algunas características del devanado antiguo, tales como: el número de espiras por bobina, el paso de bobina, conductores en paralelo, conexiones, calibre del conductor, etc. Con la información obtenida en el proceso anterior, mas la información de sala de pruebas, se procede al calculo de la verificación de las características del devanado, y al cálculo de los parámetros de funcionamiento del motor.

A continuación se expone el procedimiento de cálculo para el caso del estator de un motor asincrono trifásico. 4.4.1 Dimensionamiento del estator Antes de empezar con el cálculo es necesario tomar las siguientes medidas en el núcleo magnético: -

La longitud activa (La).

-

La altura de la corona (Hc)

-

El ancho de diente (Ad).

-

El diámetro interior (Di).

-

El número de ranuras (z).

-

El ancho de ranuras (bm)

-

La altura de ranura (hm).

-

La profundidad de ranura (Hm).

Ver figura Nº 4.9 4.4.2. Fuerza electromotriz inducida en los devanados Se sabe que la fuerza electromotriz eficaz inducida en una bobina de ne Espiras que se desplaza en un campo sinusoidal giratorio es proporcional al flujo y a la frecuencia de este campo, independientemente del número de polos: E = 4.44 f ne  10-8

E = Fuerza electromotriz inducida en voltios. F = Frecuencia de la red en hertzios.  = Flujo magnético por polo en Maxwell. ne =

Número de espiras de la bobina.

Para N conductores en serie por fase, con un factor de arrollamiento Ka, y considerando la fuerza electromotriz inducida E igual a la tensión de fase en voltios (v), tenemos:

v  4.44 f Ka

N  10  8 2

v  2.22 f Ka N 10  8 ne  Ka

N 2

Ka = Kp Kd Kp = Factor de paso. Kd = Factor de distribución. N

= Número de conductores en serie por fase.

4.4.3. Factor de paso Kp

Una de las características de la bobina o sección es el paso y, o sea, el número de dientes que abarca, El paso puede determinarse como la diferencia ente los números de ranuras en las cuales son colocadas ambos lados de la bobina. El paso se denomina diametral si es igual al intervalo polar , es decir, a la distancia entre los ejes de los polos vecinos opuestos, o también el número de ranuras (dientes) correspondientes a un polo. En este y  

z 2p

caso:

donde:

z es el número de ranuras (dientes) del Núcleo, y 2p el número de polos del devanado. Normalmente, el paso de la bobina es menor que el paso polar y se denomina corto. El acortamiento del paso se caracteriza

por

el

factor

de

ahorrar el cable de devanado frontales

más

cortas),

paso

Kp

=

y/;

permite

(a costa de las partes

facilitar

la

colocación

del

devanado y mejorar las características de los motores. El acortamiento

del

paso

utilizado,

normalmente,

encuentra dentro de los límites de 0.85 a 0.66. El factor de paso Kp se calcula de la siguiente manera: Kp  Sen 90º y /  

Y = paso real  = paso diametral

se

4.4.4. Factor de distribución Kd. Las f.e.m.s. inducidas en las bobinas individuales de un grupo q, correspondientes a cada polo y fase, no están en fase; sino que se encuentran desplazados entre si de un ángulo y (ángulo de ranura) en grados eléctricos. El factor de distribución Kd expresa la reducción de la f.e.m. resultante del grupo de bobinas, originada por la distribución de las espiras en q pares de ranuras, en vez de colocarlas en un solo par de ranuras. Para calcular este factor se procede de la siguiente manera: Kd 

kd 

f .e.m. resultante Suma de las f .e.m.s.inducidas individuales

Sen q  / 2  qSen  / 2 



=

(360/z)p

q

=

z/2pm



=

Angulo de ranura en grados eléctricos

q

=

Número de ranuras por polo y fase, o número de bobinas por grupo

m

=

Número

2p =

Número de polos

p

=

pares de polos

z

=

Número de ranuras

4.4.5. Factor de devanado o arrollamiento

El factor de arrollamiento Ka se define como el producto del factor de paso Kp por el factor de distribución Kd: Ka = Kp Kd La distribución del arrollamiento causa un a perdida de espira, o bien una perdida de tensión de 3.5 a 4.5% en arrollamientos trifásicos. 4.4.6. Número de conductores en serie por fase N Esta dado por: N=

(N°espiras/bobina )(N° bobinas/ranura)(N° ranuras ) (N° de fases) (N° de circuitos en paralelo)

4.4.7. Cálculo del flujo magnético  El

campo

giratorio,

al

igual

que

todo

magnetico,

calcula como flujo  y

se expresa en Maxwell.

De

la

la

expresión

de

anteriormente, tenemos:

 

V 10 8 2.22 f Ka N

f.e.m.

inducida,

se

mencionada

 = Flujo magnetico por polo en Maxwell. V = Tensión de fase en voltios. N = Número de conductores en serie por fase. 4.4.8. Cálculo de las Inducciones Magnéticas en el núcleo a) Inducción en la Corona Bc. El flujo magnético se reparte en la Corona en dos partes considerándose aproximadamente que la inducción máxima

está

uniformemente

repartida

en

todas

las

secciones de la Corona del núcleo. Se deduce de ello que entre el flujo y la inducción máxima de dicha Corona existe

Bc 

la relación:

 2 Sc

Sc =

La Hc fa

Sc =

Sección

La =

Longitud activa.

Hc =

Altura de Corona

fa =

Factor de apilamiento.

Bc =

Inducción magnética en la Corona Gauss.

de la Corona.

Reemplazando, y para un factor de apilamiento igual a 0.9, tenemos:

Bc 

 2 x 0.90 La Hc

Bc  0.556

 La Hc

b) Inducción en el entrehierro Br La relación entre el flujo magnético y la inducción en el entrehierro es la siguiente:

Br 

  2 Se

Se

=

( Di La) / 2p

Se

=

Sección en el entrehierro.

Br

=

Inducción en el entrehierro.

Di

=

Diámetro interior

2p = Número de polos. Remplazando:

Br 

  2  DiLa  / 2 p

Br 

 p DiLa

p = Pares de polos. c) Inducción en el diente Bd Considerando

la

misma

relación

entre

el

flujo

y

la

inducción en el diente, como en el entrehierro, tenemos: Bd 

  2 Sd

Sd= (z fa La Ad)/2p Bd = Inducción magnética en el diente. Sd = Sección de los dientes en un polo Reemplazando: Bd 

  2  z faLaAd  / 2 p

Bd  1.75

 LaAd  z / 2 p 

Las magnitudes de Bc, Br y Bd utilizadas para

motores de

uso general varían en el siguiente rango: -

Bc = 14000 – 20000

-

Br = 6000

-

Bd = 14000 – 21000

– 9000

Estos valores varían de acuerdo al número de polos, la potencia, tipo constructivo y antigüedad del motor 4.4.9. Densidad de corriente J La

densidad

de

corriente

J

la

calculamos

siguiente expresión: J 

J

I

f

a Cp S

=

Densidad de corriente en A/mm2

lf = Corriente de fase en Amperios. a

=

Número de conductores en paralelo.

Cp

=

Número de circuitos en paralelo.

mediante

la

S

Sección del conductor en mm2

=

Esta

magnitud

define

las

pérdidas

en

el

cobre

del

bobinado y está, por lo tanto, ligado a la temperatura de operación del motor. Esta magnitud varía del motor y tipo constructivo. Las densidades de corriente, de acuerdo al tipo constructivo del motor, pueden tener los siguientes valores: -

Motores cerrados con ventilación radial : 3.5 - 4.5 A/ mm2.

-

Los motores semiprotegidos con ventilación radial: 4.5 - 6.5 A/ mm2

-

Motores con ventilacióñ reforzada: 6.5 - 8.5 A/ mm2.

Los

valores

indicadas,

mayores se

de

refieren

las a

densidades los

de

motores

corriente

de

menores

dimensiones y mas veloces. En la Tabla 4.1 se muestran valores de la densidad de corriente

en función a la clase de aislamiento.

4.4.10. Factor de utilización Fu Llamado

también

representa

la

factor

proporción

de

relleno

entre

el

Area

de

la

sumaria

ranura, de

la

sección transversal de los conductores colocados en la

ranura (Sm) y el área total de la sección transversal de la ranura (Sr.). Fu 

Sm Sr

Sm = Nr Cp s Nr = Número de conductores en la ranura. Este factor nos indica si todos los conductores podrán ser colocados o no en las ranuras. Además nos indica si la ranura quedará llena o no. La

variación

de

este

factor,

de

acuerdo

al

tipo

de

devanado y forma de la ranura, se muestra en la tabla 4.2. 4.4.11. Densidad de carga lineal Q Representa el producto de la corriente en un conductor por el número de conductores en la ranura para una unidad de longitud periférica del diámetro interior del núcleo. Según esta definición se tiene:

Q

z Nr I f

 Di a

(A/mt)

Q

=

Densidad de carga lineal.

Nr

=

Número de conductores en cada ranura

If

=

Corriente de fase

Di

=

Diámetro interior.

a

=

Circuitos en paralelo

Para

motores

nervaduras,

de

construcción

cerrada,

con

aletas

o

ventilación externa, clase de aislamiento F,

cuatro polos y frecuencia de la red de 60 Hz, se muestra, en

la

tabla

4.3

la

densidad

lineal

en

función

del

diámetro exterior del nuevo núcleo magnético. Asimismo, en la tabla 4.4 se dan los factores de corrección para motores con otros números de polos. Por otro lado, para la clase de aislamiento B, los valores de densidad lineal es menor aproximadamente en 20% a los de clase F.

4.4.12. Cálculo de la Longitud media de una espira Lm Para poder calcular el peso del conductor utilizado en el devanado

del

motor,

es

necesario

primero

calcular

la

longitud media de una espira. A continuación se indica el modo de calculo para un arrollamiento concéntrico. De acuerdo a la fig. 4.10 tenemos para un bobinado imbricado en punta:

Lm  2 La  4 d 0 

2  Dmy 2 lm  z Sen  Sen 

Dm

=

Di + Hm + 4 mm.

lm

=

(l1 + l2) /2

Dm

=

Diámetro medio.

Hm

=

Profundidad de ranura.

lm

=

Longitud media de la ranura

Para calcular el diámetro medio Dm, se añaden 4m.m. para tener en cuanta las formas de la ranura y de la cuña de cierre. Los valores varían de acuerdo a la clase de aislamiento: - Clase A :

12.5 - 20mm.

- Clase B :

20

- Clase F :

27.5 - 35mm.

- 27.5 mm.

Para un bobinado concéntrico :

Lm  2 La  2 fc  2 fnc 

2 Dmy z

fc

=

Flecha del lado de conexión.

Fnc

=

Flecha del lado de no conexión.

y

=

paso de bobina

4.4.13. Cálculo del peso del conductor utilizado El peso del conductor utilizado en el devanado de un motor trifásico se calcula de la siguiente manera: Pc  26.7 Cp s Lm N a 10 3

Este

peso

representa

(Kg) el

comprende las conexiones las

pérdidas

inevitables

peso

neto

del

cobre

y

no

entre las secciones, así como de

recorte

durante

la

reparación. Por lo tanto, es necesario prever un exceso de 5 a 10% del peso neto.

4.4.14. Cálculo de los cables de salida Para calcular la sección de los cables de salida del devanado

a

la

caja

de

bornes

del

motor,

primero

se

calcula la sección neta ( Sn ) en una rama: Sn = S Cp a El valor de la sección del cable de salida debe ser mayor o igual a la sección neta de la rama, cumpliéndose: Scable > Sn El

tipo

de

diferentes

cable

se

selecciona

requerimientos,

tales

de como

acuerdo la

a

tensión

los de

servicio, temperatura de operación y flexibilidad. Normalmente se eligen los tipos flexiplast y ws por sus altas flexibilidades (ver tabla 4.5) Todas

las

dimensiones

del

núcleo

magnético,

las

características y parámetros calculados anteriormente se registran en la hoja de cálculo de motores (formato 4.1). Realizados

todos

los

cálculos,

y

de

acuerdo

de

los

resultados obtenidos, la sección de cálculo pasa a la sección

de

bobinados

la

hoja

de

bobinado

de

motores

(formato 4.1), en donde, además de los datos de placa, se

indican

las

medidas

del

núcleo

y

las

siguientes

características del arrollamiento:

En

-

Ranuras por polo.

-

Bobina por ranura.

-

Bobinas por grupo.

-

Número de grupos.

-

Espiras por bobina.

-

Paso de bobina.

-

Conexión.

-

Calibre del conductor.

-

Conductores en paralelo.

-

Número de salidas .

la

tabla



4.6,

se

muestra

la

variación

de

las

inducciones en función de la potencia TABLA 4.1 RANGOS DE DENSIDAD DE CORIENTE EN FUNCION A LA CLASE DE AISLAMIENTO (8)

A Y Densidad de corriente (A/mm2)

4

CLASE DE AISLAMIENTO E B F 4-6

6-10

Temperatura Máxima Admisible (*C)

120

130

155

TABLA 4.2 VARIACION DEL FACTOR DE UTILIZACION DE ACUERDO AL TIPO DE RANURA Y DEVANADO (8)

TIPO DE RANURA

TIPO DE DEVANADO

TRAPEZOIDAL O CUADRADA

SIMPLE CAPA DOBLE CAPA SIMPLE CAPA DOBLE CAPA

OVALADA

FACTOR DE UTILIZACION (Fu) 0.36-0.43 0.30-0.40 0.40-0.43 0.36-0.43

TABLA 4.3 DENSIDAD LINEAL VS, DIAMETRO EXTERIOR PARA MOTORES DE CUATRO POLOS Y CLASE DE AISLAMIENTO F (8) CLASE F, DIAMETRO EXTERIOR DE (m) 0.10 0.12 0.14 0.15 0.16 0.18 0.20

60 HZ, 4 POLOS DENSIDAD LINEAL Q (103 A/m) 19 21 23 24 24 24 27

0.22 0.24 0.26 0.28 0.30 0.32 0.34 0.35 0.36 0.38 0.40 0.42 0.44 0.45 0.46 0.48 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.90 1.00

TABLA 4.4 FACTORES DE CORRECCION PARA LA TABLA 4.4

27 28 29 33 35 35 35 36 36 37 37 38 38 38 39 39 44 45 45 46 46 46 46 46 46

CUANDO EL MOTOR

TIENE OTRO NUMERO DE POLOS (8)

NUMERO DE POLOS DIAMETRO EXTERIOR De (m) 0.10 - 0.26

2

6

8

10,12

0.93

1.000

1.000

0.84

0.96 - 0.50

1.00

0.930

0.930

0.84

0.50 - 0.65

1.10

0.915

0.915

0.84

0.65 - 1.00

1.10

0.920

0.870

0.84

TABLA 4.5 INTENSIDAD DE CORRIENTE ADMISIBLE EN CONDUCTORES PARA INSTALACIONES GENERALES TIPOS: TW, UT, MT,XT, INDOPRENE, TM, TFF TX, CTM, NLT, NMT, NPT, WS, TZZ, CCT-B, GPT. Temperatura ambiente : 30°C Temperatura alcanzada en el conductor : 60°C Calibre

Sección Real

AWG-MCM 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 1

mm2 0.324 0.517 0.821 1.310 2.081 3.309 5.261 8.366 13.300 21.150 33.630 42.410

1/0 2/0 3/0 4/0 250 MCM 300 350 400 500 600

Intensidad Admisible en amperios Al aire En Ductos (**) 3 (*) 5 (*) 7 (*) 10(*) 20 25 40 55 80 105 140 165

1 (***) 2 (***) 5 (***) 7 15 20 30 40 55 70 95 110

52.48 67.43 85.03 107.20

195 225 260 300

125 145 165 195

126.7 151.0 177.4 202.7 253.4 304.0

340 375 420 455 515 575

215 240 260 280 320 335

(*)

Calibres

primitivos

solo

para

instalaciones

interiores (**)

No mas de 3 conductores en el ducto.

(***)

Calibres permitidos solamente para sistemas con tensiones inferiores a 100 voltios.

TABLA 4.6 VARIACION DE LAS INDUCCIONES EN LA CORONA, ENTREHIERRO Y DIENTES CON RESPECTO A LA POTENCIA (8)

POTENCIA Bc

INDUCCIONES Br

Bd

0.4 – 12

(GAUSS) 14000 - 18000

(GAUSS) 6000 - 8500

(GAUSS) 14000 - 19000

15 - 30

15000 - 20000

6000 - 9000

15000 - 20000

36 - 60

14000 - 18500

6500 - 8500

15000 - 21000

70 - 125

14000 - 16500

6000 - 7500

14000 - 18000

(HP)

4.5. BOBINADO CONCENTRICO IMBRINCADO 4.5.1. DEVANADO DE BOBINAS CONCENTRICAS Las bobinas que forman un grupo tienen diferentes pasos y en cada fase se dispone un número de grupos igual a la mitad del número de polos del motor. Según podemos ver en la figura 4.11 El número de bobinas es igual a la mitad del números de ranuras, y el número de ranura, y el número de bobinas por grupo esta dado por: q

Nr 3 xP

Donde: Z=Nr :

Número de ranuras del estator

p

Numero de polos

:

q=B/G:

Número de bobinas por grupo

Los pasos de bobina mayor y menor en ranuras se calculan usando : Ymax= 4 x q - 1

.....................(a)

Ymin= 2 x q + 1

.....................(b)

Y los intermedios se obtienen restando 2, sucesivamente al mayor de los pasos: En los bobinados concentricos debemos tener en cuenta , calcular el total de conductores efectivos en estos tipos de bobinados.

a) Demostración:

N3 N2 N1

Kp3 Kp2

Y1

Kp1 Y2 Y3

En un bobinado donde hay 3 tipos de pasos diferentes y el número de espiras por bobina es constante o iguales. N1=N2=N3=Ni Ni=cte=número de espiras. Para el análisis de las capas de los bobinados sabemos que : Nr 2

1 capa

B.T. =

2 capas

B.T. = Nr

 B.T .  Nr  2 B.T .  2  ....................(1)  Zb / r  B.T . 

Nr xzb / r 2

Despejando de la relación (a) tenemos:  N .G.   B.T .   x B.T .   fases  x  ...............(2)  fases   N .G. 

Reemplazando (2) en (1)  N .G.  B.T .  2   Nr   ............(3)  x fase x  Zb / r   fases  N .G.

P

N .G fase

para polos opuestos

Si denominamos que:

i 

Yi x 90 T

Análogamente para varios pasos: Y1, Y2, Y3.......Yn

i 

Yi x 90 T

Y  Si sabe que: Kp1= Sen 1 x 90  T 

Entonces: Y  Y  Y  Y  N 1 Sen  1 x 90   N 2 Sen  2 x 90   N 3 Sen  3 x 90   N i Sen  i x 90  T  T  T  T  Kp  N 1  N 2  N 3  .....N i

..........(4) En forma general sería:

n

Kp 

 Ni.Kpi i 1

n

 Ni

...................(5)

i 1

4.5.2. DEVANADO IMBRINCADO Las bobinas que forman un grupo tienen el mismo paso y en cada

fase

se

dispone

un

número

de

grupos

iguales

al

número de polos. Se utilizan en motores de mediana potencia y ofrecen la posibilidad

de

escoger

el

paso

de

la

bobina

convenientemente para minimizar el contenido de armonicos del campo magnético del motor. Podemos ver en la figura N° 4.12 El paso de la bobina debe de ser lo mas próximo posible a : y

5 z x 6 p

y el número de bobinas por grupo esta definido por: q

z 3p

 

z p

Si sabemos que :

Para capa simple B.T = z/2 Para doble capa

B.T = Z

Donde :



: es el paso completo o paso polar

y

: es el paso de la bobina

q

: es el número de bobinas por grupo

p

: es el número de polos

De la fórmula de aplicación tenemos : Para el factor de paso;  y.90   Kp  sen   z/ p

 y.90  Kp  sen     

El paso de la bobina casi siempre es menor que el paso polar,

en tal

caso el

paso toma

el nombre

de

paso

reducido. En ningún caso tal reducción puede alcanzar a la mitad del paso polar. 4.6.

TENSION DE TRABAJO Y CONEXIONADO INTERNO DEL ESTATOR.

Una vez concluida la colocación de las ranuras asi como terminado el acuñamiento del devanado, se realizan las conexiones para componer el esquema del devanado, los terminales ranuras

de

los

situadas

grupos cerca

de de

bobinas la

salientes

caja

de

de

las

bornes,

son

considerados como comienzos de las fases . Las

3

fases

de

un

motor

trifásico

están

siempre

conectadas en estrellas (y) o en triángulo (  ) . En la

conexión unidos

en

estrella,

conjuntamente

los en

finales un

de

punto

las

común

fases

están

(centro

de

estrella), y cada principio de fase va conectados a unas líneas

de

triángulo,

alimentación

de

la

red.

En

la

conexión

en

el final de cada fase esta unido al principio

de la siguiente. Muchos motores trifásicos están concebidos de manera que cada una de sus fases están subdividida en varias ramas o derivaciones iguales, unidas entre si en paralelo. Según el

número

de

derivaciones

existentes

en

cada

fase

se

tiene una conexión de dos ramas (doble paralelo), de tres ramas (o triple paralelo) etc., pudiendo ser en estrella o en triángulo. Por lo tanto tenemos conexiones tanto en estrella como en paralelo: serie (y), doble paralelo (2y), triple paralelo (3 Y,3  ), etc. A continuación se indica el procedimiento para la conexión en serie (ver figura 4.13): -

Primero se conectan todas las bobinas en grupos si estas no han sido confeccionadas por grupos.

-

Seguidamente se conectan entre si todos los grupos que pertenecen a la fase A, empezando por el primer grupo, de

tal

manera

que

las

corrientes

circulan

por

los

grupos, alternadamente, en sentidos inversos. -

A continuación se conectan entre si los grupos de la fase C, empezando por el tercer grupo exactamente

-

igual que los de la fase A.

-

Luego se conectan los grupos de la fase B del mismo modo que se ha procedido con las fases A y C; pero empezando por el quinto grupo.

-

Si la conexión en estrella se unen los finales de cada fase; y si es en triángulo, se conectan el final de la fase A con el principio de la fase C, el final de la fase C con el principio de la fase B, y el final de la fase B con el principio de la fase A.

Para

las

conexiones

en

paralelo

se

sigue

el

mismo

procedimiento, pero teniendo en cuenta que, al formarse las

derivaciones

paralelas,

la

dirección

de

los

corrientes den los grupos de bobinas deben permanecer iguales que la conexión en serie. En la figura 4.14 se muestra el procedimiento de conexión en estrella/doble paralelo. Los devanados de los rotores bobinados de los motores asíncronos

se

conectan

primordialmente

en

estrella

conectándose juntas las tres de las seis varillas libres y las otras tres con los anillos contactores (rozantes) del rotor. Las

conexiones

plomo,

plata

conductores:

se

efectúan

etc, luego

de se

con

soldaduras

acuerdo aislan,

a

la

de

dureza

generalmente

estaño, de

con

los tubos

aislantes (espaguettys). En el anexo 1 se muestran estas soldaduras y materiales aislantes . Una vez realizadas las conexiones se procede a sujetar y aislar

las

partes

frontales

del

devanado

(cabezas

de

bobinas). En el caso del rotor bobinado se sujetan con unos bandajes de alambre de acero o con cinta con fibra de vidrio especiales.

CAPITULO V CALCULOS MATEMÁTICOS EN EL PROCESO DE REBOBINADO DE UN MOTOR TRIFÁSICO DE

Siempre que se rebobina

INDUCCIÓN

un motor se trata de dejarlo tal

como era originalmente salvo en casos

especiales

de

variación de tensión. Para

el

rebobinado

consiste

parámetros, como la inducción la corona y en los dientes cuales

deben

de

en

calcular

ciertos,

en él entre – hierro; en

del núcleo del estator, los

encontrarse

entre

cierto

rango

de

valores, para que se consideren normales y estos dependen del tipo, tamaño

y utilización

del motor.

Según la hoja de bobinados, del diseño actual del motor, se observa los datos, del recepcionado y del entregado, que sería cuando el estator ya ha sido rebobinado. 5.1 TIPO DE MOTOR TRIFASICO DE 18 HP Como ejemplo el

proceso

de aplicación, a continuación se describe de

reparación

de

un

motor.

Asíncrono

trifásico de jaula de ardilla, cuyos datos de placa son: Marca

:

Delcrosa

Potencia

:

18 HP

:

220V / 440V

Corriente

:

47A

Conexión

:

2 /

Velocidad

:

1745 RPM.

Frecuencia

:

60 HZ

Tensión

Clase de aislamiento:

B

Tipo

:

NV160M4

Factor de Potencia

:

0.85

5.1.1 OBSERVACIONES Las diferentes

EXTERNAS

Y PRUEBAS DE RECEPCIÓN.

partes tales como

bornes, funda, ventilador, soporte,

escudos, caja de

aletas, eje, placa,

de datos, etc., se encuentra en un buen estado. Estas observaciones se encuentran registradas en el protocolo de pruebas que se adjuntan al final.

Solamente se realizó la medida de la resistencia de aislamiento

entre

fases

y

con

respecto

concluyéndose que existe cortocircuito

a

masa,

entre espiras.

5.1.2 REVISIÓN ELECTROMECÁNICA. Concluido

el

desmontaje,

se

comprobó

que

los

rodamientos estaban en buenas condiciones, requiriéndose simplemente un cambio de lubricante; asimismo se verificó el

correcto

ajuste de los rodamientos con respecto al

eje y a sus respectivos alojamientos. Se realizaron las pruebas del núcleo la

jaula

de

ardilla,

cuyo

resultado

magnético y de se

encuentran

registrados en el protocolo de pruebas. 5.1.3 PRUEBA DEL NÚCLEO MAGNÉTICO. La

=

16.2 cm

Hc

=

2.3 cm

Fa

=

0.9

Bc

=

16,000 Gauss (Valor asumido)

Ne

=

10 espiras (asumido)

S

=

33.53 cm2 = La. Hc. Fa = 16.2x2.3x0.9

S

=

33.53 cm2

E

=

4.44 f ne Bc.S 10-8

=

4.44x60x10x16,000x33.53x10-8

=

14.29 voltios

E

Tiempo de prueba = 10 minutos. Resultado : Bien.

5.2 CALCULOS DEL PROCESO DE REBOBINADO 5.2.1 DATOS DEL NÚCLEO MAGNÉTICO Diámetro exterior

De = 31.5 cm.

Diámetro interior

Di = 15.9 cm

Longitud activa

La = 16.2 cm

Altura de corona

Hc = 2.3 cm

Ancho de diente

Ad = 7 mm

Número de ranuras

Z

Dimensiones

=

36

de la ranura:

b Hm

h

a

r

=

2

mm.

a

=

5.2

mm

b

=

4.0

mm.

h

=

26.5 mm.

Hm

=

29

mm.

5.2.2. DATOS DEL BOBINADO ANTIGUO

Ranuras por polo

:

9

Bobinas por ranuras

:

2

Bobinas por grupo

:

3

Números de grupo

:

12

Espiras por bobinas

:

14

Paso de bobina

:

1-6-8-10

Cable de salida

:

N° 10

Conexión

:

2

Alambre

:

N° 18 A.W.G

Alambres en paralelo

:

3

Número de salidas

:

12

Número de polos

:

4

Clase de aislamiento :

/

“B”

Flecha lado conexión

:

Flecha lado no-conexión : 5.2.3. CÁLCULO DEL FACTOR DE

75mm. 65 mm.

PASO

Kp = Sen (90° y /) Kp1 = Sen (90x5/90)

= 0.7660

Kp2 = Sen (90x 7/90) = 0.9396 Kp3 = Sen (90x 9/9) Kp 

= 1

0.7660  0.9396  1 3

Kp = 0.9019 5.2.4 CÁLCULO DEL FACTOR DE DISTRIBUCIÓN kd 

Sen q / 2  qSen  / 2

A.W.G.



= (360/Z) p = (360/36)2 = 20

q

= z / (2p m) = 36/4x3 = 3

Kd 

Kd 5.2.5

5.2.6

Sen 3 x 20 / 2  3Sen 20 / 2 

= 0.95979

CÁLCULO DEL FACTOR DE ARROLLAMIENTO Ka =

kp kd = 0.9019 x 0.95979

Ka =

0.86563

NÚMERO DE CONDUCTORES EN SERIE POR FASE N

 N espiras / bobina N bobinas / ranura N ranuras  N de fases  N de circuitos en paralelo

N = 14x2x36

= 168

3 x 2 N = 168 5.2.7

CÁLCULO DEL FLUJO MAGNÉTICO  

V 10 8 2.22 fKaN

 

2.20 x10 8 2.22 x 60 x0.86563x168

 =

1’135,734.6

Maxwell

5.3

RECONOCIMIENTO DE LA INDUCCIÓN MAGNÉTICA DE ACUERDO A

LOS

PARÁMETROS

TÉCNICOS

CARACTERÍSTICA 5.3.1. INDUCCIÓN EN LA CORONA. Bc  0.556

 La Hc

Bc  0.556 x

1'135,734.6 16.2 x 2.3

Bc = 16,947.623 Gauss 5.3.2. INDUCCIÓN EN EL ENTREHIERRO Br 

 p DiLa

Br 

1'135,734.6 x 2 15.9 x16.2

Br = 8,818.499 5.3.3.

Gauss.

INDUCCIÓN DEL DIENTE Bd  1.75

 LaAd  z / 2 p 

Bd  1.75 x

1'135,734.6 16.2 x 0.7 36 / 4 

Bd = 19,474.187 Gauss. 5.4

DENSIDAD DE CORRIENTE

DE

LA

PLACA

J 

If a Cp s

J 

47 / 3 2 x3 x 0.8231

J = 5.49 amper / mm2 5.5

CÁLCULO DEL AREA SECCIONAL DE LA RANURA

5.5.1. FACTOR DE UTILIZACIÓN Fu 

Sm Sr

Sm = Nr Cp s =14x2x3x(0.8231 mm)= 69.1404 mm2 Sr 

 r2 a b   h   r   br 2 2 2 

  2  5.2 4  Sr   26.5   2   4 x2 2 2  2  2

Sr = 2

+ 26.5 (5.2 + 2 + 2 ) + 8 2

Sr = 189 .18 mm2 Fu = 69.1404 mm2 189.18 mm2 Fu =

0.36

5.5.2. DENSIDAD DE CARGA LINEAL

Q

Q

zNrI f

Dia 36 x14 x 2 x 47 x 0.159 x 2 3





Q = 27,378.42 A / mt. 5.5.3. CÁLCULO

DE

LA

LONGITUD

MEDIA

DE

UNA

ESPIRA

PARA UN DEVANADO CONCÉNTRICO: Dm = Di + Hm + 4 mm = Dm = 159 + 29 + 4 = 192 mm. Dm = 192 mm. Lm = 2 La + 2fc + 2fnc +

2 Dm y z

Lm = 2 x 162 + 2(75) + 2 (65) + 2 (192)y 36 Lm = 324 + 150 + 130 + 33.49y Lm = 604 + 33.49y Lm1 = 604 + 33.49 (5) = 771.45 = 0.77145 mt Lm2 = 604 + 33.49 (7) = 838.43 = 0.83843 mt. Lm3 = 604 + 33.49 (9) = 905.41 = 0.90541 mt.

5.5.4.

CÁLCULO

DEL PESO DEL CONDUCTOR UTILIZADO

Pc = 26.7 Cp s Lm N a 10-3

Como hay que calcular para cada tipo de bobina, en este Caso: N = 168 = 14, ya que hay 12 grupos. 12 Pc = 26.7 x 3 x 0.8231 x Lm X 14 x 2

3

x 10-3

Pc = 3.1975 Lm Pc1 = 3.1975

x 0.77145 = 2.46671 kg.

Pc2 = 3.1975

x 0.83843 = 2.68087 kg.

Pc3 = 3.1975

x 0.90541 = 2.895048kg.

Pc = Pc1 + Pc2 + Pc3 = 8.042629 kg. Pc = 8.042629 kg. Considerando un 10% adicional, tenemos: Pc = 8.84689 kg. 5.5.5. CÁLCULO DE LOS CABLES DE SALIDA Sn = s Cp a = 0.8231 x 3 x 2 Sn = 4.9386 mm2 Según la tabla 4.5, el cable tipo WS N° 12 AWG sección

igual

a

3.309

mm2;

pero

tiene una

considerando

reserva, tomamos como cable de salida el N° 10 AWG.

una

5.5.6. CÁLCULO DEL NUEVO DEVANADO En los

cálculos del devanado antiguo, observamos

que las indicaciones magnéticas, son muy altas, número de alambre muy

en paralelo muy alto

bajo.

normales

Para

que

estos

recomendados,

y factor de utilización

valores se

deben

se

adecuen

variar

características, tales como el tipo de conexión número de espiras por bobina. 5.5.7. FACTOR DE PASO Kp = 0.9019 5.5.8. FACTOR DE DISTRIBUCIÓN Kd = 0.95979 5.5.9. FACTOR DE ARROLLAMIENTO Ka = 0.86563 5.5.10. NÚMERO DE CONDUCTORES EN SERIE POR FASE Considerando espiras por bobina, tenemos: N = 15 x 2 x 36 3 x 2 N = 180 5.5.11. FLUJO MAGNÉTICO  

220 x10 8 2.22 x 60 x 0.86563 x180

a

los

algunas y el



= 1’060,019 Maxwell

5.5.12. INDUCCIÓN EN LA CORONA Bc = 0.556 x 1’060,019 16.2x2.3 Bc = 15,517.782 Gauss 5.5.13. INDUCCIÓN

EN EL ENTRE - HIERRO

Br = 1’060,019 x 2 15.9 x 16.2 Br = 8,230.60 Gauss 5.5.14. INDUCCIÓN EN EL DIENTE Bd = 1.75 x 1060,019 16.2 x 0.7 x 9 Bd = 18,175.908 Gauss 5.5.15. DENSIDAD DE CORRIENTE Considerando alambres en paralelo, tenemos: J 

J =

47 / 3 2 x3 x0.8231

5.49 A / mm2

5.5.16. FACTOR DE UTILIZACIÓN Sm = 15 x 2 x 3 x 0.8231 mm = 74.079

Sr = 189.18 mm2 Fu = 74.079 189.18 Fu = 0.39 5.5.17. DENSIDAD DE CARGA LINEAL Q

36 x15 x 2 x 471 3  x0.159 x 2

Q = 29,334.02 A/ mt 5.5.18. LONGITUD MEDIA DE UNA ESPIRA Lm1

= 0.77145 mt.

Lm

2

= 0.83843 mt

Lm

3

= 0.90541 mt

5.5.19. PESO DEL CONDUCTOR UTILIZADO En este caso:

N = 180 = 15 12

Pc = 26.7 x 3 x 0.8231 x Lm x 15 x 2 Pc = 3.4259 Lm. Pc1 = 2.6429 Kg Pc2 = 2.87237 kg

3

x 10-3

Pc3 = 3.101844 Kg Pc = 8.617114 kg Considerando un 10% adicional, tenemos: Pc = 9.478825 kg 5.5.20. CABLES DE SALIDA Sn = 0.8231 x 3 x 2 Sn = 4.9386 mm2 Se usará cable N° 10 AWG, tipo WS o flexiplast. De los cálculos anteriores, observamos que los valores

de las inducciones y la densidad

corriente,

el

factor

de

utilización

densidad de la carga lineal se encuentran de

los

nuevo

rangos

establecidos.

devanado

tendrá

Por

lo

las

y

de la

dentro

tanto,

el

siguientes

características: Ranuras por polo

:

9

Bobinas por ranuras

:

2

Bobinas por grupo

:

3

Números de grupo

:

12

Espiras por grupo

:

15

Paso de bobina

:

1-6-8-10

Cable de salida

:

N° 10AWG

Conexión

:

2  / 

Alambre

:

N° 18 AWG

Alambres en paralelo

:

3

Números de salida

:

12

Números de polos

:

4

Clases de aislamiento

:

B

Fecha lado conexión

:

75 mm

Fecha lado no conexión

:

65 mm

5.5.21. PRUEBAS FINALES Se realizan las siguientes pruebas: - Prueba monofásica del estator. - Prueba en vacío. Los

resultados

de

ambas

pruebas

se

muestran

en

protocolo de pruebas adjunto. Asimismo se adjuntan hoja de bobinado, la hoja de cálculo y el

el la

esquema lineal

de conexión del devanado con 6 salidas (Figura 5.1)

5.5.22. CÁLCULO DEL PRECIO DE VENTA a)Costo de materiales El costo de materiales (CM) se muestra en la tabla.

Tabla 5.1 DESCRIPCION DEL ARTICULO

UNIDAD

CANTIDAD

Kg

9.478

UTILIZADO

Alambre Nº 18 AWG Clase B

PRECIO

IMPORTE

UNITARIO

10.0

94.78

Papel nomex, clase B de

Kg

0.5

43.16

21.58

0.15 mm Spaguetty de 2 mm, clase B Spaguetty de 4 mm, clase B Cable tipo WS Nº10 AWG Cinta filamentape 893 de

ml ml ml Ro

6 1 9 0.5

0.7 1.0 0.67 6.0

4.2 1.0 6.03 3.0

3/4 ” Terminales de cobre de 50

Pz

12

0.75

9.0

Amp Soldadura de plata de 1/8 ” Soldadura de estaño de 60 x

Kg kg

0.10 0.10

13.29 12.38

1.329 1.238

40 Lija de fierro Nº 80 Barniz aislante

Pl Gl

1 0.5

0.70 18.30

0.70 9.15

transparente CM: $ 152.007

b) Costo de mano de obra directa CT = 20% de CM CT = $ 30.4014 Precio de venta Considerando: Fm = 1.05 Ft = 1.05 Fg = 1.05 Fb = 0.8 Tenemos: Pv = (152.007 x 1.05 + 30.4014 x 1.05 ) x 1.05 0.8

Pv = $251.3815 5.6.

TIPO DE CONEXIONADO INTERNO DE SU TENSION NOMINAL DE TRABAJO

Para

este

tipo de

motor

de

220/440 V, de

conexión 2

 /, se puede conectar en delta, cuando el voltaje de la línea es igual al voltaje de la fase, en tanto que corriente de cada fase línea

dividida entre

la

es igual a la corriente de la 1.7321.

En vista que los bobinados de cada fase

conducen menos

corriente que los hilos

de la línea, se puede enrollar

los alambres de calibre

más pequeño, y con más espiras,

del

que

se

utiliza

para

los

bobinados

conectados

en

estrella. Cuando deseamos conectar el motor en doble estrella para 220 voltios, sería indispensable cambiar el arreglo de los devanados para formar dos circuitos por fase según la Fig.

Nº 5.2,

en

este caso

la corriente

se dobla

y

asciende hasta 47 amperios, pero como a cada fase tiene dos circuitos, la corriente que pasa por cada devanado es la

misma

que

antes,

es

decir

palabras cuando la corriente

23.5

En

otras

de la línea aumenta en 47

amperios, la corriente de cada fase doble de lo que era antes

Amper.

también

aumenta al

del cambio, esto es: I = Il /

1.732 = 47/1.732 = 27.13 amperios. Ahora como los 2 bobinados de cada fase son idénticos, se divide la corriente de cada fase en proporciones iguales,

y fluye la mitad 23.5 por uno de ellos, y la otra mitad por el otro bobinado. A continuación

se muestran las vistas fotográficas y

láminas del proceso

de rebobinado en motores trifásicos.

 Vista del aislamiento Fig

de las ranuras del estator

N° 4.3

 Vista

de la colocación de bobinas y conexiones Fig.

N° 4.4  Vista

del

bobinado

estatorico

terminado

Fig.

N° 4.5  Vista de la colocación

de las bobinas de un motor

de 700HP de 2500 Voltios Fig. N° 4.6  Vista

de

núcleo

reparación del fierro

del

estator

Fig. N° 4.7

averiado

por

la

CAPÍTULO VI MÉTODO TÉCNICO PARA LA ELABORACIÓN DEL DIAGRAMA CIRCULAR DE LOS MOTORES TRIFÁSICOS

Una

vez concluido

sometido dicha

a

unas

el montaje ,el motor debe de ser

pruebas

para

comprobar

la

calidad

reparación. Después de una reparación, si

proceso de la misma

de

en el

no ha sido modificada la potencia

o

la velocidad del motor, este es sometido a las pruebas de control ya mencionadas : -

Medidas de la resistencia los devanados

de aislamiento de

con respecto a masa y entre los

mismos. -

Medida de la resistencia

de los devanados

-

Prueba de motores

-

las tensiones

con rotor

inducidas

(para los

bobinado).

Prueba de vacío.

Además durante la prueba de vacío, se debe constatar el

buen

funcionamiento

controlando su temperatura

de

los

rodamientos,

y su juego axial.

Si ha sido modificada la potencia o la rotación, es necesario

realizar la prueba

del rotor bloqueado

(De cortocircuito) y con los datos de esta prueba y la de vacío, construir el diagrama circular para determinar

la

eficiencia,

potencia,

factor

deslizamiento,

par

rendimiento. A continuación

de motor

potencia, y

el

se describe la prueba

de rotor bloqueado y la construcción del diagrama circular de Heyland. 6.1

PRUEBA DE ROTOR BLOQUEADO

a) Objetivo Medir los valores de la corriente y el factor de potencia

del

cortocircuito,

motor para

con poder

el

rotor

construir

bloqueado el

en

diagrama

circular.

b) Material -

Una fuente de tensión trifasica de C.A. variable.

-

Un freno mecánico o electromagnético .

-

Un multímetro.

-

Un amperímetro de pinzas.

-

Un vatímetro

c) Procedimiento -

Bloquear el rotor a fin de evitar el arranque.

-

Aplicar al motor una tensión muy débil (5 al 10% de la tensión nominal).

-

Aumentar

la

tensión

hasta

absorbida alcance la corriente

que

la

corriente

nominal. Medir los

valores de tensión (Vcc), corriente (Icc=In) y potencia (Pcc) -

Repetir las mediciones para diferentes posiciones del

rotor.

extremos

de

Es

preciso

Vcc

y

Pcc

determinar y

tomar

la

los

valores

media.

Las

variaciones pueden ser del orden de +5 a 7%. -

Calcular la corriente de corto circuito Icc para tensión nominal aplicando la siguiente relación: Icc= (Vn / Vcc) In

-

Calcular el factor de potencia usando la siguiente fórmula:

Cos cc 

Pcc 3In Vcc

6.2. DIAGRAMA DE HEYLAND a) Objeto Determinar gráficamente las características en carga del motor.

b) Datos Vn

= Tension Nominal

Icc

= Corriente de cortocircuito para la tensión Vn

Io

= Corriente de vacío

 cc

= Angulo de desfasaje de Icc con relación a Vn



0

= Angulo de desfasaje de Io con relación a

Vn

c) Procedimiento Se construye el diagrama de la siguiente manera (Fig N 6-1)  Trazar

dos

ejes

perpendiculares,

en

el

eje

vertical, trazar la tensión nominal Vn.  Trazar las corrientes Io e Icc con sus ángulos  y 

cc

 Unir

, respectivamente con respecto a los

puntos

A

y

B

y

0

Vn.

levantar

una

perpendicular en su punto medio, la cual cortará a la horizontal que pasa por A en el punto O tomando como centro este punto trazar un circulo.  Unir D (Punto de cruce entre el eje horizontal y el circulo ) con A y B. Trazar la recta vertical BJ y dividirla en cien partes iguales, donde J es el punto de cruce con la recta AD.  Prolongar la recta AB hasta el punto arbitrario G desde F (Punto de cruce AB con el eje

horizontal)

bajar una perpendicular hasta H, de modo que se tenga una recta GH horizontal; dividir esta recta en cien partes iguales.

D)

Determinación de las características

Para la corriente nominal In,trazar el vector de está corriente,

siendo

k

el

punto

de

intersección

con

el

circulo. -

Potencias:

trazar

la

recta

vertical

obteniéndose los puntos R(cruce con PB), L

KN,

(cruce

con AB) y M( cruce con la horizontal AO).Luego la potencia en kilovatios viene dada los segmentos

KN

Para la potencia absorbida, MN para las perdidas en el fierro, LM para las perdidas en el cobre, KL para la potencia en el eje (útil o mecánica), medidas a las escala de las corrientes y multiplicadas por 3 Vn. - Rendimiento: uniendo K con F y prolongando hasta cortar GH, se lee directamente en centésimas en la escala de rendimientos también se puede calcular con la siguiente relación :

n

Potencia util KL  Potencia absorvida KN

- Deslizamientos: uniendo K con D , con una recta se lee directamente en centésimas en la escala de deslizamiento Otra forma de hallar el deslizamiento es:  

RL KL

- Par motor: se calcula con la siguiente relación: T 

0.96 KR Vn 1    n

Donde: T = par motor Kg-cm n = Velocidad síncrona RPM - Factor de potencia : se lee directamente el ángulo 

n

y se halla el cos 

n

CAPÍTULO

VII

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPAMIENTO E INSTRUMENTACIÓN EN SALA DE PRUEBAS PARA LA REPARACIÓN DE MOTORES TRIFÁSICOS

En este capítulo describiremos los equipos, instrumentos y transformadores de arranque para motores trifásicos y su uso correcto en la sala de pruebas del taller de reparaciones eléctricas de la empresa. Es de vital importancia el conocimiento de uso de los equipos

para

especialista

tener en

una

pruebas

seguridad de

de

motores

que y

el

ingeniero

transformadores

trifásicos pueda realizar y tener siempre las normas de seguridad para no dañar las maquinas a probar.

El ingeniero o técnico de pruebas debe utilizar todos los instrumentos informe

adecuados

técnico

maquina,

de

tal

de

para

las

manera

tener

fallas que

o

que

presentar

reparaciones

tengamos

un

de

el cada

protocolo

de

pruebas para el archivo técnico. 7.1

AUTOTRANSFORMADOR

TRIFASICO

CON

DERIVACIONES

PARA

PRUEBAS El autotransformador, que tiene un solo, bobinado del cual se derivan tomas del primario y el secundario. Los

autotransformadores

trifásicos

se

construyen

para

bajas relaciones de transformación. En los autotransformadores trifásicos se construyen de 3 o 2 columnas según su modo de conexión y sus derivaciones de las bobinas de cada columna. Esta constituido por 3 de conexión y sus derivaciones de las bobinas que se puede utilizar para probar motores según podemos observar en la Fig. N° 7.1 como trabaja de autotransformador con sus derivaciones en 55, 110, 380 voltios y puede funcionar asociado con el regulador de voltaje trifásico

de 30

KVA, para realizar las diversas pruebas de los motores donde en la prueba, obtenemos alta corriente pero baja tensión , como se usa en las pruebas trifásicas de los estatores cuando le aplicamos en la corriente nominal, pero

de

baja

tensión,

midiendo

con

la

pinza

amperimétrica, y el voltímetro de CA. Este

autotransformador

también

puede

trabajar

como

transformador trifásico porque en la columna interna del

rebobinado se ha arrollado un bobinado primario para que se conexione en estrella según podemos ver en la fig. N° 7.2 Por lo tanto tiene de alta tensión y está constituido por un bobinado primario y uno secundario que tiene varias derivaciones

que

trabajan

según

el

uso

que

podríamos

tener para las pruebas de rotor bloqueado y de vacío, de rotores

bobinados

,

estatores

de

motores

de

media

tensión de 2500 voltios. En

la

Fig.

7.3

podemos

ver

la

descripción

de

los

bobinados de alta tensión como baja tensión, y se observa la

conexión

adecuada

para

la

prueba

de

vacío

de

motores trifásico utilizando el pupitre de pruebas

los y

obtener la medición correcta. Este transformador trifásico, de sala de pruebas para taller pequeño , tiene las siguientes características: MARCA

: FARELSA

KVA

: 100

VOLTIOS

: 462, 453, 440, 428, 414 220V.

AMPERIOS

: 131.22 262.43

NORMA

: ITINTEC

FRECUENCIA

: 60 Hz.

GRUPO

: D - Y 5

Ecc

: 4.7%

FASES

: 3

Este tipo de autotransformador es de aislamiento seco y sus bobinados se encuentran sin conductos. Es necesario aumentar

la

superficie

exterior

que

se

encuentra

en

contacto con el aire. El aire caliente se enfría al quedar en contacto con la caja de transformador y facilitar la radiación del calor. En Un taller mediano, como el que vamos a realizar,

es

necesario

de

hacer

esto

porque

tenemos

un

regulador

tensión de 100 KVA y asociado con un autotransformador trifásico

en

conexión

delta

abierto,

podemos

realizar

todas las pruebas para maquinas de gran potencia. 7.1.1 AUTOTRANSFORMADOR TRIFÁSICO DE ARRANQUE DE MOTORES Siempre

será

necesario

arrancar

un

motor

por

autotransformador debido a la alta corriente de arranque del

motor

de

inducción,

para

esto

le

aplicamos

una

tensión regulada del regulador trifásico con el tornillo sin

fin,

al

autotransformador

para

que

vaya

girando

paulatinamente el motor, la corriente que soporta sea por el autotransformador, hasta el momento de arranque cuando tome su corriente de vacío normal. En el Capítulo VIII se muestran los protocolos de pruebas diversos para cada tipo de motor trifásico. A

continuación

tenemos

la

descripción

de

un

transformador trifásico para arranque de motores de:

auto-

Potencia

: 180 HP

Voltaje

: 440 voltios

Tipo

: AN

Grupo de conexión

: Delta abierto

Fases

: trifásico

Frecuencia

: 60 Hz.

Altitud

: 1000 m.s.n.m.

Núcleo

: 70x120 mm.

En la hoja de bobinados formato N° 7.1 tenemos la forma de construcción y fabricación. En la Figura N° 7.4 podemos ver las especificaciones del núcleo. En la Figura N° 7.5 podemos ver los bobinados de cada columna y el molde de las bobinas . En

la

Figura



7.6

podemos

ver

los

tapas

de

los

monofásicos

que

bobinados y el montaje. 7.1.2 REGULADOR DE VOLTAJE DESDE CERO VARIAC Estos

aparatos

son

autotransformadores

pueden recibir desde 120v, y entregar desde cero a 140v, también tenemos de 220 voltios y entrega de cero hasta 240 voltios, tenemos comúnmente de 1KVA y de 3KVA. Pero por medio mecánico se acoplan para regular en sistema de tres

fases desde 0 a 242v. o sea, su capacidad debe ser

de magnitud, que permita en este caso, se puedan probar transformadores de tamaños grandes, cuando el variac es trifásico.

El regulador, es como se dijo desde un principio, un autotransformador en forma circular, que permite que un cepillo o carbón pueda deslizarse por cada una de las espiras que forman el devanado de dicho transformador de prueba, lo cual se manifiesta, por un exceso de corriente que toma en el momento en el que empieza a girar el volante regulador. Como se comprende los instrumentos no se dañan por el hecho de aplicar la línea de prueba en forma lenta, pues si el voltaje pleno lo aplicamos con solo un interruptor, los aparatos se descalibran y pronto se dañan. Se utilizan generalmente para realizar las pruebas de relación monofásicos.

de

transformación

en

transformadores

También

en

pruebas

de

voltaje

aplicado,

cuando

se

conectan conjuntamente con el transformador de potencial. Se

le

aplica

una

tensión

paulatinamente

desde

variac

hasta llegar hasta la medición adecuada de acuerdo al diseño y probar el aislamiento entre los bobinados de alta

tensión

y

baja

tensión

y

viceversa,

en

los

transformadores de media tensión trifásicos (10KV).

7.2 REGULADOR TRIFASICO DE INDUCCION Es un motor de rotor bobinado, en el cual se ha bloqueado al rotor impidiendo su rotación por la influencia del par, producido por la relación entre la corriente en el secundario y el campo magnético giratorio. Este regulador puede construirse de 2 o 4 polos, cuando mayor es el ángulo mecánico que corresponde a 180 grados eléctricos

y más fácil el ajuste de tensión.

En la práctica cuando el regulador es de media potencia, tenemos que conectar a un transformador trifásico para realizar las pruebas en los motores. Ventajas respecto al auto transformador 1) Tensión

constante

de

fase

variable

cuyo

módulo

presenta una variación continua. 2) Para un desfasaje entre el primario y secundario no varia.

3) Su control eléctrico es sencillo. Desventajas 1) Se

requiere

un

mecanismo

de

subjección

(Tornillo

sinfín), la puede requerir de un pequeño motor primo (motor shunt). 2) Tiene un entrehierro que origina una regulación mas pobre. 7.3 GRAWLLER PARA MEDICION

DE BOBINAS DE A.T. (Alta

Tensión) Este grawller tiene un yugo en forma circular sólida de fierro silicoso, que se levanta cada vez que se desea probar

una bobina de barras o platina de cobre, estas

bobinas se colocan dentro del equipo durante 30 seg. Para probar

la

tensión

inducida

y

detectar

cortocircuitos

entre espiras. Según podemos ver en la Fig. N° 7.7 Para este tipo de bobina en un motor de 4000 voltios de tensión nominal y de 700 HP y conexión Y/Y. Las características del Growller son: - Tensión (V)

220 voltios (VAC)

- Frecuencia (f)

60 Hz.

Este

tipo

fabricación

de

growller

tiene

un

según

bobinado

núcleo de fierro silicoso.

sus de

características alambre

esmaltado

de y

Las bobinas de pruebas de platina de cobre y son de dimensiones en cms. Y se colocan internamente para probar la tensión con un voltímetro de C.A.

Considerando que la bobina va a trabajar con una tensión adecuada en la conexión del estator, según el cálculo de tensión de trabajo para cada bobina en este caso para este motor la bobina tiene una dimensión de 36 cm. De largo y una platina de cobre de 2,35 x 7 cms. y tiene tensión inducida de 45 voltios a una frecuencia de 60 Hz. 7.4. COMPROBADOR DE ARMADURAS Y PARA ESTATORES GRANDES Ningún taller de rebobinados deberá encontrarse sin un grawller del tipo que se muestra en la fig. N° 7.8. Pues su uso es universal. Otro tipo de comprobadores que están destinados especialmente a las pruebas de armaduras pero

que

también

se

pueden

emplear

en

la

prueba

de

armaduras y estatores, se ven en las ilustraciones “A” y “B” de la fig. N° 7.9. El primero se compone de una bobina enrollada sobre un núcleo laminado y sostenida por un mango. La conexión de la pieza se hace con un cable largo que conecta a la línea de C.A. En la fig. “B” es al de un comprobador algo similar al anterior, pero que tiene dos núcleos y bobina en forma de “V” los cuales se pueden ajustar para conformar al tamaño de la armadura que esta bajo prueba. Puede colocarse sobre una mesa, de tal manera que se pueda colocar sobre”V” abierta la armadura, pero para las armaduras grandes o estatores se invierte sobre la pieza,

para hacer

las pruebas, cambiándose de un punto otro

según sea necesario, la comprobación de un estator grande se muestra en la fig. N° 7.10.

7.5 CONSTRUCCION Y APLICACIÓN DE LA ARMADURA DE PRUEBAS Un método sencillo para determinar la dirección rotativa de

un

motor,

después

de

que

se

ha

determinado

la

construcción del bobinado fijo, es de probar la máquina con una armadura de pruebas como la que se muestra en la Fig. N° 7.11. Esta armadura consta de 2 discos de fibra de 6 mm. De grueso y 6 cm. De diámetro. Ambos discos tienen ocho perforaciones equidistantes muy cerca de la orilla y una perforación adicional en sus centros. Se introducen los extremos de ocho pedazos de alambre de cobre desnudo del N° 10 en los agujeros, tal como se muestra. Y así tenemos una armadura que se asemeja a una jaula redonda.

En

seguida

se

enreda

alambre

de

cobre

galvanizado del N° 20 alrededor de los extremos de los alambres

de

cobre



10,

se

traspasan

los

discos

de

fibra. El alambre del N°20 AWG debe soldarse cuidadosamente en cada uno de los alambres de N° 10 AWG. Para probar núcleos estacionarios, de mayor tamaño con esta

se

detiene

dentro

del

moviendo alrededor de aquel.

núcleo,

cerca

del

hierro

Las armaduras de pruebas es sumamente útil para efectuar exactas y rápidas

medidas del sentido de rotación al

trabajar en construcción de bobinados del estator.

7.6

INSTRUMENTOS

Y

EQUIPOS

UTILIZADOS

DURANTE

LA

REPARACIÓN La secuencia de trabajos ejecutados durante el proceso de reparación de los motores asincrónicos, y en general las máquinas eléctricas, se exponen en la Fig. Nº 7.12. En ella también se indican los trabajos que corresponden a las diferentes secciones: salas de pruebas, mecánica, cálculos

y bobinados .

Para un mejor control utilizan muestran Cuando

se

devanado

y seguimiento de los trabajos se

los protocolos de pruebas los cuales

se

en los formatos adecuados. repara

un

estatorico

componentes averiados

motor, o

aparte

rotórico,

del se

rebobinado deben

del

corregir

tales como:

- Reparar el núcleo magnético. - Metalizar o cambiar de eje. - Embocinar las tapas laterales. - Cambiar ventilador o bornera. - Balancear dinámicamente el rotor. - Reconstruir la jaula de ardilla. Para

llevar

a

cabo

la

reparación

de

los

motores

eléctricos asincronos y en general de cualquier máquina eléctrica las empresas dedicadas a estas actividades de reparación y fabricación deben contar con los equipos e instrumentos:

7.6.1. PARA LA CARGA Y DESCARGA -

Grúa puente

-

Tecle

-

Montacarga

7.6.2 PARA LAS PRUEBAS ELÉCTRICAS -

Tablero de pruebas.

-

Fuente

de

voltaje

de

corriente

alterna

trifásica

variable. -

Fuente de voltaje de C.A : monofásica .

-

Probador dieléctrico de alta tensión.

-

Megohmetros.

-

Multímetros.

-

Probador de resistencias puente de wheastone.

-

Amperímetros.

-

Termómetros.

-

Probador de inducción (Grawller).

-

Tacómetro.

-

Brújula.

7.6.3. PARA REPARAR LOS DEVANADOS. -

Máquina

de

bobinado,

para

arrollamiento

manual

o

mecanizado de los devanados. -

Equipo

para

colocar

bandajes

en

los

devanados

de

rotores bobinados. -

Máquina de balanceo dinámico de rotores.

-

Cámara

(Horno)

de

secado,

para

secar

los

devanados

antes y después del barnizado. -

Cizalla de palanca, para cortar papeles aislantes.

-

Hacha de fibra, para apretar los conductores en la ranura durante el bobinado.

-

Lámina de fibra, por colocar y tender en la ranura los lados de bobinas.

-

Lengua de fibra de vidrio para eliminar intersecciones de conductores de ranura.

-

Llaves

para

doblar

conductores

rígidos

de

cobre

(varillas). -

Empujadores para sacar las cuñas de las ranuras.

-

Además,

cada

bobinador

debe

tener

unos

ganchos

de

cable para hacer pasar la cinta, pinzas para pelar el aislamiento tenazas,

de

cables,

tijeras,

martillo

reglas,

de

soldador

goma,

punzón,

eléctrico

o

soplete, etc. 7.6.4. PARA LAS REPARACIONES MECÁNICAS -

Máquina para trabajar metales (torno)

-

Máquina de soldar.

-

Equipo de soldadura autógena.

-

Compresora de aire.

-

Taladros de banco portátiles.

-

Esmeriles de banco portátiles.

-

Prensa Hidráulica.

-

Herramientas de uso manual: Destornilladores, llaves de

boca

y

corona,

alicates

juego de dados, escuadras, etc.

y

martillos

mecánicos,

-

Extractores,

casquillos,

herramientas

hidráulicas

y

calentadores de inducción para el montaje y desmontaje de rodamientos y coples. 7.7. EQUIPOS E INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 7.7.1. MICRÓMETRO Este instrumento se utiliza para medir los diámetros de los alambres esmaltados, en caso de que el alambre tenga forro o esmalte se remueve el aislamiento en la punta y se mide únicamente el alambre desnudo. Cuando se desea conocer el diámetro de un alambre en milímetros (mm). Se emplea un micrómetro, como se muestra en la Fig. Nº 7.13 o se consulta a la tabla de alambres, en la cual se indica el número de alambres en la escala determinada, además proporciona el diámetro

en mm. Y

otros datos importantes. 7.7.2. TACOMETRO Se

emplean

para

medir

la

velocidad

y

debe

realizarse

cuando el motor se encuentra en plena marcha. Mide

instantáneamente

el

número

de

revoluciones

por

minuto (RPM). Podemos

ver

abertura

figura

cónica

motor,

existen

medir

la



que

tienen

también

velocidad

7.14

la en

punta su

tacómetros del

motor

se

apoya

extremo

el

en

eje

electrónicos, se

debe

la del

para

colocar

horizontalmente y nivelado con el eje de la máquina, no se debe exagerar la presión al momento de efectuar la medición. 7.7.3. EL MEGOHMETRO El megohmetro es un instrumento que mide directamente en la escala el valor de la resistencia de aislamiento. Se conecta directamente a los dos puntos que desea medir, y girando la manivela, se lee en la escala el valor de resistencia de aislamiento. La elevada resistencia de los materiales impide el paso de

la

corriente

eléctrica. Esto

se

aprovecha

para

transportar la energía eléctrica por conductores y en diversas

canalizaciones.

corriente

pasa

través

de

Sin ellos

embargo y

es

una

pequeña

necesario

medir

continuamente el valor de esta resistencia para saber en que estado esta el aislamiento. Se indica resistencia baja habrá que cambiar el conductor o la máquina eléctrica. Podemos ver en la fig. Nº7.15 la medición con el megohmetro. 7.7.4. PINZA AMPERIMETRICA Constituye un transformador cuyo primario es el conductor abrazado

y

el

secundario

se

encuentra

dentro

de

la

cubierta del instrumento conjuntamente con el dispositivo medidor. Para mayor flexibilidad algunas pinzas han sido diseñadas para medir adicionalmente voltios y ohmios. Este

instrumento

esta

provisto

de

un

núcleo

de

chapa

magnética en forma apropiada, el cual se abre y abraza el conductor de corriente y lo acopla inductivamente, según podemos ver en la Fig. Nº 7.16 Hay diversas modelos

de acuerdo a sus capacidades de

medición, tienen doble aislamiento y se operan mediante gatillo. Pueden tomar mediciones de hasta 1000 amperios y tenemos para corriente alterna y continua. 7.8. MÁQUINAS PARA LA REPARACIÓN DE MOTORES ELÉCTRICOS

7.8.1. CORTADORAS DE PAPEL AISLANTE El material como papel pescado, nomex, mylar , etc. Se corta generalmente en los talleres chicos con tijera de

sastre comunes o con cuchillas arregladas a escuadra con una tabla. Estos

aparatos

talleres

sin

grandes,

rapidez

en

el

embargo

debido

trabajo

a y

no que

los

son se

prácticos hace

cortes

en

los

necesario

mas

son

de

mayores

dimensiones. En

estos

casos

se

usa

la

cortadora

especial

.

Este

aparato puede cortar tiras de material aislante hasta de 91 cm. De largo y hojas de 63.5 cm. De ancho. Este aparato tiene una cuchilla que se mueve con el pedal dejando

así

las

dos

manos

libres

para

el

manejo

del

material . Tanto en la parte de atrás como en la del frente de las cuchillas encuentran unas escalas y guías para

medir

el

corte

deseado

y

para

facilitar

las

operaciones. 7.8.2. HORNO ELÉCTRICO Es un equipo que se utiliza para secar los estatores durante un par de horas a una temperatura de 104 °C. Los estatores se le aplican barniz con un recipiente en posición vertical , de tal manera que se deje escurrir el barniz luego se coloca en el horno a una temperatura de 90 a 104 °C, dejándolo en el horno. En

la

parte

eléctricas

interna

para

8000

y

techo

watt,

se

colocan

seleccionando

resistencias su

tipo

de

conexión . En la Fig. Nº 7.17 podemos ver el horno. En la

parte interna del horno se coloca un ventilador que será accionado

por un motor eléctrico monofásico, también

debe tener un tablero de control automático por

contactores y pulsadores para desconectarse después de un tiempo deberá tener termostato.

7.8.3. BALANCEO DINÁMICO DE UN ROTOR DE MÁQUINA ELÉCTRICA Las máquinas eléctricas rotativas de cierta potencia o de débil potencia, pero que giran a gran velocidad, deben tener su rotor perfectamente balanceado, a fin de evitar vibraciones perjudiciales para la buena marcha y para la conservación Las

de los aislantes.

máquinas

balanceadas;

nuevas

pero

se

después

encuentran de

una

perfectamente

reparación,

de

una

modificación o de un desmontaje, se pueden observar, a la puesta en marcha, vibraciones desconocidas previamente. Generalmente después

de

son la

debidas

a

reparación.

un

mal

Es

balanceo

del

indispensable

rotor

entonces

0proceder a un nuevo balanceo. Se trata aquí del balanceo dinámico, puesto que nos encontramos en presencia de un cilindro y no de un disco de débil espesor. El

método

descrito

a

continuación

permite

obtener

un

resultado preciso, utilizando una máquina especial. Máquina para el balanceo dinámico de rotores Para el balanceo dinámico es conveniente utilizar una máquina de resonancia, tal como la que se muestra en la figura

7.18

esta

siguientes partes:

máquina

esta

constituida

por

las

-

Dos apoyos

-

Placas de apoyo (9).

-

Cabezas de equilibrio.

-

Indicador de aguja (3).

-

Motor de accionamiento (5).

-

Acoplamiento (4).

soldados (1).

Las cabezas de equilibrio están constituidas por : Rodamientos (8), segmentos (6). Las

cabezas

pueden

sujetarse

inmovilmente

mediante

tornillos (7), o pueden balancear libremente sobre los segmentos. El rotor al balancear (2) empieza a girar impulsado por el motor de accionamiento (5); los cuales se encuentran unidos mediante el acoplamiento (4). PROCEDIMIENTO El

balanceo

dinámico

de

los

rotores

comprende

dos

operaciones: -

Medición de valor inicial de vibración que brinda una idea acerca del desequilibrio de las masas del rotor.

-

Determinación del punto de instalación y de la masa de la carga de equilibrio para uno de los extremos del rotor.

-

Determinación del punto de instalación y de la masa de la carga de equilibrio para uno de los extremos del rotor. Durante la primera operación, las cabezas de la

maquina son sujetadas mediante los tornillos. El rotor se

hace

girar

mediante

el

motor

de

accionamiento,

desconociéndose el acoplamiento y es liberada de una de las cabezas de la máquina. La cabeza liberada se balancea bajo la acción de la fuerza centrifuga del desequilibrio medir

la

radialmente

amplitud

de

la

dirigida,

lo

fluctuación

que de

permite

la

cabeza

mediante el indicador de aguja lo mismo se realiza para la segunda cabeza. La segunda operación se efectúa al utilizar el llamado método de “rodeo de la carga”. La periferia de ambos lados del rotor se divide en seis partes iguales; en cada

punto

se

sujeta

consecutivamente

una

carga

de

prueba como la que se debe ser inferior con respecto al desequilibrio.

Luego,

utilizando

el

procedimiento

ya

descrito, se miden las fluctuaciones de la cabeza para cada exposición de la carga. Entonces, aquel punto en el cual la amplitud de fluctuaciones es mínima, será el lugar

más

ventajoso

para

colocar

la

carga.

Una

vez

terminado el balanceo de un lado del rotor del mismo modo se balancea el segundo lado. Una vez terminado el balanceo del rotor, las cargas escaladas

sobre

rígidamente,

el

mismo

mediante

provisionalmente,

tornillos

y

soldadura

se

fijan

y

estas

cargas no están bien fijadas, durante el funcionamiento de la máquina puede separase del rotor, provocando una avería o un accidente.

CAPÍTULO VIII EXPERIMENTACIÓN PRACTICA Y FALLAS EN ESTATORES TRIFASICOS Cuando

un

motor

es

recepcionado

para

reparación, lo primero que se hace es registrar,

su

en el

protocolo de pruebas antes mencionado (formatos 8.1,8.2), lo siguiente:  Las características de placa, donde se especifican la marca, el número de serie, tipo, potencia, tensión, corriente, velocidad, factor de servicio, factor de potencia,

frame,

aislamiento, etc.

frecuencia,

conexión,

clase

de

 El estado en que se encuentra las diferentes partes tales como: tapas (escudos), caja de bornes, fundas, (Tapas

del

ventilador

externo),ventilador,

soportes,

aletas, eje, placa de datos, etc. Una vez concluida con estas observaciones

externas, se

procede ha realizar las pruebas de recepción con el fin de

determinar

las

averías,

trabajos de reparación

así

como

para

definir

los

ejecutar.

Las pruebas que se realizan, con el motor armado, son las siguientes: 8.1 MEDICIÓN DE AISLAMIENTO. a) Objetivo: Determinar posibles contactos de los devanados a masa, o cortocircuitos entre devanados, tanto del estator como del rotor (En motores de rotor bobinado). b) Material: Megóhmetro de 500, 1000 o 2500 voltios de corriente continua (V.D.C.), en función de la tensión del motor. c) Procedimiento:  El estator y el rotor deben de estar desenergizados.  Limpiar

los

terminales

del

estator

y

anillos

del

rotor.  Tener un buen contacto

a masa en el estator y rotor.

 Comprobar el buen estado del Megóhmetro. Para ello el instrumento

se

coloca

en

posición

horizontal,

los

bornes se cortocircuitan, se acciona y se comprueba la coincidencia de la aguja con el índice cero de la escala, luego permaneciendo los bornes desconectados, se verifica la coincidencia de la aguja con el índice de infinito(  ).  Para

medir

la

resistencia

de

aislamiento

de

los

devanados con respecto a masa, conectar el cable de un borne del Megóhmetro otro

borne

a

la

al borne del devanado, y del masa

del

motor.

Al

medir

la

resistencia de aislamiento entre fases, los bornes se conectan a los terminales de los devanados.  Registrar las medidas en el protocolo de prueba.  El valor mínimo de la resistencia de aislamiento, en megaohm (M), debe ser: R = (1+0.001 V) Donde: R

:

resistencia mínima de aislamiento.

V

:

tensión nominal del motor.

 Para motores de rotor bobinado, se deben medir también las

resistencias

rotórico

y

masa,

de

aislamiento

devanados

entre:

estatórico

portacarbones y masa, y portacarbones.

y

devanado rotóricos,

8.2

PRUEBA EN MESA DE TRABAJO DE LA PRUEBA MONOFÁSICA DINÁMICA EN EL ESTATOR.

8.2.1 MEDIDA DE RESISTENCIA DE LOS DEVANADOS. La medida de la resistencia de los devanados o sus elementos se pueden realizar con un ohmímetro de lectura directa o con un puente universal de resistencia. a) Objetivo: Detectar

cortocircuitos

entre

espiras

de

la

misma

fase, o interrupciones en los devanados. b) Material: Un probador de resistencia “ puente wheatstone”. c) Procedimiento: -

Conectar el devanado a prueba en forma paralela al puente

wheatstone, en la escala mínima conveniente.

-

Regular la perilla del instrumento en cero.

-

Efectuar la medición de la resistencia entre cada

par

de fases en el estator, o entre anillos en el rotor. -

Registrar las medidas en el protocolo de pruebas.

8.2.2 PRUEBA EN VACÍO: a) objetivo: Determinar, la tensión

y frecuencia nominales, las

características de vacío que trae el motor, corriente

(Io), potencia (Po), y factor de potencia (Cos ); Así mismo, determinar el grado de saturación

del núcleo

magnético, tomando los valores de corriente al hacer variar la tensión

entre el 50 y 110% de su valor

nominal, para obtener la curva de saturación. b) Material:  Una fuente de alimentación de C.A

trifásico variable.

 Un Multímetro.  Un Vatímetro.  Un Amperímetro de pinza.  Un Tacómetro. c) Procedimiento:  Poner

en

marcha

el

motor,

a

tensión

y

frecuencia

nomínales , y dejar funcionar durante cinco minutos.  Tomar los valores de tensión (V0, corriente (Io) y potencia (Po).  Medir con el tacómetro la velocidad (RPM).  Comprobar que el calentamiento del estator y las tapas (escudos).  Registrar las medidas en el protocolo de pruebas.  Calcular

el

factor

de

potencia

con

la

siguiente

formula: Cos 

P 3. I .V

Para un motor de construcción normal, la

corriente en

vacío es del orden de 20 a 40% la corriente

nominal.

Un motor que tiene una gran corriente vacío, debido a una fuerte

inducción,

es

más

estable;

pero

su

factor

de

potencia en más bajo. 8.2.3 Prueba de tensiones

inducidas.

a) Objetivo: Comprobar

las

tensiones

nominales,

tanto

del

estator,

como del rotor, en los motores del rotor bobinado. b) Material:  Una fuente de voltaje de C.A.

trifásica variable.

 Un multímetro.  Un amperímetro de pinza. c) Procedimiento:  Levantar las escobillas de los anillos.  Conectar el estator a tensión

y frecuencia

nominales.  Tomar los valores de la tensión entre bornes y de corrientes de línea del estator.  Tomar los valores de las tensiones

inducidas en los

bornes del devanado del rotor.  Registrar las medidas en el protocolo de pruebas.  Si

existe

algún

defecto

en

los

tensiones inducidas en el rotor serán los que se indican

devanados,

las

diferentes a

en la placa de características.

Las

mediciones

de

la

resistencia

de

aislamiento,

resistencia de los devanados Y de la prueba en vacío son comunes para los motores de jaula de ardilla y para los de

rotor

bobinado

(de

anillos

rozantes).

Para

éstos

último, en la prueba de vacío, se debe cortocircuitar los bornes del devanado rotórico. 8.2.4 DESMONTAJE ELECTROMECANICO: Una vez finalizadas la pruebas de recepción, el motor enviado a la sección

de mecánica para su desmontaje.

Antes de desmontar el motor con

todas

adecuados

las

es

a reparar, se debe de contar

herramientas,

equipos

necesarios

y

que se van a utilizar, a fin de facilitar el

trabajo. A continuación se hace una descripción de la secuencia de

procedimientos

fundamentales

de

ejecución

de

las

operaciones

del desmontaje de los electromotores de

estructura

muy

conocida

en

Delcrosa),

cuya nomenclatura

nuestro

medio

(marca

de partes se muestra en la

Fig. N° 8.1. Los procedimientos que se describen, pueden aplicarse prácticamente

para la mayoría de los motores

que se fabrican en la actualidad, y para los fabricados anteriormente. El desmontaje de la mayoría de los motores comienza con el desmontaje

de la polea

o cople del eje, utilizando

extractores: manuales, dotados de una amplia variedad de brazos

desmontables y de diversos tamaños.

Una vez desmontado poleas operaciones

o coples, el resto de las

de desmontaje se lleva a cabo

en el orden

indicado a continuación (ver Fig.N° 8.1): -

Marcar el escudo (tapa)

del lado de acoplamiento L.A.

y su correspondiente lado de la carcasa, con un ligero golpe de punzón, y con dos golpes el escudo y carcasa del

lado

realiza

opuesto para

dispongan

al

que,

acoplamiento al

exactamente

ser de

de

L.O.A..

nuevo

igual

Esto

se

montados,

manera

se

como

se

Sólo para los tamaños NV 180-200, sacar el anillo

V-

recepcionó. -

Ring del lado de acoplamiento L.A. -

Sacar

la

tapa

exterior

aflojando

los

pernos

tamaños

NV-225

al

de

rodamiento

hexagonales 315,

sale

con

L.A.

(32). el

(33),

Sólo

anillo

para sello

exterior (31). -

Sacar

el

escudo

hexagonales

(2).

L.A Este

(1),

aflojando

escudo

tiene

los dos

pernos agujeros

roscados de extracción. -

Sacar

la

tapa

del

ventilador

(20),

aflojando

los

pernos hexagonales (10). -

Sacar los pernos distanciadores (7).

-

Sacar el escudo del extremo del eje

L.O.A. (6), dando un golpe en el

de salida. Sale de la carcasa del

estator junto con el eje rotor (5) y el ventilador (11). -

Sacar

el

ventilador

(11),

aflojando

el

socket (15) y la chaveta ventilador (16).

prisionero

-

Sólo para los tamaño

NV 180-200, sacar el anillo V

Ring L.O.A. -

Sacar

la

tapa

exterior

de

rodamiento

L.O.A

aflojando los pernos hexagonales (13). Sólo tamaños

(14),

para los

NV 225 al 315 , sale con el anillo sello

interior (17). -

Sacar escudo L.O.A. (6) del eje rotor (5).

-

Sólo para los tamaños NV 225 al 315, sacar el seguro media luna (18) y la tuerca válvula

-

de grasa (28).

Sacar el rodamiento L.O.A (21) con la ayuda de un extractor

y

la

tapa

interior

de

rodamiento

al

315,

L.O.A

(22). -

Sólo

para

los

prisionero

tamaños

Nv

225

aflojar

el

socket (29) y sacar el anillo válvula de

grasa (28). -

sacar el rodamiento extractor

L.A (26)

con la ayuda de un

y la tapa interior

de rodamiento L.A.

(34).

Al hacer el desmontaje de un bobinado,

primero

contactores

se

motor Asíncrono

desmonta

la

(rozantes) y se quitan

tapa

de

de

los

devanados,

los

puente de escobillas, ventilador otro

anillos

las escobillas .

El desmontaje se efectúa de tal modo que se deterioro

de rotor

anillos

evite el

contactores,

rodamientos o cualquier

elemento que se encuentre en buen estado.

Todos los elementos y piezas en motores

desmontados

deben

de

buen estado

conservarse

de los para

ser

reutilizados.

8.2.5 REVISIÓN ELECTROMECÁNICA: Concluido

el

desmontaje,

en

la

misma

sección

de

mecánica, se procede al limpiado y lavado de todas las partes; luego, para determinar los defectos de la parte mecánica, se revisan el estado de los accesorios tales como: tapas, funda, rodamientos, eje, anillos rozantes, escobillas,

ventilador,

cople,

pernos,

chavetas,

etc.;

así mismo, se revisa el ajuste de los rodamientos con respecto

al

eje

y

con

respecto

a

sus

respectivos

alojamientos (asientos). Para completar con el diagnóstico de defectos de la parte eléctrica,

en

la

sala

siguientes mediciones

de

pruebas,

se

realizan

las

y pruebas por partes:

-

Medida de la

-

Medida de la resistencia de los devanados .

-

Prueba monofásica del estator o del rotor.

-

Prueba del núcleo magnético.

-

Prueba de la jaula de ardilla.

resistencia de aislamiento

A continuación solamente se describe

el procedimiento de

ejecución de las tres últimas pruebas

ya que para la

medición a la resistencia de aislamiento y de devanados

se procede en forma

similar al descrito en los apartados

anteriores. 8.2.6 PRUEBA MONOFÁSICA DE ESTATOR O DEL ROTOR. La prueba monofásica del rotor

se realiza para los

motores de rotor bobinado, y el procedimiento

es

similar a la prueba monofásica del estator que se va a describir. a)

Objetivo:

Detectar

posibles

cortocircuitos

entre

fases

o

entre espiras, y verificar la polaridad y el número de polos de los devanados. b)

Material:

 Una

fuente

de

voltaje

de

C.A.

trifásica

variable.  Un multímetro  Un amperímetro de pinza.  Una brújula. c) -

Procedimiento: Aplicar tensión reducida a las fases 1 y 2, de tal manera que circule la corriente nominal del motor.

-

Tomar los valores de tensión

-

Acercar

la

desplazarlo

brújula a

lo

largo

al de

y de corriente. núcleo toda

la

magnético, superficie

interna y observar y el movimiento de la aguja magnética. Sí la aguja

se invierte sucesivamente,

la conexión a las fases en correcta y no existe cortocircuito. -

Registrar los valores de tensión, corriente y el número

de

polos

en

el

protocolo

de

pruebas

correspondientes. -

Aplicar tensión reducida a las fases 2 y 3 y luego a

las

fases

3

y

1,

siguiendo

el

mismo

procedimiento anterior. -

Comparar

los valores de tensión

y corrientes

medidos. Sí las corrientes son significativamente por

ende

las

tensiones,

desiguales, y

significa

que

existe

cortocircuito. 8.3

PRUEBA DEL FIERRO APLICADO UNA INDUCCIÓN

MAGNÉTICA,

CÁLCULOS

CORRIENTE,

PARA

LA

APLICACIÓN

DE

LA

FENOMENO DE SATURACION MAGNÉTICA. a) Objetivo: Comprobar experimentalmente el buen aislamiento de las chapas que conforman el núcleo magnético. b) Material:  Una fuente de tensión  Un multímetro.

de C.A. variable.

 Un amperímetro de pinza.  Un termómetro de mercurio o digital.  Cables de sección adecuada. c) Procedimientos  Tomar

las

medidas

de

la

longitud

activa

La

y

altura de corona Hc del núcleo magnético.  Calcular la sección del núcleo S con los datos medidos y un factor de apilamiento Fa, que varía 0.9 a 0.96: S = La .Hc.Fa  Asumir

una

inducción

Bc

de

prueba,

como

la

inducción de trabajo en la corona del núcleo. De acuerdo al tamaño del motor, esta inducción puede estar comprendida entre 14,000 y 20,000 Gauss.  Asumir un número n de vueltas (espiras) de prueba.  Con los datos calculados y asumidos anteriormente, calcular la tensión inducida de acuerdo de acuerdo a la siguiente fórmula: E = 4.44 x f x n x Bc x S x 10-8 F : Frecuencia (Hz) N : N° de espiras. Bc:

Inducción magnética en la corona

S :

Sección del núcleo (cm2).

(Gauss).

 Con el cable dar las ne vueltas asumidas alrededor del núcleo magnético del estator, y aplicar la tensión

calculada.

 Dejar conectado durante 10 minutos aproximadamente  Comprobar físicamente, con la palma de la mano, el calentamiento

producido

en

el

núcleo.

Si

las

chapas del núcleo se encuentran bien aisladas, Se tendrán un calentamiento normal y homogéneo, de lo contrario se tendrá un calentamiento anormal que no se podrá soportar.  Marcar

las

zonas

que

presentan

calentamiento

excesivo, las cuales deberán ser reparadas.  Medir la temperatura final °C. 8.3.1 PRUEBA DE LA JAULA DE ARDILLA: a)

Objetivo: Comprobar experimentalmente si las barras que conforman

la

jaula

de

ardilla

del

rotor

encuentran en buen estado. b)

Materiales: -

Una fuente de tensión de C.A. monofásica.

-

Un probador de inducción (Grawller).

-

Una hoja de sierra.

se

c)

Procedimiento: -

Colocar el

el

rotor

probador

de

tal

de

manera

inducción que

el

sobre

circuito

magnético del probador se cierre a través del núcleo magnético del rotor. -

Aplicar la tensión al probador de inducción.

-

Colocar la hoja de sierra, en forma paralela, sobre cada una de las barras de la jaula de ardilla.

-

Si la hoja de sierra vibra cuando está sobre la barra, ésta se encuentra en buen estado, de lo contrario, se encuentra abierta.

8.4

PRUEBA

PREVIA APLICANDO TENSIÓN TRIFÁSICA REGULADA

APLICÁNDOLE UNA CORRIENTE NOMINAL DEL MOTOR. Después de realizados el proceso de rebobinado en el taller

y

realizar

las

conexiones

internas

del

motor, se procede a colocar los números de salidas de

los

cables

ya

sea

en

bornera

exterior, hay que hacer las conexiones

o

hacia

el

de acuerdo

al cálculo del ingeniero calculista. Según el voltaje que va a trabajar para

220, 380º 440 voltios.

el motor ya sea

Concluido el nuevo devanado del motor que se esta reparando, este es sometido a diferentes pruebas, con el objeto de detectar posibles, defectos a masa interrupciones

cortocircuitos

o

inversiones

de

polaridad. Las pruebas

a realizarse

son las siguientes:

 Medida de la resistencia de aislamiento.  Medida de la resistencia de los devanados.  Prueba monofásica del estator o rotor  Prueba

de

tensiones

inducidas

para

motores

de

rotor bobinado.  Prueba de campo magnético giratorio.  Prueba de rigidez dieléctrica. A

continuación

se

describe

solamente

el

procedimiento de las dos últimas pruebas, ya que las otras fueron descritas anteriormente. 8.4.1 PRUEBA DE CAMPO MAGNÉTICO GIRATORIO. a) Objetivo: Verificar experimentalmente

la inducción de campo

magnético giratorio; y, además, detectar conexiones incorrectas cortocircuitos. b) Material:

(inversiones

de

polaridad)

o

-

Una fuente trifásica de tensión

-

Un multímetro .

-

Un amperímetro de pinza.

-

Un tambor giratorio.

de C.A. variable.

c) Procedimiento: - Aplicar tensión reducida de tal manera que circule la corriente nominal del rotor. - Tomar los valores de la tensión entre bornes y corrientes

de

línea,

y

registrarlos

en

el

protocolo de pruebas. -

Acercar el tambor giratorio al núcleo magnético y desplazarlo

a

lo

largo

de

toda

su

superficie

interna. Si el tambor gira en la mismo sentido, el campo es el correcto

y, por lo tanto, no existen

inversiones de polaridad ni cortocircuitos. Esta pruebas puede efectuarse también con una bola de acero (de un rodamiento de bolas) en lugar del tambor giratorio 8.4.2 PRUEBA DE RIGIDEZ DIELÉCTRICA: a) Objetivo: -

Verificar la rigidez dieléctrica del aislamiento de los devanados. Consiste en aplicar una tensión superior

a

la

tensión

de

servicio,

durante

un

cierto tiempo, entre arrollamientos y masa y entre arrollamientos el valor de esta tensión de prueba,

en general debe ser igual a: ( 2V+1000) voltios siendo V la tensión nominal del motor. b) Material: -

Un probador dieléctrico de alta tensión ajustable.

-

Una fuente de tensión de C.A monofásica.

C)Procedimiento : -

Conectar

el

probador

a

la

fuente

de

tensión

monofásica. -

Aplicar una tensión inicial de prueba de valor igual al 50% de la tensión de la prueba prevista .

-

Incrementar la tensión en valores no superiores al 5% de la tensión de prueba. Hasta llegar a este valor de prueba en un tiempo de 10 segundos.

-

Mantener aplicada durante un minuto está tensión de prueba si durante este tiempo no se produce ninguna disrupción en los aislamientos, significa que se encuentra en buenas condiciones. Esta prueba también se puede realizar utilizando un transformador, cuya instalación debe de tener una armario especial con conexión barrera; y teniendo en cuenta, que puertas de este armario o toda la instalación.

8.4.3 BARNIZADO Y SECADO:

a tierra, o una al abrirse las

barrera, se desconecte

Una vez concluida las pruebas el devanado debe de ser secado he impregnado con barniz. El barnizado sirve para compactar los devanados, así como para elevar la conductibilidad térmica y la resistencia a la humedad . El

secado

permite

del

devanado

eliminar

aislantes

y

la

la

antes

de

humedad

de

penetración

la

inpregnación

los

profunda

Dependiendo de la clase de aislamiento

materiales del

barniz.

con que se

ha realizado el devanado el secado se lleva a cabo en

un

tiempo

de

2

a

6

horas,

en

unos

hornos

especiales y en una temperatura de 105 a 120 °C. 8.4.4 PRUEBA FINAL Después del barnizado y secado al horno, se le hace el montaje final electromecánico

y se le hace las

pruebas de vacío al motor aplicándole nominal

de

trabajo

comportamiento

de

su

pero

sin

corriente

su voltaje

carga

para

ver

de

arranque

y

el de

vacío y sobrecalentamiento tanto de los bobinados, como de las

tapas del estator.

CAPÍTULO IX COSTOS EN EL PROCESO DE REBOBINADO DEL ESTATOR DE UN MOTOR TRIFÁSICO

9.1

ANÁLISIS DE COSTOS DE REBOBINADO DE APLICACIÓN EN UN MOTOR TRIFÁSICO DE

POTENCIA DEFINIDA EN HP.

El presente capítulo tiene como objetivo indicar los criterios básicos para determinar el precio de venta del servicio de reparación de los motores eléctricos y, en general, de cualquier máquina eléctrica. Para hacer este tipo de análisis conviene separar los costos

directos

e

indirectos,

concluyendo

con

la

apreciación que intervienen en el proceso de rebobinados o construcción. 9.1.1. DETERMINACIÓN DEL PRECIO VENTA. Normalmente, el precio de venta es proporcional al peso y costos de los distintos materiales que intervienen en la producción;

por

lo

tanto,

en

el

precio

de

venta

así

calculado se consideran los costos de los materiales y de la mano de obra que intervienen directamente, los gastos de almacenamiento de los materiales, los gastos de mano de

obra

indirecta,

los

gastos

generales

y

de

los

beneficios (utilidades). A

continuación

se

detallan

cada

uno

de

los

costos

y

gastos mencionados y luego se indica la forma de calcular el precio de venta. 9.1.2. COSTO DE MATERIALES (CM) Es la suma de los costos de todos los materiales que intervienen directamente en la reparación. En la tabla 9.1 se indican los materiales y sus precios unitarios más utilizados en la reconstrucción de los devanados 9.2

de los motores.

COSTOS DEL ESTADO DEL FIERRO – SILICOSO DEL ESTATOR

En general cuando reparamos el fierro silicoso del núcleo estatórico, estamos tomando la mano de obra del operario que necesita sacar cada una de las laminas del núcleo,

para lijarlo y luego apilarlos ordenadamente con capas de barniz

especial

en

un

tiempo,

utilizando

un

costo

de

horas - hombre. 9.3

COSTOS DE ALAMBRE ESMALTADO DE COBRE EN KILOGRAMOS, PARA

DETERMINADA

LONGITUD

POTENCIA

TENIENDO

ACTIVA Y EL DIÁMETRO

COMO

BASE

LA

INTERIOR.

En este caso el costo es de acuerdo a la potencia del motor,

y el

tipo de

ranura y

paso de

bobina que

inserta en la ranura, y el tipo de alambre es

simple

esmalte

o

doble

esmalte

y

se

que usa, sí el

tipo

de

fabricante. Y

si

trabajamos

con

motores

o

generadores

de

media

tensión 2500 voltios, necesitamos aislamientos especiales para las bobinas con tipo F. En algunos casos utilizamos forro de algodón, cinta de seda o de vidrio. 9.4

COSTOS DE PAPEL AISLANTE PARA LAS RANURAS.

Los costos del aislamiento en las ranuras de acuerdo al tipo de ranura y al tipo de aislamiento y la temperatura con que va a trabajar el motor, entonces se aislará con papel aislante tipo “B” o “F”, pero teniendo en cuenta que para aislamiento tipo “F”, el costo de la reparación subiría ya que dicho aislamiento es importado americano o europeo.

9.5

COSTO

DEL

TRATAMIENTO

TÉRMICO

Y

BARNIZADO

DEL

ESTATOR. De

acuerdo

a

las

técnicas

del

tratamiento

térmico

y

barnizado al horno y el tiempo del proceso del secado va directamente con el costo de consumo de energía eléctrica en

KW

-

HORA

eléctricas.

por

el

También

consumo debemos

de

las

tener

resistencias en

cuenta

la

potencia del motor y la cantidad de barniz que se va utilizar. Para el mantenimiento

del estator, se necesita limpiar a

alta presión con compresora con agua caliente y kerosene y luego aplicarle el barniz rojo gliptal.

9.6

COSTOS DE LAS FALLAS MECÁNICAS.

Tendríamos máquina

si

que es

ver

las

trabajo

condiciones continuo

de o

trabajo plena

de

la

carga

o

discontinuo, esto origina desgaste de los rodamientos o eje del rotor, para esto es necesario el mantenimiento, debemos dar una lubricación adecuada para evitar el gasto de los rodajes. Si tenemos que metalizar los ejes o rectificar, también el rellenado y torneado, embocinar la polea, rectificar la chaveta, reparar el ventilador o funda de acuerdo al estudio de costo obtendríamos un presupuesto mecánico.

9.7

COSTOS DE MANO DE OBRA DEL TÉCNICO BOBINADOR (CT)

Lo constituye los salarios pagados a los trabajadores que intervienen en el proceso. Estos obreros y empleados que intervienen

directamente

en

el

bobinado,

cálculos,

pruebas eléctricas, montaje y desmontaje de máquinas. El costo de mano de obra varia de acuerdo a la potencia y velocidad de los motores. 9.8

COSTOS DE LOS ENSAYOS DE LOS MOTORES.

El proceso de pruebas del motor es desde el momento de las pruebas una vez desmontado hasta el montaje y prueba final las veces que se determinan las fallas y el llenado de protocolos de prueba estaríamos tomando las horas – hombre, y el tiempo de trabajo de técnicos e ingenieros que interviene en el proceso de sala de pruebas de la máquinas

eléctricas

rotativas

y

si

es

motor

o

generadores. Deberíamos probar con mas cautela cada bobina o partes de las

máquinas

para

luego

montarlo

y

probarlos

adecuadamente. 9.9

COSTOS TOTALES DEFINIDOS EN UN MOTOR TRIFÁSICO DE DETERMINADA POTENCIA EN HP.

9.9.1 COEFICIENTE DE GASTOS DE MATERIALES (fm) Este coeficiente es mayor que uno (fm>1), mediante el cual

se

consideran

materiales.

los

gastos

de

almacenamiento

de

9.9.2

COEFICIENTE

DE

GASTOS

DE

MANO

DE

OBRA

DIRECTA

(ft). Este coeficiente, mayor que uno (ft>1),tiene en cuenta el costo adicional que hay que aplicar al costo de mano de obra

directa,

para

cubrir

los

salarios

y

cargas

del

personal que intervienen indirectamente en el proceso: maestros de taller, aprendices (practicantes), control y organización de talleres, etc. 9.9.3 COEFICIENTE DE GASTOS GENERALES (fg) Mediante el cual se consideran todos los demás gastos de gestión y servicio: Gastos financieros, gastos de comercialización y gastos generales propiamente dichos. Este coeficiente también es mayor que uno (fg>1). 9.9.4 COEFICIENTE DE BENEFICIO O UTILIDAD (fb). Tomando este coeficiente menor que la unidad (fb<1)

y

aplicando como divisor del costo total, la diferencia:1fb

indica en beneficio bruto expresado en fracción del

precio de venta por ejemplo:

fb = 0.8 significa un

beneficio comercial del 20% sobre este precio. 9.9.5 PRECIO DE VENTA (PV). De acuerdo a todo lo expuesto, el precio de venta se determina de la siguiente manera:

PV 

(CM  fm  CT  ft ) fg fb

Los coeficientes fm, ft, y fg, son parámetros de gestión de

cada

empresa,

revisados

periódicamente,

los

cuales

varían muy lentamente en el curso de los años. 9.9.6 COSTO DE UN MOTOR DE 100 HP Ejemplo numérico. A continuación se detalla el cálculo del precio de venta de la reparación

del devanado de un motor trifásico,

jaula de ardilla, de las siguientes características: POTENCIA

:

100 HP

TENSION

:

230/460 V

CORRIENTE

:

230/115 A

CONEXIÓN

:

2 /

VELOCIDAD

:

3550 RPM

CLASE DE AISLAMIENTO :

“F”

a) Resumen de costos y gastos El costo de los materiales (CM)se detalla en la tabla 9.2, obteniéndose un total de: $668.49. De acuerdo a la experiencia (CT), se puede estimar en un 20% del costo de los materiales es (CM). Por lo tanto, tenemos: CT = 20% (CM)= $133.70.

Para

considerar

los

beneficio(utilidad),

demás para

gastos los

y

el

diferentes

coeficientes se asumen los siguientes valores:  Coeficiente de gastos de materiales: fm = 1.05  Coeficiente de gastos de mano de obra directa: ft = 1.05  Coeficiente de gastos generales

: fg = 1.05

 Coeficiente comercial de 20%

: fb = 0.8

b)Precio de Venta PV = (668.49 X 1.05 + 133.70 X 1.05)1.05 0.8 PV = $ 1105.52 En la tabla 9.3 se muestran los precios de venta de reparación de motores asincronos trifásico, tipo Delcrosa o similar, jaula de ardilla, con aislamiento clase B, tensión máxima de 550 V.

TABLA

9.1

DESCRIPCION DEL ARTICULO UTILIZADO

UNIDAD

PRECIO UNITARIO $

Alambre doble esmalte clase F del calibre No 12 AWG- DE AL No 28 AWG – DE Papel aislante de acuerdo a clase de aislamiento:

Kg

14,72

Clase F: papel NOMEX puro del 0,18 al 0,30 mm

Kg

61,66

Clase B: Papel TRIVOLTON o revestido del 0,18 mm

Kg

43,16

al 0,30 mm Papel MYLAR del 0,18 mm al 0,300. Espaguetty de vidrio barnizado clase F

Kg

16,78

Mt

1,00

Mt KG Kg

1,80 13,29 12,38

de: 1 mm a 5 mm 5 mm a Varillas de Carretes de Cables para

9 mm soldadura de plata de 1/8” soldadura de estaño de 60/40 de 1/8” una tensión de servicio de 600 voltios.

Calibre del conductor: 20 AWG tipo



Flexiplast

Mt

0,09

18 AWG tipo



Flexiplast

Mt

0,13

16 AWG tipo



Flexiplast

Mt

0,22

14 AWG tipo



Flexiplast

Mt

0,28

12 AWG tipo



Flexiplast

Mt

0,43

10 AWG tipo



8

AWG tipo –

Flexiplast

Mt

0,67

WS

Mt

1,11

4

AWG tipo



WS

Mt

1,73

6

AWG tipo



WS

Mt

3,46

2

AWG tipo

-

WS

Mt

5,58

1

6,86

AWG tipo

-

WS

Mt

1/0 AWG tipo

-

WS

Mt

8,53

2/0 AWG tipo

-

WS

Mt

10,64

3/0 AWG tipo

-

WS

Mt

13,21

4/0 AWG tipo - WS Cinta Filamentape 893 3/4 ” Terminales de cobre tipo anillo, corriente de:

Mt RII.

16,19 6,00

35

AMP

Pza.

0,50

50

AMP

Pza.

0,75

70

AMP

Pza.

0,95

90

AMP

Pza.

1,20

125 AMP

Pza.

1,50

150 AMP

Pza.

2,00

175 AMP Lija de fierro N° 40 al N° 120 Barniz aislante transparente S.W. secado al horno

Pza. P1. Gln.

2,50 0,70 18,30

TABLA 9.2

DESCRIPCION DE ARTICULO UTILIZADO

UNID.

CANT.

PRECIO UNIT.

IMPÓRTE

Alambre de Calibre N° 14 AWG-Doble Esmalte clase H 180 °C Papel Nomex puro clase F de 0.30 mm. Spaguetty de vidrio barnizado de 3mm clase F. Spaguetty de vidrio barnizado de 6mm clase F. Cable de calibre N° 2 AWG-WS Cinta filamentape 893 de 3/4 ” Terminales de cobre de 70 Amp. Soldadura de plata de 1/8”. Soldadura de Estaño de 60/40/8”. Lija de fierro N° 80. Barniz aislante transparente

Kg

33,451 14,72

492.40

Kg

0,80

61,66

49,33

Mt

9

1,0

9,00

Mt

5

1,80

9,00

Mt

9

5,58

50,22

Rll

½

6,00

3,00

Pza

12

0,95

11,70

Kg

0,20

13,29

2,66

Kg

0,20

12,38

2,48

P1

3

0,70

2,10

Gln

2

18,30

36,60

Total : $ 668,49 TABLA 9.3 PRECIO DE VENTA EN DOLARES Reparación de Motores Asíncronos Trifásicos, tipo “DELCROSA” o similar, jaula de ardilla, con aislamiento clase “B”, máx. 550 v.

3600 RPM

1800 RPM

Tipo 71a

(2 polos) HP PV($) 0.6 40.00

(4 polos) HP PV($) 0.4 46.00

71b

0.9

50.00

0.6

48.00

80a

1.2

52.00

0.9

59.00

0.6

67.00

80b

1.8

66.00

1.2

68.00

0.9

83.00

90La

2.4

73.00

1.8

72.00

1.2

95.00

0.6

101.00

90L

3.6

89.00

2.4

84.00

1.8

101.00

0.9

125.00

3.6

105.00

1.2

143.00

100La

1200 RPM (6 polos) HP PV($)

900 RPM (8 polos) HP PV($)

100L

4.8

104.00

4.8

126.00

2.4

126.00

1.8

152.00

112M

6.6

134.00

6.6

147.00

3.6

158.00

2.4

189.00

132Sa

9.0

148.00

132S

12.0

177.00

9.0

170.00

4.8

189.00

3.6

237.00

6.6

221.00 4.6

284.00

132Ma 132M

15.0

215.00

12.0

219.00

9.0

238.00

160Ma

18.0

248.00

160M

24.0

6.6

332.00

292.00

18.0

269.00

12.0

307.00

9.0

357.00

160L 180M

30.0

337.00

24.0

337.00

18.0

377.00

12.0

430.00

36.0

422.00

30.0

391.00

36.0

493.00

24.0

472.00

18.0

566.00

30.0

547.00

48.0

548.00

36.0

690.00

24.0

708.00

225cS

60.0

630.00

30.0

875.00

225cM

70.0

705.00

48.0

877.00

36.0

1104.00

90.0

848.00

60.0

1008.00

48.0

1228.00

125.0

1010.00

70.0

1199.00

60.0

1411.00

180L 200La

48.0

496.00

200L

60.0

572.00

225M

70.0

640.00

250cM

90.0

775.00

250M 280S NOTA:

(1) (2) (3) (4) (5)

125.0

937.00

Los precios indicados no incluyen IGV. No incluye suministro de rodamiento, ni trabajos de carácter mecánico. En caso de recibirse y repararse estator sólo, se aplicará un descuento del 10% sobre el valor de lista. Los trabajos de emergencia sufrirán un recargo del 12%. Para otros valores de potencia y/o tensión, se cotizará de acuerdo a las características de la máquina.

CAPÍTULO X ANÁLISIS TÉCNICO - ECONÓMICO COMPARATIVO

El

presente

capítulo,

analizamos

las

inversiones

requeridas por el proyecto de una empresa de reparación electromecánica desembolsos de

la

y

servicios,

y

constituyen

los

que hay que efectuar desde la identificación

idea

y

requerimientos

estudios

de

preinversión

hasta

los

de maquinaria y equipos, instalaciones,

capital de trabajo y otros, a fin de tener el taller en condiciones

de operación.

10.1. COSTO DE OPERACIÓN Considerando

que

privado,

debe

se

el de

presente asignar

proyecto recursos

de

inversión

financieros

y

reales cuyo periodo de planeamiento se daría en mediano plazo (5 años). De tal manera que las inversiones se realizarán, en esta etapa del proyecto en inversiones para la adquisición

de

equipos,

construcciones

intangibles, las mismas

y

otros

costos

tangibles

e

que a continuación detallare:

10.1.1. LOCALIZACION Y TAMAÑO DE LA PLANTA. El proyecto podrá ejecutarse o Ica, Chincha actividades

en el departamento de Lima

por ser el de mayor concentración industriales

y

sus

a las

reparaciones

electromecánicas. Después de haber realizado podrá

realizarse

facilidades

y

un análisis

ejecutarse

por

el proyecto

ofrecer

para la reparación de máquinas

mayores

eléctricas y

prestación de servicios, del mismo modo ofrecer mayores garantías

a la inversión. tener un área de 500m 2 como se detalla

El local deberá

en el plano N° 01, con una

distribución que involucre:

-

Oficina administrativa.

-

Oficina de gerencia técnica.

-

Almacén de materiales y herramientas y equipos.

-

Sección sala de pruebas.

-

Sección mecánica y desmontaje.

-

Sección mecánica de producción.

-

Sección

bobinados

de

motores

y

transformadores. -

Servicios higiénicos.

10.1.2. RECURSOS Los materiales

y equipos utilizados

en la reparación de

motores y transformadores, será nacional a excepción

de

los

aislamientos

adquiridos

a

materiales

las

serán

productos

compañías

condicionado

importar este

que

que

importados

y

importadoras

de

estos

posteriormente

se

podrá

directamente sin intermediarios incluir

paquete

especiales

aislamientos

clase

F

y

H,

en

barnices

que se utilizan prestan una garantía durante

la reparación 10.1.3. MERCADO Es uno de los elementos de inicio, más importantes que determinan la capacidad de producción la demanda

para poder atender

durante la vida útil del proyecto de acuerdo

a nuestros estudios de mercado se puede determinar la existencia de una demanda de potencial. Estas

unidades

Chincha,

son

Pisco,

básicamente

Ica,

la

ciudad

Huancavelica,

de,

Cañete,

Ayacucho,

(Zonas

Mineras), etc. Donde tendrá la demanda nuestro producto o servicios que se prestan, lo cual trataremos

de cubrir

este gran mercado insatisfecho que por problemas técnicos y económicos no tienen los empresarios industriales en el sur medio. Para

el

cual

mecánicas

y

nuestras prestación

comercializarán buena

calidad.

reparaciones

eléctricas

de

eléctricos,

servicios

a costos más bajos Las

reparaciones

y se

y principalmente de de

motores

y

transformadores estarán destinados a la industria sureña, para lo cual se podrá reparar con diferentes tipos de aislamientos y tensiones de trabajo de acuerdo al pedido del cliente.

Para

su

comercialización,

departamento

de

ventas

la

empresa

para

contará

tratar

de

con

buscar

el los

trabajos en las diversas empresas y tener proformas del presupuestado,

de

diversos

tipos

de

reparaciones

electromecánicas. El departamento de comercialización regula y presupuesta los costos de máquinas reparadas de acuerdo a los gastos incurridos en la fabricación, o reparaciones, gastos de operación,

gastos

de

ventas,

gastos

generales,

gastos

administrativos etc. Los gastos de venta constituyen los gastos por útiles de oficina, energía, eléctrica, etc. Los gastos administrativos por pagos de remuneraciones a empleados, gerentes, contadores, secretarias, personal de servicios. 10.2. La

INVERSION

inversión total del proyecto será nacional, y podrá

realizarse en bienes o efectivo cuyo monto asciende a $ 103,300 pagaderos en 5 años. Se ha considerado un tipo de cambio de S 3.35 por dólar a valor

de

junio

de

1999

la

inversión

total

será

distribuido de la siguiente manera: Terreno 500 m2..............................$

10,000

Obras civiles.............................. $

8,000

Maquinaria y equipo........................ $

73,400

Instalación de equipos..................... $

2,200

Organización de la empresa................. $

1,200

Administración de la empresa............... $

1,500

Gastos de puesta en marcha................. $

1,000

Capital de trabajo (materia prima, bienes en cuenta corriente ....................... $ Inversión total.

$

6,000 103,300

10.2.1. INVERSION FIJA TANGIBLE En el cuadro de metrado y presupuesto se detallan los diferentes componentes del activo tangible, dentro de los cuales

los

más

significativos

son

equipos

de

sala

de

pruebas, mecánica y desmontaje y mecánica de producción y otros equipos del taller que representan el 71% del total es decir $ 73,400

Cuadro

Estructura inversión fija tangible METRADO Y PRESUPUESTO Obra :

Proyecto de funcionamiento de un taller de reparación de motores eléctricos.

Item

1.0

Metrado

Descripción

Equipamientos

para

Parcial

Total

Unid

Cant

US $

US $

Und.

1

1400.00

1,400.00

Und.

1

1600.00

1,600.00

Und.

1

700.00

700.00

Und.

1

700.00

700.00

1

150.00

150.00

la

fabricación de y Reparación de transformadores,

motores

y

generadores. 1.1 1.1.1

EQUIPO DE BOBINADOS Máquina

bobinadora

electromecánica de RPM,

trifásico

2Hp,1200 220/440

v.

conexión / 1.1.2

Horno eléctrico con paredes de fierros de espesor 1/16 ” con 8 resistencias

de

100

tablero

de

watt

con

control

y

termostato. 1.1.3

Máquina

bobinadora

electromecánica

de

motor

monofásico. 1.1.4

Máquina balanceadora de rotores con motor de 3 Hp trifásico de 1200 rpm. Conexión 2

1.1.5

Máquina cortadora manual.



60 Hz

cizalla de

de

papel

palanca aislante

Item. 1.2

Descripción

Unid

Cant

U$

U$

Und

1

1,600.00

1,600.00

Und

1

1,600.00

1,600.00

Und

1

200.00

800.00

Und

1

1,200.00

1,200.00

Und

1

3,300.00

3,300.00

Und

1

1,400.00

1,400.00

Und

1

450.00

450.00

Und

1

420.00

420.00

Equipo mecánico de producción y soldadura.

1.2.1 Equipo de soldadura de 25 KVA, 300 A, 220 voltios, 60 hz 1.2.2 1 Equipo de soldadura autógena oxiacetilénica. 1.2.3 Tornillo de banco de 1”. 1.3.0 Herramientas de transporte. 1.3.1 1

tecle

de

5

toneladas

tipo

mecánico. 1.3.2 1 tecle de 2.5 toneladas tipo eléctrico. 1.3.3 1

carretilla

hidráulica

de

5

toneladas marca stoka. 1.4.0 Máquina de carpintería. 1.4.1 1 máquina circular de 3 Hp – trifásico,

220

voltios

60

Hz

3500 rpm. 1.4.2 1

lijadora

de

banda

de

500

watt, 220 voltios monofásico.

Item.

Descripción

1.5.0

Herramientas eléctricas

1.5.1

1

compresora

trifásico equipo

de

220

350,

60

voltios

completo

de

Hz

Unid

Cant

U$

U$

Und

1

600.00

600.00

con

pintura,

limpieza y sopleteado. 420.00 1.5.2

1

taladro

de

banco

de

2

Hp,

Und

1

420.00

Und

1

360.00

720.00

Und

1

200.00

200.00

Und

1

360.00

360.00

Und

1

500.00

500.00

1

100.00

100.00

220, 60 Hz trifásico 1800 RPM 1.5.3

1 esmeril portátil de 800 watt, 3600rpm

monofásico,

220

voltios. 1.5.4

1 esmeril de banco de 6”, 200 watt

60

Hz,

3500

RPM

monofásico. 1.5.5

1 taladro portátil de 500 watt, 3600

RPM

monofásico,

220

voltios de 5/16-1/2 pulgadas. 1.6.0

Herramientas manuales

1.6.1

Estuche

de

herramientas

de

llaves tipo: Mixtas,

corona,

con

medidas

milemétricas desde 8 mm hasta 35 mm y medidas desde 1.6.2

en pulgadas

3/8 hasta 1 3/4 ”

Estuche

de

herramientas

llaves

ajustables

desde 6” a 15”

. con

Francesa

Und

Item 1.6.3

Descripción Estuche dados

de y

herramientas

llaves

Rachets,

Unid.

Cant.

Parcial US$

Total US $

Jgo

1

420.00

420.00

con con

medida en milímetros desde 10 mm hasta 40 1mm y medidas en pulg. De 1/2” a 1 1/2” 1.6.4

Estuche de alicates de presión.

Jgo

1

200.00

200.00

1.6.5

Estuche

Jgo

1

150.00

300.00

Jgo

1

90.00

90.00

de

alicates

de

electricista. 1.6.6

Estuches de tijeras

hojalata.

1.6.7

Estuche con destornilladores.

Jgo

2

60.00

120.00

1.6.8

Estuche con martillos.

Jgo

1

30.00

30.00

1.6.9

Estuche equipado con cuchillas

Jgo

2

90.00

180.00

de electricista, limas. 1.6.10

Estuche con llaves de torsión.

Jgo

1

450.00

450.00

1.6.11

Estuche

Jgo

1

250.00

250.00

Jgo

1

120.00

120.00

Jgo

1

100.00

100.00

equipado

calibradores

cintas

con métricas,

reglas, escuadras, compás. 1.6.12

Estuche

con

cinceles,

centro

punto de arco de sierra. 1.6.13

Estuche

con

remachadoras.

engrampadoras

y

Metrado Unid Cant

Item

Descripción

2.0

Equipo para ensayos del control

Parcial US $

Total US $

de calidad en sala de pruebas de los motores, alternadores y transformadores trifásicos. 2.1

Equipos

para

motores

y

ensayos

de

transformadores

los

de

vacío y cortocircuito. 2.1.1

Regulador de tensión 440 v/0 –

Und

1

4,400.00

4,400.00

Und

1

7,000.00

7,000.00

460 v 100 KVA trifásico. 2.1.2

Pupitre de pruebas de mando

Equipado

transformadores clase

fuerza y

1.0,

con

de

medidas

instrumento

de

medición dispositivo de control y señalización para medición de motores y transformadores. Contiene

los

siguientes

y

dispositivos

instrumentos eléctricas.

A. Instrumentos de medición. A-1) voltímetro. A-2) Amperímetro. A-3) Frecuencimetro. A-4) Kilowatimetro. B. Fusibles de protección B-1) Fusibles NH y DZ. C. Equipos auxiliares de mando y protección. C-1) Pulsadores. C-2) Lamparas de señalización. C-3) Contactores. C-4) Reles. C-5)Interruptor termomagnético. C-6) Transformadores de corriente de 50 VA. C-7) Selectores. C-8) Commutador Amperimétrico.

voltimétrico y

2.1.3

Puente resistencia

con

Eqpo

1

250.00

250.00

Und

1

400.00

400.00

Und

1

5,420.00

5,420.00

Und

1

250.00

250.00

Und

1

250.00

250.00

Und

1

2,300.00

2,300.00

Und

1

250.00

250.00

Und

1

1000.00

1000.00

4,400.00

4,400.00

resistencia de 1 ohmio-100watt. 2.1.4

Reostato de 2 kva entrada 220 voltios salida 0-230v. Transformador trifásico 350 kva

2.1.5

de 440-/2300 v conexión de 60 ciclos/ seg. 1

2.1.6

variac

de

2kva

monofásico

120/ 0-120v marca intesa. 1 variac de 1kva monofásico 220

2.1.7

v/0-230v 5 amps marca intesa. Equipo de prueba para el ensayo

2.2

de relación de transformadores. Puente

T T R.

2.2.1

Equipo de prueba para el ensayo

2.3

de

resistencia

de

aislamiento

de transformadores y motores. Megómetro 2.3.1

electrónico

para

tensión de 1000/5000 voltios. Equipos

2.3.3

yokogama

de 500 vdc Megómetro

2.3.2

electrónico

para

el

ensayo

de

rigidez dieléctrica de aceite.

1

Espinterometro de esferas. 2.3.4

Máquina

refiltradora

para

2.3.5

aceite de transformador.

el

Und Und

1

2,700.00

2,700.00

Und

1

4,000.00

4,000.00

Und

1

2,100.00

2,100.00

Equipo de prueba de ensayo para 2.4

tensión aplicada. Transformador

2.4.1

monofásico

elevador 0-230 0-460/ 38.76 – 152kv

108.6-54.3/

0.65-0.32-

0.16 amp. Transformador 2.4.2

de

nivel

de

aislamiento de 10 kv de 120 v/ 7200v monofásico,60 hz.

ITEM 2.9.9

DESCRIPCION Pinza

amperimétrica

tensión

150-300–1000

Amperios

de

METRADO UND CANT CA UND. 2

PARCIAL US $

TOTAL US $

250.00

500.00

300.00

300

voltios

10-50-100-250-1000

amperios. resistencia 0.2k frecuencia 50/60hz. 2.9.10

Pinza

amperimétrica

de

CC

UND.

1

continua. Tensión

150-300-1000

voltios

Amperios 10-50-100-250-500 amp.

TOTAL US$

73,400

10.3.

FINANCIAMIENTO

El financiamiento del monto de la inversión se podrá resolver: a) Recursos

propios.-

accionistas el

utilizando

el

aporte

en dinero efectivo en bienes

proyecto

este

en

condiciones

de

de

los

hasta que iniciar

el

por

las

impulso financiero. b) Recursos

de

la

banca

comercial.-

características del proyecto, constituye un programa de mediana empresa para dar solución al proyecto como el

nuestro

COFIDE

desarrollo,

corporación

solucionan

característica

vía

el

financiera

proyecto

de

instituciones

de esta

financiera

intermediaria ejemplo Banco de Crédito. El

Banco

viable

de

da

Crédito

la

previo

solución

a

estudio

través

de

del

proyecto

un

préstamo

hipotecario con la entidad beneficiaria sujetándose a las

condiciones

de

transacciones

financieras

tales

como: Tasa de interés

:

12.5% anual

Tipo de interés

:

al rebatir

Amortizaciones

:

mensual

Plazo

:

5 años (mediano plazo).

Devolución

:

en dólares $

A continuación calculare las operaciones financieras para el presente proyecto: 1.

Institución financiera

:

COFIDE

2.

Institución financiera intermediaria: BANCO DE CREDITO

3.

Institución

beneficiaria:

Empresa

Reparaciones Industriales Eléctricas.

de

4.

Formas de inversión: Préstamo hipotecario.

5.

Periodo del proyecto: 5 años mediano plazo

6.

6. Tasa de interés:

7.

Tipo de interés: Al rebatir.

8.

Amortización: mensual

9.

Número de amortizaciones : 60 cuotas

10. Préstamo:

12.5% anual.

103,300 $

11. Tasa de interés efectivo mensual: Iefm. ( 1+IefA) =

(1+Iefm)12

Deduciendo: Iefm=(1+IefA)1/12 -1 Reemplazando valores : Iefm=(1+0.125)1/12 -1 = 0.00986358 Iefm=0.009864 12. Amortizaciones: A A

Pr estamo 103.300   1721.66$ N cuotas 60

13. Interes del 1° periodo (mensual): Itl Itl=RtxIefm = $103,300 x 0.009864 = $ 1,018.9512 Donde: Rt= Deuda residual del periodo préstamo. 14. Cuota a pagar en el 1° mes:Stl Stl=A+Itl= $1,721.66+$1,018.952 = $2740.6112 15. Deuda residual del 1° Periodo :Rtl Rtl= Rt-A=$103,300-$1,721.66 = $101,578.34 Excepcionalmente COFIDE puede financiar el 100% del monto requerido todos los prestamos son otorgados y cobrados en dólares USA.

CUADRO GASTOS

MES

10.1

ADMINISTRATIVOS – VENTAS

GASTOS

GASTOS ADMINISTRATIVOS Person

Mant

Enero

1160

30

35

25

1,250

Ventas 1,200

Febrero

1160

30

35

25

1,250

1,200

Marzo

1160

30

35

25

1,250

1,200

Abril

1160

30

35

25

1,250

1,200

Mayo

1160

30

35

25

1,250

1,200

Junio

1160

30

35

25

1,250

1,200

Julio

1160

30

35

25

1,250

1,200

Agosto

1160

30

35

25

1,250

1,200

Setiembre

1160

30

35

25

1,250

1,200

Octubre

1160

30

35

25

1,250

1,200

Noviembre

1160

30

35

25

1,250

1,200

Diciembre

1160

30

35

25

1,250

1,200

Deprec. Otros

Total

CUADRO

10.2

GASTOS FINANCIEROS ($) Int. C.T.

Int. A.F.

Total

Enero

67.657

165.643

233.3

Febrero

67.657

165.643

233.3

Marzo

67.657

165.643

233.3

Abril

67.657

165.643

233.3

Mayo

67.657

165.643

233.3

Junio

67.657

165.643

233.3

Julio

67.657

165.643

233.3

Agosto

67.657

165.643

233.3

Setiembre

67.657

165.643

233.3

Octubre

67.657

165.643

233.3

Noviembre

67.657

165.643

233.3

Diciembre

67.657

165.643

233.3

C.T.:

CAPITAL FIJO

A.F.:

ACTIVO FIJO

$ 2,800

CUADRO 10.3 COSTOS DE MATERIALES EN $ TIPOS DE MAQUINA ELECTRICA REBOBINADO DE MOTORES DE PEQUEÑA POTENCIA REBOBINADO DE MOTORES DE MEDIA DE POTENCIA REBOBINADO DE MOTORES MONOFASICOS REBOBINADO DE GENERADORES DE

Enero

Febre.

Marzo

Abril

Mayo

Junio

Julio

Agosto

Seti.

Octub.

Novi.

Dici.

725

723

690

723

723

690

690

690

730

730

725

725

765

785

720

785

785

740

740

740

750

750

765

765

570

678

626

678

678

690

690

690

620

620

570

570

652

786

710

786

786

740

740

740

700

700

652

652

587

678

626

678

678

690

690

690

593

593

587

587

587

678

635

678

678

690

690

690

593

593

587

587

486

638

635

638

638

660

660

660

530

530

486

486

486

638

550

638

638

660

660

660

530

530

486

486

568.14

640.64

444.736

640.64

640.64

665.408

665.408

665.408

277.344

277.344

568.14

568.14

5426.144

6244.64

5636.736

6244.64

6244.64

6225.408

6225.408

6225.408

5337.344

5337.344

5426.144

5426.144

MEDIA POTENCIA FABRICACION Y REBOBINADO DE TRANSFORMADORES MONOFASICOS REPARACION DE TRANSFORMADORES TRIFASICOS HASTA 100 KVA REPARACION DE TABLEROS ELEELECTRICOS INDUSTRIALES CONSTRUCCION DE TABLEROS ELECTRICOS DE CONTROL SERVICIOS Y PUESTAS EN MARCHA DE MOTORES TRIFASICOS Y TRANSFORMADORES TOTAL

TOTAL

CUADRO N° 10.4 INGRESO VENTAS EN $

$ 70,000

TIPOS DE MAQUINA ELECTRICA REBOBINADO DE MOTORES DE

Enero

Febre.

Marzo

Abril

Mayo

Junio

Julio

Agosto

Seti.

Octub.

Nobi.

Dici.

2,100

2,000

2,200

2,000

2,000

1,500

1,500

1,500

2.000

2.000

1,800

1,800

REBOBINADO DE MOTORES DE MODIA POTENCIA

1,200

1,200

1,200

1,200

1,200

1,600

1,600

1,600

2,800

2,800

2,000

2,000

REBOBINADO DE MOTORES MONOFASICOS

1,120

1,050

980

1,050

1,050

1,190

1,190

1,190

980

980

560

560

REBOBINADO DE GENERADORES DE MEDIA POTENCIA

1,000

1,000

1,000

1,000

1,000

1,750

1,750

1,750

750

750

2,400

2,400

FABRICACION Y REBOBINADO DE TRANSFORMADORES MONOFASICOS

1,600

800

400

800

800

800

800

800

1,600

1,600

900

900

REPARACION DE TRANSFORMADORES TRIFASICOS HASTA 100 KVA

2,400

4,000

2,400

4,000

4,000

2,400

2,400

2,400

2,400

2,400

1,200

1,200

REPARACION DE TABLEROS ELECTRICOS INDUSTRIALES

1,800

3,000

3,000

3,000

3,000

3,000

3,000

3,000

1,500

1,500

1,500

1,500

900

1,200

1,800

1,200

1,200

1,800

1,800

1,800

1,200

1,200

1,500

1,500

1,000

900

1,000

900

900

1,400

1,400

1,400

1,000

1,000

1,260

1,260

13,120

15,150

13,980

15,150

15,150

15,440

15,440

15,440

14,230

14,230

13,120

13,120

PEQUEÑA POTENCIA

CONSTRUCCION DE TABLEROS ELECTRICOS DE CONTROL SERVICIOS Y PUESTA EN MARCHA DE MOTORES TRIFASICOS Y TRANSFORMADORES TOTAL

TOTAL : 173,570 U$

RESUMEN DE LOS CUADROS N° 10.1, 10.2, 10.3 Y 10.4

- Total de facturación

$

173,570.00

- Total de gastos administrativos $

15,000.00

- Total de gastos en ventas

$

14,400.00

- Total de gastos financieros

$

2,800.00

- Total de gastos materiales

$

70,000.00

Ganancia bruta (G.B)

$

71,370.00

Gastos de impuestos (aprox.30%G.B) $

17,842.50

Ganancia Neta

53,520.50

$

10.4 EVALUACION ECONOMICA FINANCIERA 10.4.1 TASA CONTABLE DE GANANCIAS Es un parámetro que resulta de dividir la ganancia neta promedio anual (después de impuestos) sobre el monto de la inversión originada, debiendo ser el resultado mayor a la tasa de corte, en este caso el proyecto se considera rentable. Consideramos la tasa de corte de 10% T .C.G. 

53,527.5 x100 103,300

T .C .G.  51.81%

El proyecto es rentable. 10.4.2. PERIODO DE RECUPERACION O DE RETORNO Es un parámetro que resulta de dividir el monto de la

investigación

por

el

monto

de

los

ingresos

netos a producir. El presupuesto es rentable si este valor es menor al período de recuperación, que es de 5 años. P.R = 103,300 53,527.5 P.R = 1.92 El proyecto es rentable.

CUADRO 10.5

ESTADO DE PERDIDA Y GANANCIA

INGRESOS COSTO DE MATERIALES GASTOS ADMINISTRATIVOS GASTOS DE VENTAS DEPRECIACION (LINEAL) UTILIDAD BRUTA IMPUESTOS A LA RENTA (30%) UTILIDAD NETA

1

2

3

4

5

173570 -70000 -15000 -14400 -16280 57890 -17367 40523

173570 -70000 -15000 -14400 -16280 57890 -17367 40523

173570 -70000 -15000 -14400 -16280 57890 -17367 40523

173570 -70000 -15000 -14400 -16280 57890 -17367 40523

173570 -70000 -15000 -14400 -16280 57890 -17367 40523

CUADRO DE FINANCIAMIENTO Tasa de interés :

12,5% al rebatir

Monto a financiar: $ 103300

Periodo de pago

5 años

Escudo Tributario: (Tasa de

30%

Impuesto)*(interés)

:

Tasa de impuesto :

0

1

2

3

4

5

-20660

-20660

-20660

-20660

-20660

INTERES

-12912,5

-10330

-7747,5

-5165

-2582,5

ESCUDO TRIBUTARIO

3873,75

3099

2324,25

1549,5

774,75

-29698,8

-27891

-26083,25

-24275,5

-22467,75

PRINCIPAL

103300

AMORTIZACION

FLUJO DE FINANCIAMIENTO

103300

CUADRO 10.6 FLUJO DE CAJA

0

1

2

3

4

5

INGRESOS COSTOS DE MATERIALES

173570 -70000

173570 -70000

173570 -70000

173570 -70000

173570 -70000

GASTOS ADMINISTRATIVOS

-15000

-15000

-15000

-15000

-15000

GASTOS DE VENTAS

-14400

-14400

-14400

-14400

-14400

-17367

-17367

-17367

-17367

-17367

56803

56803

56803

56803

62803

IMPUESTO A LA RENTA(30 %) INVERSION

-103300

Inversión fija tangible

-93600

Inversión fija intangible

-3700

Capital de trabajo (KT)

-6000

Recuperación de KT

6000

FLUJO DE CAJA ECONOMICO

-103300

FLUJO DE FINANCIAMIENTO

103300 -29698,75

FLUJO DE FINANCIERO

0

27104,25

-27891 -26083,25 28912

30719,75

-24275,5 -22467,75 32527,5

40335,25

Considerando una tasa COK = 10% VAN ECONOMICO

=

115.753,59 VAN FINANCIERO =118.876,38

TIR

=

47,5101%

El

VAN

tanto

económico

como

financiero

resulta

ser

positivo, por tanto nuestro proyecto es rentable. El proyecto es rentable económicamente, pero lo será más si lo financiamos con el préstamo que el banco nos hará, debido a que existe un apalancamiento financiero positivo. Así mismo la TIR es mayor que el costo de oportunidad del

capital,

lo

cual

rentabilidad del proyecto.

lo

garantiza

también

la

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 1. Los motores eléctricos asíncronos, por su principio sencillo y construcción robusta, constituyen en la actualidad las máquinas eléctricas más empleadas en la

industria

y

no

exigen

grandes

requisitos

de

mantenimiento para evitar costosas interrupciones en el servicio que prestan y los gastos consiguientes de reparación, si se tiene

el cuidado de emplearlos

correctamente. 2. Las empresas de

motores,

o talleres dedicados a la reparación y

en

general

de

cualquier

máquina

eléctrica, debe estar equipadas

convenientemente y

contar

y

con

el

personal

poder garantizar

idóneo

una reparación

calificado

para

de alta calidad.

3. La confiabilidad y eficiencia de las reparaciones está

respaldada,

realización

entre

otros

factores,

por

la

flujo

y

de

acuerdo

a

la

de las siguientes rutinas:

-

Diagnóstico del origen de falla.

-

Análisis

de

la

densidad

de

corriente en toda la máquina. -

Utilización

de

materiales

de

clase de aislamiento. 4.

Selección del ajuste de los rodamientos.

En el proceso de reparación de máquinas eléctricas deben aplicarse los materiales aislantes cuya clase de aislamiento es idéntica a la de los materiales utilizados por la fábrica proveedora; justificándose la sustitución

de los materiales

aislantes de una clase por las de otra, sólo en

aquel caso cuando al hacer la sustitución, se eleva el nivel del aislamiento de la máquina eléctrica. 5.

Un

dimensionamiento

compromete

la

punto

vista

de

deficiente

seguridad

de

eléctrico;

la

del

aislamiento

máquina

un

desde

el

dimensionamiento

excesivo reduce la potencia disponible, ya que los aislantes eléctricos son, a la vez

aislantes

térmicos y dificultan la dispersión de calor;

por

lo

más

tanto,

se

debe

utilizar

los

materiales

apropiados. 6.

Para un motor de construcción normal, la corriente en vacío la

I0 debe de ser del orden de 20% a 40% de

corriente

servicio

nominal,

dependiendo

del

y forma de construcción. Un

tipo

motor

de que

tiene una gran corriente en vacío debido a una fuerte inducción es más estable; pero su factor de potencia es menor. 7.

Los valores usuales adoptados para la inducción en la construcción de las máquinas eléctricas varían entre límites bastante amplios, según el material y las

características

específicas

del

tramo

correspondiente al circuito magnético. 8.

El valor de la densidad de corriente, que define las perdidas

en el cobre del devanado , varía de

acuerdo a la clase de aislamiento, velocidad y tipo constructivo del motor; siendo, por ejemplo grande para los motores abiertos

más

y más pequeño

para los motores blindados, más grande para los motores veloces y más

pequeño para los más lentos;

más grande para los motores de clase F que para los de clase B. 9.

La

determinación

conductor importante,

del

utilizado ya

que

corriente circulante

valor para está

de

el

la

bobinado

bobinado

y

lo

con

y con las dimensiones segundo

posibilidad de ubicación

del

es

relacionada

ranura. Lo primero por razones del

sección

muy la

de la

de calentamiento por

razones

de

dentro de cada ranura.

10. Si un motor, luego de ser rebobinado, se comporta dentro de ciertos límites condiciones

que lo acercan

a las

de fabricación, puede estimarse que el

trabajo está bien realizado, ya que las pequeñas diferencias en el rendimiento, factor de potencia, corriente absorbida porque no es posible

de la red, etc.,

se aceptan

repetir con mayor exactitud

las cifras originales de fábrica.

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de

motores

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Práctico

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la

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y

FARELSA S.A.

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