Las bobinas

Las bobinas
Son componentes pasivos de dos terminales que generan un flujo magnético
cuando se hacen circular por ellas una corriente eléctrica.
Se fabrican arrollando un hilo conductor sobre un núcleo de material
ferromagnético o al aire.
Su unidad de medida es el Henrio (H) en el Sistema Internacional pero se suelen
emplear los submúltiplos mH y mH.
Sus símbolos normalizados son los siguientes:
1. Bobina
2. Inductancia
3. Bobina con tomas fijas
4. Bobina con núcleo ferromagnético
5. Bobina con núcleo de ferroxcube
6. Bobina blindada
7. Bobina electroimán
8. Bobina ajustable
9. Bobina variable
Existen bobinas de diversos tipos según su núcleo y según tipo de arrollamiento.
Su aplicación principal es como filtro en un circuito electrónico, denominándose
comúnmente, choques.
CARACTERíSTICAS
1. Permeabilidad magnética (m).- Es una característica que tiene gran influencia
sobre el núcleo de las bobinas respecto del valor de la inductancia de las mismas.
Los materiales ferromagnéticos son muy sensibles a los campos magnéticos y
producen unos valores altos de inductancia, sin embargo otros materiales
presentan menos sensibilidad a los campos magnéticos.
El factor que determina la mayor o menor sensibilidad a esos campos magnéticos se
llama permeabilidad magnética.
Cuando este factor es grande el valor de la inductancia también lo es.
2. Factor de calidad (Q).- Relaciona la inductancia con el valor óhmico del hilo de la
bobina. La bobina será buena si la inductancia es mayor que el valor óhmico debido
al hilo de la misma.
TIPOS DE BOBINAS
1. FIJAS
Con núcleo de aire
El conductor se arrolla sobre un soporte hueco y posteriormente se retira este
quedando con un aspecto parecido al de un muelle. Se utiliza en frecuencias
elevadas.
Una variante de la bobina anterior se denomina solenoide y difiere en el
aislamiento de las espiras y la presencia de un soporte que no necesariamente tiene
que ser cilíndrico. Se utiliza cuando se precisan muchas espiras. Estas bobinas
pueden tener tomas intermedias, en este caso se pueden considerar como 2 o más
bobinas arrolladas sobre un mismo soporte y conectadas en serie. Igualmente se
utilizan para frecuencias elevadas.
Con núcleo sólido
Poseen valores de inductancia más altos que los anteriores debido a su nivel
elevado de permeabilidad magnética. El núcleo suele ser de un material
ferromagnético. Los más usados son la ferrita y el ferroxcube. Cuando se manejan
potencias considerables y las frecuencias que se desean eliminar son bajas se
utilizan núcleos parecidos a los de los transformadores (en fuentes de alimentación
sobre todo). Así nos encontraremos con las configuraciones propias de estos
últimos. Las secciones de los núcleos pueden tener forma de EI, M, UI y L.
Bobina de ferrita
Bobina de ferrita de nido de abeja
Bobinas de ferrita para SMD
Bobinas con núcleo toroidal
Las bobinas de nido de abeja se utilizan en los circuitos sintonizadores de aparatos
de radio en las gamas de onda media y larga. Gracias a la forma del bobinado se
consiguen altos valores inductivos en un volumen mínimo.
Las bobinas de núcleo toroidal se caracterizan por que el flujo generado no se
dispersa hacia el exterior ya que por su forma se crea un flujo magnético cerrado,
dotándolas de un gran rendimiento y precisión.
La bobinas de ferrita arrolladas sobre núcleo de ferrita, normalmente cilíndricos,
con aplicaciones en radio es muy interesante desde el punto de vista practico ya
que, permite emplear el conjunto como antena colocándola directamente en el
receptor.
Las bobinas grabadas sobre el cobre , en un circuito impreso tienen la ventaja de su
mínimo coste pero son difícilmente ajustables mediante núcleo.
2. VARIABLES
También se fabrican bobinas ajustables. Normalmente la variación de inductancia
se produce por desplazamiento del núcleo.
Las bobinas blindadas pueden ser variables o fijas, consisten encerrar la bobina
dentro de una cubierta metálica cilíndrica o cuadrada, cuya misión es limitar el
flujo electromagnético creado por la propia bobina y que puede afectar
negativamente a los componentes cercanos a la misma.
HIPOTESIS
Conociendo el origen de las fallas de un motor determinaremos la mejor manera de
solucionar el desperfecto y establecer un tiempo de trabajo.
El apunte correcto de las características del motor y su embobinado como son:
Datos de placa, pasó, calibre, conexión, vueltas por bobina y apunte técnico personal que
nos llevara a conocer las características y formación de un archivo técnico de apoyo que nos
servirá para una futura comparación o aclaraciones necesarias a algunas dudas.
El cambiode paso y la redistribución y el número de vueltas para las bobinas redituara en la
reducción de pasos y tiempo para la reparación, manteniendo el equilibrioentre polos y
aprovechando el espacio en la ranura del estator.
Con el cambio de paso de bobinas con el mismo número de vueltas y mismo tamaño se
lograra un significativo ahorro de tiempo de reparación.
CAPITULO 1
ANTECEDENTES GENERALES
1.
Embobinado es la parte eléctrica del motor que esta ubicada junto con el estator y
que se encarga de crear un campo magnético que produce un movimiento hacia el
rotor produciendo así un cambio de energía eléctrica a mecánica.
El embobinado, esta constituido por un determinado numero de vueltas de alambre
magneto los cuales forman las llamadas bobinas que son alojadas en un espacio que
se encuentra en el estator. Este espacio es conocido como ranuraciones que pueden
ser de dos tipos, abiertas o semicerradas estas ranuras están formadas por
laminaciones con aleaciones de silicio.
Desde hace mucho tiempo el motor de induccióntipo Jaula de ardilla a sido el muy
importante dentro de la industria por su simplicidad, fuerte construcción y bajo costo
de fabricación, con el empleo cada vez más extenso de controles electrónicos por
ajunte de frecuencia, el motor de inducción de corriente alterna parece encontrarse en
ventaja para mantenerse en liderazgo.
2.
3.
Definición
Tipos de embobinado
Existen varios tipos de embobinas entre los cuales se encuentran
a.
b.
Embobinado tipo Diamante
Embobinado tipo Canasta
1.3 Tipos de motor
1.3.1 El rotor de un motor con jaula de ardilla (1)
Esta hecho con barras conductoras que están en paralelo con eje y en corto circuito, por
medio de unos anillos en los extremos, en los que soportan físicamente.
El tamaño de la barra su forma y su resistencia influyen en forma significativa en las
características par-velocidad
1.3.2 Motores de inducción de rotor devanado (2)
El motor de inducción de rotor devanada, opera bajo los mismos principiosde los motores
de jaula de ardilla pero difieren en la construcción del rotor.
En lugar de las barras en corto circuito, el rotor esta constituido de bobinas cuyas
terminales llegan a unos anillos rasantes montada sobre el eje.
La conexión de las resistencias externas a los circuitos del rotor a través de los anillos
rasantes, permite la variación de las características par-velocidad.
El máximo par que un motor puede producir esta determinado por el diseño de su motor.
Cada diseño de rotor devanado tiene una familia de curvas par-velocidad que corresponden
a varios valores de resistencia externa del rotor.
1.3.3 Motores monofásicos de corriente alterna
Este tipo de motores estando en operación, desarrollan un magnético rotatorio, pero antes
de que el rotor inicie la rotación, el estator produce solo un campo magnético estacionario
pulsante para producir un campo rotatorio y por lo tanto un par de arranque se debe tener
un devanado auxiliar defasado a 90º con respecto al devanado principal una vez que el
motor haya arrancado, el devanado auxiliar se remueve del circuito. (1)
Estos motores han sido perfeccionados a través de los años, a partir del tipo original de
repulsión, en varios tipos mejorados y que en la actualidad se conocen como:
a.
b.
c.
d.
e.
f.
Motor de fase partida
Motor de arranque por capacitor
Motores con capacitor permanente
Motores inducción-Repulsión
Motores de polo sombreado
Motores industriales
1.3.4 Motores de arranque por capacitor
Estos motores monofásicos de alterna cuyo rango va de fracciones de HP hasta 15 HP., se
usan ampliamente con muchas aplicaciones de tipo monofásico tales como accionamiento a
maquinas y herramientas como pueden ser taladros, pulidoras etc. (2)
Este motor es similar en su construcción al de fase partida, excepto que se conecta un
capacitor en serie con su devanado de arranque.
Los motores de arranque con capacito están equipados también como los de fase partida,
con devanado de trabajo y arranque, pero el motor tiene un condensador (capacitor), que
permite tener mayor par de arranque.
El capacitor se conecta en serie con el devanado de arranque y el switch.
1.3.5 Motor de polo sombreado
Este tipo de motores es usado en casos específicos como pueden ser el accionamiento de
ventiladores y sopladores, que tiene requerimientos de potencia muy bajos. Su rango de
potencia esta comprendido es valores desde 0.0007 HP hasta ¼ HP., La mayoría se fabrica
con un rango de 1/100 a 1/20 HP. La principal ventaja de estos motores en su simplicidad
de construcción su confiabilidad y robustez y además tiene un bajo costo (3)
A diferencia de otros motores monofásicos de corriente alterna los motores de fase partida
no requieren de partes auxiliares como capacitares, escobillas, conmutadores etc., o partes
móviles como centrífugo. Esto hace que su mantenimiento sea relativamente sencillo y
mínimo.
Como se ha mencionado el motor de inducción de polo sombreado es un motor monofásico
con un método único para arrancar la rotación del rotor.
El efecto de campo magnético móvil es producido por la construcción
1.3.6 Motores universales
Los motores universales son pequeños motores con devanado en serie que operan con
voltaje de corriente directa o alterna, estos se comportan de la misma manera con
cualquiera de los dos tipos de corriente. Los motores universales tipo fraccionario puede ser
de 1/150 HP. O menores
Los motores universales tienen prácticamente la misma contracción que los de corriente
directa, ya que tienen un devanado de campo y una armadura con sus escobillas y su
conmutador.
El conmutador mantiene al armadura jirando a través del campo magnético del devanado
de campo. También cambia el flujo de corriente con relación al devanado de campo y la
armadura, es decir cumple con una función de empujar y jalar.
Esta acción de jalar y empujar esta creada por los polos norte y sur de los devanados de
campo y armadura.
CAPITULO 2
HERRAMIENTAS ADECUADAS PARA EMBOBINAR
2.1 Herramientas adecuadas para embobinar
Nuestra tarea es buscar los métodos prácticos que más hemos usado y deshacer aquellos
métodos imprácticos.
Ahora señalaremos las herramientas adecuadas para llevar a cabo el trabajo de embobinar
sin llegar a un cumulo de herramientas y artefactos inútiles.
He aquí una lista de herramientas para llevar a cabo nuestro trabajo de embobinar un
motor:
a.
b.
c.
Pinzas de corte
Pinzas de corte en la punta
Pinzas de presión
d.
e.
f.
g.
h.
i.
j.
k.
l.
m.
n.
o.
p.
q.
r.
Mazos
Cautín
Llaves españolas
Martillos Cabeza de bola
Navajas
Arco con segueta
Cepillo de madera con cerdas de alambre
Taladro de mano
Martillo de goma
Calibrador para alambre BS
Cincel
Limas
Desarmadores cruz, plano
Tijeras
Maquina embobinadota con contador de revoluciones
2.1.2 Instrumentos de medición
Para comprobar l buen funcionamiento de un motor o para detectar fallas se utilizan
diferentes aparatos de medición como son el amperímetro, amperímetro de gancho,
voltímetro, grauler.
2.1.3 Amperímetro
El empleo del amperímetro en los talleres de reparación de motores es indispensable ya que
su lectura demuestra las condiciones normales o anormales de los mismos siendo de
recomendarse los de tipo de precisión con escalas de 0 a 25, 0 a 50 y 0 a 100. Estos aparatos
tienen la ventaja de que se pueden trasladar a cualquier parte para prestar su servicio, o
tenerlos instalados en un tablero de pruebasen un taller. El amperímetro se conecta en
serie.
2.1.4 Amperímetro de gancho
Este instrumento es fácil de manejar, pues están provisto en su parte superior de una
especie de mordaza metálica que se abre para colocar dentro de la misma la línea que se va
a probar una vez que el conductor este dentro de la mordaza se cierra esta por medio de un
simple moviendo y el aparato marca inmediatamente, el amperaje que esta pasando.
2.1.5 Voltímetro
Este aparato nos sirve para medir voltajes, también nos puede servia para detectar
diferencias de voltaje entre fases. El voltímetro se conecta directo a la fuente que se desea
probar.
2.2 Inspección mecánicaal recibir el motor
La inspección mecánica al recibir el motor consiste en revisar las siguientes partes.
a) Valeros: Muchas veces los valeros en mal estado provocan que el rotor se amarre o se
escuche ruidos desagradables debido a la fricción o por la falta de lubricación e ellos.
b) Centrífugo: La acción mecánica de un centrífugo depende del muelle de resortes y la
colocación alineada y la buena distancia entre el centrífugo y platinos. Un centrifugo en mal
estado provocara que el motor no arranque corriendo el riesgode quemarse que al no
arrancar el incremento de corriente que se presente provoque calentamiento excesivo en la
bobinas llegando hasta el grado de poder quemarse.
2.3 Funcionamiento y reparación
La importancia del funcionamiento de los motores se da por la gran necesidad que se tiene
de ellos la rapidez y eficacia, conque se realice su reparación redituara ampliamente en el
reconocimiento del buen trabajo.
La reparación de un motor necesita de mucha a tensión conociento de materiales con
respecto a su calidad, principalmente porque los materiales usados por los fabricantes son
generalmente de excelente calidad.
En cuanto al acabado la forma en que se encuentra el embobinado debe ser esteticamente
muy bueno ya que la maquinaria que usan los fabricantes logra ensambles perfectos y
difíciles de montar manualmente.
Es por eso que se han desarrollado diferentes maneras de embobinado manualmente para
facilitar la entrada del alambre a las ranuras del estator.
CAPITULO 3
DESARROLLOS PARA EL EMBOBINADO
1.
Como desembobinar un motor
Para desembobinar un motor se necesita un martillo con un cincel o en su defecto un
cortador afilado. El estator se debe colocar con un tope para que no se recorra hacia atrás
cuando se golpee la corona con el cortador, para cortar las bobinas se coloca el estator con
la parte contraria a la de las conexiones. El cincel se debe colocar al ras de la bobina y al
comienzo de la ranura, con golpes uniformes la bobina quedara cortada y así sé ira
recorriendo una por una hasta terminar con toda la circunferencia del embobinado. Al
terminar quedara sujeta al estator la otra parte del embobinado nos servirá para sacar los
datos posteriormente.
Para el siguiente paso con las bobinas cortadas al ras del laminado necesitaremos un
botador que abarque el ancho de la ranura, se debe ser precavido con esta medida ya que
puede llegar a atorarse dentro de la ranura y dañar la formación del laminado.
Así golpearemos firmemente hasta que logremos bajar poco a poco las bobinas dentro de
las ranuras hasta tenerlo totalmente fuera.
3.1.2 Como sacar los datos de un motor
Antes de proceder a destapar un motor es conveniente tomar nota de cuantas puntas salen
y si trae algunas marcasen los cables como pueden ser números, colores, etc., para que al
entregar un motor tenga el mismo numero de puntas e identificaciones ya que en el
momento de su reinstalación pueden surgir algunas confusiones y provocar un mal
funcionamiento ya que algunas veces la reinstalación de un motor es efectuado por
personas inexpertas y se basan por las marcas que el motor traía anteriormente.
También se deberán hacer algunas marcas en las tapas para asegurarnos que la posición al
cerrarlos sea la misma que tenia el motor cuando lo recibimos. Puede ser marcado con un
punto de golpe o pintura. Solo procurando que sean marcas pequeñas y que no afecten la
estructura o vista del motor.
Una vez que se han quitado todos los tornillos se recomienda guardarlos junto con piezas
que se le hayan retirado agregando una nota para identificar a que motor corresponden
para evitar confusiones posteriores.
Ya abierto el motor se tomara el estator con la parte de las conexiones hacia arriba para así
desatar los amarres y buscar todos los puntos de conexión, el paso de las bobinas, y bobinas
por grupo, numero de grupos, tipo de embobinado, vueltas por bobina, después de hacer
esto cortarlo, después contar numero de ranuras, largo de ranura calibre de alambre y tipo
de aislamiento.
La placa de datos también se deberá transcribir para hacer comparaciones al final del
trabajo.
Estos datos quedaran guardados en un libro ya que es de gran utilidadpara hacer
comparaciones. En caso de falta de datos podremos buscarlo en nuestro libro y así
continuar con la reparación y ahorarnos tiempo, tambien se puede agregar un apunte
personal en caso de ser necesario.
3.
Limpieza del estator
Después de haber quitado las bobinas de muy comun que queden residuos de papel o
barniz, los cuales pueden quedar pegados en las paredes de las ranuras, por lo cual se
debera de limpiar para facilitar la entreda de los aislamientos de el alambre., tambièn
pueden quedar el alambre de cobre, hierrofundido a causa de cortos circuitos en el motor es
importante eliminar estos defectos y tratar de dejar las laminaciones lo menos dañadas
posible.
Para la limpieza seran necesarias las siguientes herramientas, algunas ya fueron
mencionadas con anterioridad.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Navajas
Seguetas
Lijas
Cepillo de alambre
Gasolina
Brocha
Con las segueta, se puede raspar entre las ranuras para quitar todo lo que este pegado en
ellas, una vez que se han raspado todas las ranuras se procede a raspar con gasolina y
posteriormente sopletear con aire y retirar tdos los residuois existentes.
Una vez seco el estator se puede pintar por dentro solo las partes superiores, lo cual
ayudara a evitar la corrosiòn y cubrir algunas partes dañadas de las laminaciones.
3.
Aislamiento para embobinados
Los aislamientos en un embobinado son muy importantes ya que de estos depende que la
parte eléctrica no tenga ningún contacto con la parte de hierro de el motor que provocarían
cortos, que serian peligrosos para el operador.
Los aislamientos deben estar preparados para soportar determinadas temperaturas y
proteger de humedad y polvo las bobinas.
En los embobinados podemos encontrar varios tipos de aislamientos como son:
a.
b.
c.
d.
e.
Plásticos
Barnices
Papel
Tubos de lino impregnados
Tubos de fibra de vidrio
f.
Aislantes a base de silicones (Barniz)
Para motores que trabajen en condiciones de temperaturaque sobrepasen los 40 ºC se
recomienda el uso de aislantes de tela de vidrioy barnices a base de silicones., este mismo
tiempo de aislantes se recomienda donde el ambiente es húmedo.
El aislante que es colocado entre las ranuras del estator lo podemos encontrar en tres tipos
diferentes
1.
2.
Papel pescado
Coreco
También se usa el espaguetti la descripciónde este aislante es un tubo formado de
resinas aislantes y fibra de vidrio, el cual sirve para aislar los puntos de conexión entre
las bobinas.
Barniz para acabado:
Este se usa cuando se esta seguroque el motor se encuentra lsto para trabajar y ya se
ahn hecho las pruebas correspondientes que comprueben su buen funcionamiento, ya
que este barniz al secar hace que los alambres queden sujetos entre si endureciendo
las bobinas, esto evita ruidos por alambres sueltos, vibración de un embobinado, y
además actuar como una capa protectora además de dar una buena presentación de
acabado a el embobinado.
Este barniz se encuentra en el mercado en colorrojo o transparente, también hay
barnices que secan a temperatura ambiente y otros que necesitan exponerse a altas
temperaturas para lograr su secado.
Cuñas de madera:
Se colocan sobre la parte superior descubierta de la bobina y las paredes de la ranura.,
estas asientan las bobinas y al mismo tiempo las aprietan hacia el fondo de la ranura,
también las protegen de un posible rozamiento con el rotor.
Alambre magneto:
Este alambre esta provisto de un barniz aislante que evita los cortos entre un alambre
con otro.
1.
Colocación de aislantes en el estator
Para este trabajo tenemos tres opciones que son:
. papel pescado
. Mayllar
. Coreco
Para este caso usaremos el mayllar el cual es una mica plástica en presentación de
diferentes calibres.
Podemos tomar una muestra de el embobinado anterior y basarnos a esa medida,
pero en muchas ocasiones no queda ninguno en buen estado, de tal modo que
cortaremos un pedazo aproximado e introducirlo en la ranura entonces estaremos con
la altura adecuada de modo que no salga de la ranura.
Para delimitar el largo del aislante se debe dejar después de la ultima lamina según
sea el tamaño de el motor en este caso dejaremos 10 mm de sobrante de cada lado
para que mas adelante hagamos una pestaña para que el aislante no se mueva ni se
recorra a la hora en que estemos introduciendo el alambre.
De esta manera tendremos ya una muestra de la cual tomaremos las medidas tanto de
largo como de ancho.
Nuestra medida deberá ser de 10cms, de largo por 2 cm de ancho.
1.- Sobre el pliego marcaremos la medida del largo del aislador que seran los 10 cm.
Un pliego tiene comúnmente 80cm, si dividimos entre 2 cm que es el ancho de
nuestro aislador podremos saber anticipadamente que tendremos 40 aisladores.
2. Una vez marcado la tira la cortaremos ya sea con una navaja o tijeras a esta tira le
mediremos 5mm de cada lado para hacer un medio corte con una navaja.
3. Ahora podemos cortar individualmente cada aislador, con el cortador antes
mencionado ajustaremos la medida de 2 cm que es el ancho de nuestro aislador.
Asi obtendremos los 24 aislantes que necesitamos para nuestro motor.
3.
4.
Maullar
A cada uno de los aisladores le doblaremos el medio corte hacia un mismo lado de
los dos extremos.
5.
El estor que fue limpiado con anterioridad le podremos dar un ligero baño con
barniz para que al colocar los aislantes queden adheridos alas paredes del estator.
Con el sobrante de nuestra tira aramos lo que se conoce por los técnicos como caballetes
que son tiras de aislantes que sirven para cubrir las bobinas en su parte exterior antes de las
cuñas e madera.
Estos se hacen tomando la mitad de la medida de ancho de nuestros aisladores anteriores.,
así es que si media 2 cm de ancho esta medirá 1 cm de ancho, una vez cortados se deberá
hacer un dobles de modo que estén redondeados tal y como se muestra en la figura .
De esta manera nuestro estator estará listo para recibir las bobinas.
1.
Cambio de paso en el embobinado
El cambio de paso en un embobinado es importante para quienes embobinan a mano, ya
que fasilita el trabajo y el ahorro de tiempo es muy significativo.
A continuación pondremos por ejemplo los datos de un motor bomba de aguamarca excel
de 1 ½ HP. De dos polos.
Bobina de arranque
Bobina de trabajo
Paso V x B Calibre 22 Paso V x B Calibre 20
1 - 6 - 30
1 - 4 - 21
1 - 8 - 36
1 - 6 - 46
1 - 10 - 43
1 - 8 - 52
1 - 12 - 44
1 - 10 - 62
1 - 12 - 62
1.
Como leer los datos
El paso de la bobinas de arranque en la primar bobina es de 1 – 6 en el cual el numero 1
indica el numero de bobina y el 6 los espacios que esta ocupa
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior
En el paso de las bobinas de arranque sera el siguiente:
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior
Observemos que hay una bobina mas en el grupo de trabajo, entonces los datos de las
bobinas quedaran así
Bobina de arranque Bobina de trabajo
1–61–4
2–82–6
3 – 10 3 – 8
4 – 12 4 -10
5 – 12
Para determinar un número de vueltas por bobina se cuenta por alambre cada bobina y se
apunta conde corresponde, Ejemplo:
Hilos X Bobina Hilos X Bobina
1 – 6 – 30 1 – 4 - 21
2 – 8 – 36 1 – 6 – 46
3 – 10 – 43 1 – 8 – 52
4 – 12 – 44 1 – 10 -62
1 – 12- 62
Ahora el cambio lo haremos de las siguiente manera:
Acomodaremos todas las bobinas a un solo paso, y con el mismo numero de vueltas cada
una, como es un motor de 3,600 RPM corresponden a 2 polos que dividimos entre 24
ranuras, de este modo tocaran 12 ranuras por polo., asi tendremos 12 ranuras para
distribuir todas nuestras bobinas y las repartiremos como se muestra en la figura.
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior
El paso que lograra abarcar totas las ranuras serà de 7 x 6 esto indica que cada bobina
abarcara 7 espacios y quedara 5 espacios vacios para llenarlas con las demas bobinas
El mismo paso cera para las bobinas de arranque pero ahora en lugar de ser por 24, las
repartiremos entre 12.
Para repartir el número de bobinas es necesario sumar todas las vueltas de cada bobina y
dividirlas entre el numero de bobinas que vallamos a usar ejemplo.
Bobina de arranque Bobina de trabajo
1 – 6 – 39 1 – 4 – 21
8 – 36 6 – 46
10 – 43 8 – 52
12 – 44 10 – 62
12 – 62
Total = 153 Total = 243
153 / 6 = 25.5 243 / 6 = 40.5
Total de vueltas = 153
Numero de vueltas = 6
Vueltas X Bobina = 25.5
De este modo nuestros datos quedaran así:
Bobina de arranque Bobina de trabajo
Paso 1 – 7 * 6
Paso 1 - 7 * 6
V x B 25.5
V x B 40.5
Calibre 22
Calibre 20
Conexión Serie
Conexión Serie
Grupos 2
Grupos 2
De esta manera no perderemos tiempo en hacer una bobina con relaciòn de vueltas, y
tamaño distinto a cada una de las bobinas, este cambio nos da uniformidad sin afectar el
ángulo requerido por cada polo.
2.
Cuando los motores traen alambres tipo solera o de números que no se consigan o
bien se desee utilizar material existente, se presenta el problema de saber cual debe
ser el calibre apropiado para hacer dicho cambio, sin recurrir a cálculos técnicos.(1)
Supongamos que un motor viene devanado con un alambre esmaltado y forro Nº 10 y
que dicho alambre no se encuentre en el mercado.
Busquemos en la tabla relativa alambre de cobre desnudo y veremos que el Nº 10
tiene una sección de 5.260 mm2 y su diámetro también en milímetros cuadrados es
de 2.588, para conseguir estas mismas características veremos que corresponden
poner 2 alambres en paralelo del Nº 13 que equivalen con muy pequeña diferencia en
milésimas de milímetro al original por lo que tendremos el mismo resultado.
La misma operación se hace cuando se trata de alambre cuadrado, pues conociendo la
sección del mismo, solo se buscara el equivalente en redondo.
Desde luego, cabe la aclaración de que se debe tener en cuenta el espacio del que se
dispone en la ranura respectiva, ya que en muchas ocasiones estas vienen
completamente justas y por lo tanto no es posible hacer estos cambios en los calibres
de el alambre sin variar la cantidad de vueltas, para saber si dos o mas alambres caben
en la caja de la ranura en sustitución del original, tómese exactamente la medida de la
caja e introduzca la cantidad que se piensa poner de alambre o bien calcúlese con la
ayuda tablas que dan el grueso de los aislamientos, y se admite el numero deseado de
vueltas
1.
Inspección mecánica final del motor
Como cambiar el grueso del calibre
3.
La inspección mecánica en el motor es muy importante ya que estas fallas provocan grandes
problemas en el funcionamiento del motor.(2)
Algunas fallas son:
a.
Estos deben tener un ajuste adecuado tanto a la flecha del rotor como la chumacera,
la alneaciòn es de vital importancia ya que un desvalanceo provocara un fricciòn entre
valines provocando calentamiento o llevando esta a la destrucción de las vias dentro
del valero, provocando un estancamiento del rotor.
b.
c.
Baleros
Alineación
Es básicamente para el buen funcionamiento y durabilidad de los elementos, como son:
Baleros
Tapas
Estator
Rotor
Colectores
Ya que un desequilibrio en alineación atribuye a desgastes o fricciones no deseadas.
2.
La inspección eléctrica después de la reparación en un motor es muy importante ya
que esta nos mostrara los resultados buenos o malos por medio de varios puntos.
3.4.1 Prueba de aislamiento
Esta se efectúa con un Meguer que nos dará los resultados de aislamiento y
comprobaremos que la parte eléctrica se encuentre completamente aislada de los
elementos metálicos del motor.(3)
3.4.2 Prueba de amperaje
Esta se realiza con el emperímetro con el motor funcionando se checa linea por linea
tomando lectura del amperaje que el motor desarrolla y asi poder compararlo con el
amperaje inscrito en la placa de el motor de esta forma si las lecturas son distintas
Estaremos detectando alguna falla eléctrica o mecánica.
3.
4.
Inspección eléctrica final de un motor
Factibilidad de costo.
Al localizar el defecto de un motor deberíamos formularnos las siguientes preguntas.
¿Si reparo el defecto que he encontrado serán suficientes para que el motor trabaje
completamente y no se presentara otro que de momento no aparece?
¿Qué tiempo voy a emplear en la reparación?
¿ Cuanto justamente se debe cobrar? (4)
Al realizar un trabajo debemos considerar los siguiente
1.
2.
3.
4.
5.
Desmontaje y acarreo
Tiempo que se emplea en desenrollar un motor
Tiempo en que se emplea en limpiar las partes de un motor
Montaje y acarreo
Materiales para la reparación
Transformador
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Transformador.
Transformador.
Transformador de tres fases.
Se denomina transformador o transfor (abreviatura) o trafo (vulgaridad), a un
dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito
eléctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia. La potencia que ingresa al
equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se
obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas,
dependiendo de su diseño, tamaño, etc.
El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un
cierto nivel de voltaje, en energía alterna de otro nivel de voltaje, por medio de la acción
de un campo magnético. Está constituido por dos o más bobinas de material conductor,
aisladas entre sí eléctricamente por lo general enrolladas alrededor de un mismo núcleo
de material ferromagnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo
magnético común que se establece en el núcleo.
Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción
electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas
devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio. Las bobinas o
devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o
salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con
más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión
que el secundario.
Contenido
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1 Funcionamiento
2 Relación de Transformación
3 Historia
o 3.1 Primeros pasos: los experimentos con bobinas de inducción
o 3.2 El nacimiento del primer transformador
4 Otra información de interés
5 Tipos de transformadores
o 5.1 Según sus aplicaciones
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5.1.1 Transformador elevador/reductor de voltaje
5.1.2 Transformadores elevadores
5.1.3 Transformadores variables
5.1.4 Transformador de aislamiento
5.1.5 Transformador de alimentación
5.1.6 Transformador trifásico
5.1.7 Transformador de pulsos
5.1.8 Transformador de línea o Flyback
5.1.9 Transformador diferencial de variación lineal
5.1.10 Transformador con diodo dividido
5.1.11 Transformador de impedancia
5.1.12 Estabilizador de tensión
5.1.13 Transformador híbrido o bobina híbrida
5.1.14 Balun
5.1.15 Transformador electrónico
5.1.16 Transformador de frecuencia variable
5.1.17 Transformadores de medida
o 5.2 Según su construcción
 5.2.1 Autotransformador
 5.2.2 Transformador con núcleo toroidal
 5.2.3 Transformador de grano orientado
 5.2.4 Transformador de núcleo de aire
 5.2.5 Transformador de núcleo envolvente
 5.2.6 Transformador piezoeléctrico
6 Véase también
7 Referencias
8 Enlaces externos
[editar] Funcionamiento
Representación esquemática del transformador.
Si se aplica una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario, las variaciones de
intensidad y sentido de la corriente alterna crearán un campo magnético variable
dependiendo de la frecuencia de la corriente. Este campo magnético variable originará,
por inducción electromagnética, la aparición de una fuerza electromotriz en los
extremos del devanado secundario.
[editar] Relación de Transformación
La relación de transformación nos indica el aumento ó decremento que sufre el valor
de la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada, esto quiere decir, por cada
volt de entrada cuántos volts hay en la salida del transformador.
La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado
primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es
directamente proporcional al número de espiras de los devanados primario (Np) y
secundario (Ns) .
La razón de la transformación (m) del voltaje entre el bobinado primario y el
bobinado secundario depende de los números de vueltas que tenga cada uno. Si el
número de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habrá el
triple de tensión.
Donde: (Vp) es la tensión en el devanado primario ó tensión de entrada, (Vs) es la
tensión en el devanado secundario ó tensión de salida, (Ip) es la corriente en el
devanado primario ó corriente de entrada, e (Is) es la corriente en el devanado
secundario ó corriente de salida.
Esta particularidad se utiliza en la red de transporte de energía eléctrica: al poder
efectuar el transporte a altas tensiones y pequeñas intensidades, se disminuyen las
pérdidas por el efecto Joule y se minimiza el costo de los conductores.
Así, si el número de espiras (vueltas) del secundario es 100 veces mayor que el del
primario, al aplicar una tensión alterna de 230 voltios en el primario, se obtienen 23.000
voltios en el secundario (una relación 100 veces superior, como lo es la relación de
espiras). A la relación entre el número de vueltas o espiras del primario y las del
secundario se le llama relación de vueltas del transformador o relación de
transformación.
Ahora bien, como la potencia eléctrica aplicada en el primario, en caso de un
transformador ideal, debe ser igual a la obtenida en el secundario, el producto de la
fuerza electromotriz por la intensidad (potencia) debe ser constante, con lo que en el
caso del ejemplo, si la intensidad circulante por el primario es de 10 amperios, la del
secundario será de solo 0,1 amperios (una centésima parte).
[editar] Historia
Transformador de núcleo laminado mostrando el borde de las laminaciones en la parte
superior de la unidad.
[editar] Primeros pasos: los experimentos con bobinas de inducción
El fenómeno de inducción electromagnética en el que se basa el funcionamiento del
transformador fue descubierto por Michael Faraday en 1831, se basa fundamentalmente
en que cualquier variación de flujo magnético que atraviesa un circuito cerrado genera
una corriente inducida, y en que la corriente inducida sólo permanece mientras se
produce el cambio de flujo magnético.
La primera "bobina de inducción" para ver el uso de ancho fueron inventadas por el
Rev. Nicholas Callan College de Maynooth, Irlanda en 1836, uno de los primeros
investigadores en darse cuenta de que cuantas más espiras hay en el secundario, en
relación con el bobinado primario, más grande es el aumento de la FEM.
Los científicos e investigadores basaron sus esfuerzos en evolucionar las bobinas de
inducción para obtener mayores voltajes en las baterías. En lugar de corriente alterna
(CA), su acción se basó en un vibrante "do&break" mecanismo que regularmente
interrumpido el flujo de la corriente directa (DC) de las pilas.
Entre la década de 1830 y la década de 1870, los esfuerzos para construir mejores
bobinas de inducción, en su mayoría por ensayo y error, reveló lentamente los
principios básicos de los transformadores. Un diseño práctico y eficaz no apareció hasta
la década de 1880, pero dentro de un decenio, el transformador sería un papel decisivo
en la “Guerra de Corrientes”, y en que los sistemas de distribución de corriente alterna
triunfo sobre sus homólogos de corriente continua, una posición dominante que
mantienen desde entonces.
En 1876, el ingeniero ruso Pavel Yablochkov inventó un sistema de iluminación basado
en un conjunto de bobinas de inducción en el que el bobinado primario se conectaba a
una fuente de corriente alterna y los devanados secundarios podían conectarse a varias
“velas eléctricas” (lámparas de arco), de su propio diseño. Las bobinas utilizadas en el
sistema se comportaban como transformadores primitivos. La patente alegó que el
sistema podría, “proporcionar suministro por separado a varios puntos de iluminación
con diferentes intensidades luminosas procedentes de una sola fuente de energía
eléctrica”.
En 1878, los ingenieros de la empresa Ganz en Hungría asignaron parte de sus recursos
de ingeniería para la fabricación de aparatos de iluminación eléctrica para Austria y
Hungría.
En 1883, realizaron más de cincuenta instalaciones para dicho fin. Ofrecián un sistema
que constaba de dos lámparas incandescentes y de arco, generadores y otros accesorios.
En 1882, Lucien Gaulard y John Dixon Gibbs expusieron por primera vez un
dispositivo con un núcleo de hierro llamado "generador secundario" en Londres, luego
vendió la idea de la compañía Westinghouse de Estados Unidos.
También fue expuesto en Turín, Italia en 1884, donde fue adaptado para el sistema de
alumbrado eléctrico.
[editar] El nacimiento del primer transformador
Entre 1884 y 1885, los ingenieros húngaros Zipernowsky, Bláthy y Deri de la compañía
Ganz crearon en Budapest el modelo “ZBD” de transformador de corriente alterna,
basado en un diseño de Gaulard y Gibbs (Gaulard y Gibbs sólo diseñaron un modelo de
núcleo abierto). Descubrieron la fórmula matemática de los transformadores:
Donde: (Vs) es el voltaje en el secundario y (Ns) es el número de espiras en el
secundario, (Vp) y (Np) se corresponden al primario.
Su solicitud de patente hizo el primer uso de la palabra "transformador", una palabra
que había sido acuñada por Bláthy Ottó.
En 1885, George Westinghouse compro las patentes del ZBD y las de Gaulard y Gibbs.
Él le encomendó a William Stanley la construcción de un transformador de tipo ZBD
para uso comercial.
Este diseño se utilizó por primera vez comercialmente en 1886.
[editar] Otra información de interés
El primer sistema comercial de corriente alterna con fines de distribución de la energía
eléctrica que usaba transformadores se puso en operación en 1886 en Great Barington,
Massachussets, en los Estados Unidos de América. En ese mismo año, la electricidad se
transmitió a 2.000 voltios en corriente alterna a una distancia de 30 kilómetros, en una
línea construida en Cerchi, Italia. A partir de esta pequeña aplicación inicial, la industria
eléctrica en el mundo, ha recorrido en tal forma, que en la actualidad es factor de
desarrollo de los pueblos, formando parte importante en esta industria el transformador.
El aparato que aquí se describe es una aplicación, entre tantas, derivada de la inicial
bobina de Ruhmkorff o carrete de Ruhmkorff, que consistía en dos bobinas
concéntricas. A una bobina, llamada primario, se le aplicaba una corriente continua
proveniente de una batería, conmutada por medio de un ruptor movido por el
magnetismo generado en un núcleo de hierro central por la propia energía de la batería.
El campo magnético así creado variaba al compás de las interrupciones, y en el otro
bobinado, llamado secundario y con muchas más espiras, se inducía una corriente de
escaso valor pero con una fuerza eléctrica capaz de saltar entre las puntas de un
chispómetro conectado a sus extremos.
También da origen a las antiguas bobinas de ignición del automóvil Ford T, que poseía
una por cada bujía, comandadas por un distribuidor que mandaba la corriente a través de
cada una de las bobinas en la secuencia correcta.
[editar] Tipos de transformadores
[editar] Según sus aplicaciones
[editar] Transformador elevador/reductor de voltaje
Un transformador con PCB, como refrigerante en plena calle.
Son empleados por empresas transportadoras eléctricas en las subestaciones de la red de
transporte de energía eléctrica, con el fin de disminuir las pérdidas por efecto Joule.
Debido a la resistencia de los conductores, conviene transportar la energía eléctrica a
tensiones elevadas, lo que origina la necesidad de reducir nuevamente dichas tensiones
para adaptarlas a las de utilización.
[editar] Transformadores elevadores
Este tipo de transformadores nos permiten, como su nombre lo dice elevar la tensión de
salida con respecto a la tensión de entrada. Esto quiere decir que la relación de
transformación de estos transformadores es menor a uno.
[editar] Transformadores variables
También llamados "Variacs", toman una línea de voltaje fijo (en la entrada) y proveen
de voltaje de salida variable ajustable, dentro de dos valores.
[editar] Transformador de aislamiento
Proporciona aislamiento galvánico entre el primario y el secundario, de manera que
consigue una alimentación o señal "flotante". Suele tener una relación 1:1. Se utiliza
principalmente como medida de protección, en equipos que trabajan directamente con la
tensión de red. También para acoplar señales procedentes de sensores lejanos, en
resistencias inesianas, en equipos de electromedicina y allí donde se necesitan tensiones
flotantes entre sí.
[editar] Transformador de alimentación
Pueden tener una o varias bobinas secundarias y proporcionan las tensiones necesarias
para el funcionamiento del equipo. A veces incorpora un fusible que corta su circuito
primario cuando el transformador alcanza una temperatura excesiva, evitando que éste
se queme, con la emisión de humos y gases que conlleva el riesgo de incendio. Estos
fusibles no suelen ser reemplazables, de modo que hay que sustituir todo el
transformador.
Transformador trifásico. Conexión estrella-triángulo.
Transformador Flyback moderno.
Transformador diferencial de variación lineal (LVDT).
[editar] Transformador trifásico
Tienen tres bobinados en su primario y tres en su secundario. Pueden adoptar forma de
estrella (Y) (con hilo de neutro o no) o delta (Δ) y las combinaciones entre ellas: Δ-Δ,
Δ-Y, Y-Δ y Y-Y. Hay que tener en cuenta que aún con relaciones 1:1, al pasar de Δ a Y
o viceversa, las tensiones de fase varían.
[editar] Transformador de pulsos
Es un tipo especial de transformador con respuesta muy rápida (baja autoinducción)
destinado a funcionar en régimen de pulsos y además de muy versátil utilidad en cuanto
al control de tensión 220 V.
[editar] Transformador de línea o Flyback
Artículo principal: Transformador Flyback
Es un caso particular de transformador de pulsos. Se emplea en los televisores con
TRC (CRT) para generar la alta tensión y la corriente para las bobinas de deflexión
horizontal. Suelen ser pequeños y económicos. Además suele proporcionar otras
tensiones para el tubo (foco, filamento, etc.). Además de poseer una respuesta en
frecuencia más alta que muchos transformadores, tiene la característica de mantener
diferentes niveles de potencia de salida debido a sus diferentes arreglos entre sus
bobinados secundarios.
[editar] Transformador diferencial de variación lineal
Artículo principal: Transformador diferencial de variación lineal
El transformador diferencial de variación lineal (LVDT según sus siglas en inglés)
es un tipo de transformador eléctrico utilizado para medir desplazamientos lineales. El
transformador posee tres bobinas dispuestas extremo con extremo alrededor de un tubo.
La bobina central es el devanado primario y las externas son los secundarios. Un centro
ferromagnético de forma cilíndrica, sujeto al objeto cuya posición desea ser medida, se
desliza con respecto al eje del tubo.
Los LVDT son usados para la realimentación de posición en servomecanismos y para la
medición automática en herramientas y muchos otros usos industriales y científicos.
[editar] Transformador con diodo dividido
Es un tipo de transformador de línea que incorpora el diodo rectificador para
proporcionar la tensión continua de MAT directamente al tubo. Se llama diodo dividido
porque está formado por varios diodos más pequeños repartidos por el bobinado y
conectados en serie, de modo que cada diodo sólo tiene que soportar una tensión inversa
relativamente baja. La salida del transformador va directamente al ánodo del tubo, sin
diodo ni triplicador.
[editar] Transformador de impedancia
Este tipo de transformador se emplea para adaptar antenas y líneas de transmisión
(tarjetas de red, teléfonos, etc.) y era imprescindible en los amplificadores de válvulas
para adaptar la alta impedancia de los tubos a la baja de los altavoces.
Si se coloca en el secundario una impedancia de valor Z, y llamamos n a Ns/Np, como
Is=-Ip/n y Es=Ep.n, la impedancia vista desde el primario será Ep/Ip = -Es/n²Is =
Z/n². Así, hemos conseguido transformar una impedancia de valor Z en otra de Z/n².
Colocando el transformador al revés, lo que hacemos es elevar la impedancia en un
factor n².
[editar] Estabilizador de tensión
Es un tipo especial de transformador en el que el núcleo se satura cuando la tensión en
el primario excede su valor nominal. Entonces, las variaciones de tensión en el
secundario quedan limitadas. Tenía una labor de protección de los equipos frente a
fluctuaciones de la red. Este tipo de transformador ha caído en desuso con el desarrollo
de los reguladores de tensión electrónicos, debido a su volumen, peso, precio y baja
eficiencia energética.
[editar] Transformador híbrido o bobina híbrida
Es un transformador que funciona como una híbrida. De aplicación en los teléfonos,
tarjetas de red, etc.
[editar] Balun
Es muy utilizado como balun para transformar líneas equilibradas en no equilibradas y
viceversa. La línea se equilibra conectando a masa la toma intermedia del secundario
del transformador.
[editar] Transformador electrónico
Esta compuesto por un circuito electrónico que eleva la frecuencia de la corriente
eléctrica que alimenta al transformador, de esta manera es posible reducir drásticamente
su tamaño. También pueden formar parte de circuitos más complejos que mantienen la
tensión de salida en un valor prefijado sin importar la variación en la entrada, llamados
fuente conmutada.
[editar] Transformador de frecuencia variable
Son pequeños transformadores de núcleo de hierro, que funcionan en la banda de
audiofrecuencias. Se utilizan a menudo como dispositivos de acoplamiento en circuitos
electrónicos para comunicaciones, medidas y control.
[editar] Transformadores de medida
Entre los transformadores con fines especiales, los más importantes son los
transformadores de medida para instalar instrumentos, contadores y relés protectores en
circuitos de alta tensión o de elevada corriente. Los transformadores de medida aíslan
los circuitos de medida o de relés, permitiendo una mayor normalización en la
construcción de contadores, instrumentos y relés.
[editar] Según su construcción
Pequeño transformador con núcleo toroidal.
Como caracterizar un núcleo toroidal.
Transformador de grano orientado.
[editar] Autotransformador
Artículo principal: Autotransformador
El primario y el secundario del transformador están conectados en serie, constituyendo
un bobinado único. Pesa menos y es más barato que un transformador y por ello se
emplea habitualmente para convertir 220 V a 125 V y viceversa y en otras aplicaciones
similares. Tiene el inconveniente de no proporcionar aislamiento galvánico entre el
primario y el secundario.
[editar] Transformador con núcleo toroidal
El bobinado consiste en un anillo, normalmente de compuestos artificiales de ferrita,
sobre el que se bobinan el primario y el secundario. Son más voluminosos, pero el flujo
magnético queda confinado en el núcleo, teniendo flujos de dispersión muy reducidos y
bajas pérdidas por corrientes de Foucault.
[editar] Transformador de grano orientado
El núcleo está formado por una chapa de hierro de grano orientado, enrollada sobre sí
misma, siempre en el mismo sentido, en lugar de las láminas de hierro dulce separadas
habituales. Presenta pérdidas muy reducidas pero es caro. La chapa de hierro de grano
orientado puede ser también utilizada en transformadores orientados (chapa en E),
reduciendo sus pérdidas.
[editar] Transformador de núcleo de aire
En aplicaciones de alta frecuencia se emplean bobinados sobre un carrete sin núcleo o
con un pequeño cilindro de ferrita que se introduce más o menos en el carrete, para
ajustar su inductancia.
[editar] Transformador de núcleo envolvente
Están provistos de núcleos de ferrita divididos en dos mitades que, como una concha,
envuelven los bobinados. Evitan los flujos de dispersión.
[editar] Transformador piezoeléctrico
Para ciertas aplicaciones han aparecido en el mercado transformadores que no están
basados en el flujo magnético para transportar la energía entre el primario y el
secundario, sino que se emplean vibraciones mecánicas en un cristal piezoeléctrico.
Tienen la ventaja de ser muy planos y funcionar bien a frecuencias elevadas. Se usan en
algunos convertidores de tensión para alimentar los fluorescentes del