Materiales y herramientas del bobinador

Transcripción

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Materiales y herramientas
del bobinador
vamos a conocer...
1. Materiales
2. Herramientas y utillaje del bobinador
3. Instrumentos de medida y comprobación
PRÁCTICA PROFESIONAL 1
Fabricación de una bobina con moldes
preformados
Fabricación de una bobina con molde
de madera
MUNDO TÉCNICO
Fabricación automatizada de máquinas
eléctricas rotativas
y al finalizar esta unidad...
Conocerás cuáles son los conductores y aislantes
utilizados en el bobinado de máquinas eléctricas.
Identificarás los diferentes tipos de herramientas
y útiles usados en el taller de reparación de
máquinas eléctricas.
Conocerás cuál es la instrumentación requerida
en el taller de mantenimiento y reparación.
Construirás dos bobinas utilizando dos
procedimientos diferentes.
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CASO PRÁCTICO INICIAL
situación de partida
Fermín y Abel, de la empresa MantenExpress, ya han comenzado a formarse para la nueva tarea que su jefe les ha encomendado, es decir, para todo lo relativo al mantenimiento y reparación de máquinas eléctricas. Lo primero que deben hacer es
reservar un espacio en su actual taller para realizar este tipo
de trabajos. En las últimas semanas han revisado catálogos
y webs de fabricantes para definir cuáles son los materiales,
herramientas e instrumentación de los que deben disponer
en su taller máquinas eléctricas. Dentro de los materiales han
observado que dos de ellos son esenciales, por un lado los
conductores eléctricos que constituyen los devanados, y por
otro los materiales dieléctricos que los aíslan. Dentro de la
dotación de herramientas han comprobado que deben adquirir un buen número de ellas y con diferentes funciones. Entre
estas herramientas se encuentran, desde las destinadas a la
construcción de devanados hasta las que permiten ejecutar
su acabado adecuadamente, pasando por las de limpieza y
preparación del núcleo magnético. Además, como en otras
técnicas eléctricas, requieren una instrumentación que permita
y facilite la comprobación y localización de averías, tanto en la
puesta en marcha de las máquinas reparadas como en tareas
de mantenimiento en planta.
estudio del caso
Antes de empezar a leer esta unidad de trabajo, puedes contestar las dos primeras preguntas. Después analiza cada
punto del tema con el objetivo de contestar el resto de preguntas de este caso práctico.
1. ¿Qué característica presenta el conductor utilizado
para rebobinar máquinas eléctricas?
2. ¿Es indiferente el espesor del dieléctrico en los hilos
esmaltados?
7. El principal mercado de trabajo de MantenExpres será
el de las máquinas eléctricas rotativas, ¿cuál es el tipo
de bobinadora que mejor se adapta a su rebobinado?
8. ¿Todas las bobinas se fabrican con un solo conductor?
3. ¿Se comercializan estos conductores en función de su
sección, como ocurre con otros cables eléctricos?
9. ¿Existe alguna herramienta específica para pelar el
hilo esmaltado?
4. ¿Qué hay que tener en cuenta en el momento de
elegir un material aislante?
10. ¿Es sencilla la extracción de los devanados de una
máquina rotativa cuyas bobinas se han quemado?
5. ¿Qué se utiliza (regletas, cinta aislante, etc.) para
aislar las conexiones eléctricas en el interior de una
máquina eléctrica?
11. ¿Existe algún instrumento para comprobar el estado
de los devanados de una máquina rotativa?
6. Fermín y Abel ha leído en algún lugar que una vez
rebobinada una máquina eléctrica es necesario barnizarla, ¿cuál es el objetivo de dicha operación?
Unidad 2
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1. Materiales
Antes de comenzar a estudiar el funcionamiento de los diferentes tipos de máquinas eléctricas que se han nombrado en la unidad anterior, debes conocer los
materiales que necesita y utiliza un técnico bobinador.
Si bien en las próximas unidades se estudiará con detalle cómo realizar operaciones de reparación y bobinado en el contexto de cada máquina, aquí conocerás de
forma genérica cuáles son los materiales que forman sus circuitos magnéticos y
eléctricos, y cómo se trabaja con ellos.
1.1. Hilo esmaltado
caso práctico inicial
La principal característica de un
conductor destinado a formar
parte de un núcleo magnético en
una máquina eléctrica, es que su
dieléctrico es un esmalte que se
encuentra aplicado en toda su
longitud.
El hilo esmaltado es el conductor eléctrico por excelencia utilizado para la fabricación de los circuitos electromagnéticos en todo tipo de máquinas eléctricas.
A pesar de que, aparentemente, parece estar desnudo, el hilo esmaltado se encuentra aislado en toda su longitud por una fina capa de barniz. Por tanto, como
cualquier otro tipo de conductor aislado, para poder realizar su conexión será
necesario retirar dicho aislamiento.
a
Figura 2.1. Hilo con parte del esmalte retirado.
Pueden ser de cobre o de aluminio. Si bien el cobre es el más utilizado, en aquellos
circuitos cuya ligereza es importante se fabrican con aluminio. No obstante, este
material presenta algunas desventajas con respecto al cobre: es difícil de soldar sin
herramientas especiales y es mucho menos resistente a las torsiones, lo que puede
facilitar su rotura o deformación al manipularse.
Al igual que otros materiales y dispositivos utilizados en electrotecnia, los conductores esmaltados están estandarizados, siendo estas las principales normas
que describen su fabricación:
• IIEC 60317. Norma de la Comisión Electrotécnica Internacional. De uso en
Europa y Asia (excepto Japón).
a Figura 2.2. Detalle de un bobina-
do con hilos esmaltados en el rotor
de una máquina rotativa.
• NEMA MW 1000. Norma de la asociación estadounidense National Electrical
Manufacturers Association. De aplicación en Norteamérica y en algunos países
sudamericanos.
• JIS C 3202. Norma de la Japanese Standards Association. De aplicación exclusiva en Japón.
El hilo esmaltado utilizado en máquinas eléctricas no siempre es de tipo circular, son numerosas las firmas comerciales que los fabrican con otras formas, por
ejemplo, con secciones cuadradas o rectangulares. Estas geometrías permiten
aprovechar mejor los espacios en los carretes (en el caso de los transformadores)
o los espacios en las ranuras (en el caso de las máquinas rotativas).
En el argot internacional al hilo de cobre esmaltado se le denomina como magnet wire (alambre de magneto), aunque comúnmente se le conoce como hilo de
bobinar.
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Las principales características que se deben conocer sobre este tipo de conductor
son las siguientes:
• Diámetro. Los hilos esmaltados se distribuyen por su diámetro y no por su
sección en mm2 como ocurre con los conductores de línea utilizados en instalaciones convencionales (industriales y domésticas).
• Tipo y espesor del esmalte. Suelen fabricarse con barnices de poliéster, poliuretano o poliésterimida. Su espesor está definido en función de la tensión de
ruptura, estableciéndose así una clasificación en tres grados (grado 1, grado 2
y grado 3). Cuanto mayor es el grado, mayor es su grosor y, por tanto, también
la tensión de aislamiento.
Grado 1
Grado 2
Grado 3
El hilo esmaltado se comercializa
por su diámetro y no por su sección como ocurre con otros conductores eléctricos. Por otro lado,
para el rebobinado de máquinas
eléctricas es necesario conocer
también el espesor del aislante,
ya que de otra forma podría haber
problemas para alojarlo en un
determinado carrete o ranura de
un núcleo magnético.
Diámetro
global
Diámetro
del cobre
a
Figura 2.3. Grados del hilo de bobinar.
Un fabricante suele dar el diámetro del conductor desnudo y un valor máximo y
mínimo para cada uno de los grados del aislante.
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DIÁMETRO (mm)
Diámetro
cobre
desnudo
0,15
Diámetro global
Grado 1
0,162
0,171
Grado 2
0,172
0,182
Grado 3
0,183
0,193
Los devanados de las máquinas
rotativas de gran potencia y tamaño que trabajan en circuitos de MT
(Media Tensión), están construidos
con bobinas de pletinas de cobre
en lugar de utilizar hilo esmaltado.
• Valor térmico. Es el índice máximo de temperatura para que el aislante trabaje 20.000 horas. Por tanto, si se trabaja con un valor menor al indicado por
el fabricante, la vida del conductor aumenta en relación directa a este dato.
Algunos valores térmicos son: 90, 105, 130, 155, 180, 220 y 250 °C.
• Soldabilidad. Es la capacidad que tiene el conductor de unirse a otros conductores o materiales mediante soldadura. Se suele expresar con el tiempo (en segundos) y los grados debe alcanzar el instrumento de soldadura
en dicho tiempo. Algunos ejemplos de este dato son: 2.0 s / 390 °C, 0.3 s /
370 °C, 0.2 s / 390 °C, etc.
• Peso. A diferencia de los conductores de línea, que se suelen adquirir por metros, el hilo esmaltado se compra al peso. Por este motivo los fabricantes suelen
dar como dato la longitud aproximada para un 1 kg.
• Resistencia eléctrica nominal. Es la oposición que el conductor presenta ante
el paso de la corriente eléctrica. Este se da para una temperatura determinada
(por ejemplo: 20 °C) en Ω/m.
• Tensión de perforación del aislamiento. Es el valor en voltios por el cual se
deteriora, por perforación, el esmalte del conductor.
saber más
El peso de los carretes también se
encuentra normalizado, facilitando así su comercialización al peso.
Unidad 2
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1.2. Carretes para el hilo esmaltado
vocabulario
Español-Inglés
Resinas y barnices: resins &
varnishes
Los carretes no solo sirven para empaquetar los hilos esmaltados y facilitar así
su distribución, sino que al estar normalizados en tamaños y formas, permiten
un mejor almacenaje y montaje en bobinadoras y devanadoras de cualquier
marca.
Aislante: insulating
Hilos esmaltados: winding wires
Bobina: coil
Bobinado: wind
Diámetro global: overall diameter
Cobre: copper
a
Figura 2.4. Carretes de hilo esmaltado.
Se fabrican en diferentes tamaños y formas según se muestra en la figura:
Cilíndrico
d2
Bicónico
Angular
L1 L2
d1
a
Figura 2.5. Diferentes tipos de carretes.
El hilo de pequeño diámetro se distribuye en carretes pequeños, reservándose los
de mayor tamaño para diámetros superiores.
1.3. Materiales aislantes
Al elegir un material aislante hay
que tener en cuenta, principalmente, el tipo de material del que está
compuesto, su espesor, su rigidez
dieléctrica y su comportamiento
ante las variaciones térmicas.
Los materiales aislantes utilizados en el mantenimiento y reparación de máquinas
eléctricas tienen como objetivo aislar los bobinados entre sí y estos con cualquier
parte del chasis de la máquina.
Pueden se de dos tipos: sólidos y líquidos. Dentro del primer grupo a su vez pueden ser rígidos o flexibles.
Al igual que otros materiales, los aislantes poseen una serie de características
técnicas que debe facilitar el fabricante. Las de mayor interés son:
• Espesor. Viene dado en milímetros (mm). Los materiales de tipo lámina flexible suelen ser desde 0,1 hasta 3,0 mm. Los de tipo rígido pueden llegar a tener
varios centímetros de grosor.
• Rigidez dieléctrica. Expresada en Kv/mm (Kilovoltios/milímetro), permite
conocer el límite de tensión donde el material pierde sus propiedades aislantes.
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• Clase térmica. Es la temperatura máxima a la que puede ser sometido el material
sin que pierda sus propiedades aislantes. Está normalizada y se identifica con el
número máximo de grados. Hasta no hace mucho tiempo se denominaba utilizando una letra, por lo que en la siguiente tabla se muestra su equivalente en la
nomenclatura actual, ya que muchos fabricantes siguen utilizando la antigua.
Letra
identificadora
(antigua)
Clase
térmica (°C)
(actual)
Y
90
A
105
Algodón y papel impregnados en líquidos aislantes,
poliuretano, acetato polivinílico
E
120
Esmaltes de resinas de poliuretano
B
130
Epoxy, poliuretano, materiales a base de poliéster
F
155
Materiales a base de mica, amianto y fibra de vidrio
H
180
Mica, vidrio, cerámica y cuarzo sin aglutinante
N
200
Poliéster-imida
R
220
Amida-imida
—
240
Materiales
Algodón y papel no impregnados en líquidos aislantes
La clase térmica es aplicable a cualquier tipo de material utilizado como aislante en instalaciones eléctricas domésticas e industriales, no obstante los pertenecientes a las clases B, F y H son los más utilizados en máquinas eléctricas.
Aislantes flexibles
Se presentan en forma de láminas de papel o cartón flexible, y se utilizan para
aislar los diferentes devanados de una máquina eléctrica entre sí, con el núcleo
magnético o con cualquier parte metálica que se encuentre próxima a ellos. Pueden ser diferentes de tipos y grosores.
Las principales características de los laminados flexibles deben ser:
• alta resistencia a la abrasión y a la rotura,
• buena resistencia térmica,
• alto poder dieléctrico,
• bajo índice de absorción de agua y humedad.
Uno de los aislantes flexibles más conocidos y utilizados desde hace muchos años
es el denominado papel o cartón Presspan (presspahn), que suele presentarse
combinado con otros materiales como, por ejemplo, con una película de poliéster.
a
Figura 2.7. Cartón Presspan con film de poliéster.
a
Figura 2.6. Diferentes tipos de
laminados flexibles (Cortesía de
Importaciones JL).
Unidad 2
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vocabulario
Español-Inglés
Aislamiento: insulation
Aislante de ranura: insulation slot
Aislamiento flexible: flexible
Insulation
saber más
Las cuñas se comercializan en diferentes anchos, y vienen presentadas en tiras de varios metros para
que el operario las corte según sus
necesidades.
No obstante, existen otros materiales que tienen mejores prestaciones mecánicas
y eléctricas que pueden complementar o sustituir al Presspan en muchas de las
aplicaciones en las que se ha estado utilizando tradicionalmente.
Estos son algunos de ellos: Papel Crepe, Fibra vulcanizada, voltaflex, Kapton y
Nomex.
Cuñas y aislantes de ranura
Las cuñas y aislantes de ranura, también llamados cajetines, son materiales flexibles preformados para que puedan ser utilizados de forma rápida en operaciones
de rebobinado de máquinas rotativas. Disponen de unas propiedades específicas
para que no puedan deformarse con facilidad.
Las cuñas se utilizan para tapar la ranura y así evitar que la bobina se salga. Los aislantes de ranura se utilizan para aislar el núcleo metálico del devanado de la máquina.
a
Figura 2.9. Cuñas aislantes para ranuras de
máquinas rotativas.
a
Figura 2.10. Aislantes de ranuras.
Aislantes rígidos
a
Figura 2.8. Tipos de cuña
Son materiales que se utilizan en la fabricación de determinados elementos de las
máquinas (cajas de bornes, construcción de carretes para devanados, separadores
de bobinas, etc.). Sin embargo, desde el punto de vista del mantenimiento y de
la reparación no tienen tanto interés como los de tipo flexible, ya que su uso es
mucho más ocasional.
Se distribuyen en placas de diferentes grosores y pueden ser de baquelita, fibra de
vidrio, mica, etc.
Tubos flexibles de fibra de vidrio
Para aislar conexiones (empalmes)
entre los diferentes devanados de
una máquina eléctrica se utilizan
tubos flexibles de fibra de vidrio.
En ningún caso se debe utilizar
cinta aislante para este cometido.
Conocidos también como macarrones, son fundas aislantes muy flexibles que se
utilizan para guiar los hilos en el interior de las máquinas eléctricas y cubrir y
aislar las conexiones entre ellos.
Están formados por trenzas de fibra de vidrio barnizadas con resina de silicona.
Se distribuyen en diferentes diámetros, grosores, colores, propiedades dieléctricas
y clase térmica.
En ningún caso las conexiones eléctricas de una máquina se deben cubrir utilizando técnicas caseras, por ejemplo, usando cintas aislantes o regletas. Su uso puede
ser contraproducente, debido a que se pueden fundir con facilidad debido a los
efectos del calor generado por los devanados.
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Algunas variantes se muestran a continuación:
a
Figura 2.11. Tubos flexibles.
a
Figura 2.12. Tubo con varios hilos esmaltados en su interior.
Resinas y barnices
La aplicación de resinas y barnices a los devanados de las máquinas eléctricas
tiene los siguientes objetivos:
1. Penetrar por todas las capas del devanado aportado un aislamiento extra a
todo el conjunto, aislando conductores entre sí, y estos a su vez con el núcleo
magnético y con cualquier parte metálica del chasis de la máquina.
2. Aumentar la rigidez mecánica del conjunto, evitando así que cualquier elemento del circuito eléctrico (espira, cable, unión, etc.) pueda moverse o
desplazarse por las vibraciones generadas en el funcionamiento normal de la
máquina.
El barnizado tiene como principal
objetivo aumentar la rigidez mecánica del conjunto, para así evitar
que cualquier elemento pueda
moverse o desconectarse, perjudicando el funcionamiento normal
de la máquina.
saber más
La resina es un polímero orgánico,
mientras que el barniz es resina
que se puede disolver.
a
Figura 2.13. Detalle de la aplicación de barnices y resinas al inducido de
una máquina rotativa.
Algunas de las características que debe dar el fabricante sobre barnices y resinas
son: color (incoloro, dorado, amarillo, naranja, etc.), densidad, viscosidad,
clasificación térmica, tipo y tiempo de secado, perforación dieléctrica, tipo de
diluyente con el que se debe emplear, etc.
La impregnación de los devanados puede hacerse de diferentes formas:
• Por inmersión en cuba de impregnación. Consiste en sumergir por completo
el circuito magnético de la máquina en una cuba en la que se encuentra el
aislante líquido.
a
Figura 2.14. Impregnación de estatores por inmersión (Cortesía de
Royal Diamond).
Unidad 2
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• Por goteo. Consiste en verter el barniz directamente sobre los devanados. Esto
puede hacerse de forma manual o estar automatizado en grandes producciones.
a
Figura 2.15. Impregnación de inducidos por goteo.
• Por autoclave. Se utiliza un recipiente de paredes muy gruesas, como una olla
a presión de grandes dimensiones con cierre hermético en el que se realizan
reacciones industriales por vapor de agua.
• Por impregnación al vacío y presión (VPI). Es un proceso de impregnación
que está orientado a la fabricación en serie de máquinas eléctricas. No es habitual su uso en pequeños talleres.
• Por pulverizado a presión. A través de una pistola de aire a presión que pulveriza el barniz sobre la zona aplicar. Para pequeñas reparaciones también existen
tarros, en formato de aerosol, de reducido tamaño.
• Por aplicación manual. Mediante brochas o pinceles.
a Figura 2.16. Barniz de impregnación de rápido secado al aire
(Cortesía de Royal Diamond).
Una vez que los devanados de la máquina han sido impregnados, se debe esperar
a que se seque el barniz o resina. Así, el secado puede realizarse por dos métodos:
secado natural o secado al horno (o estufa).
En cualquier caso, con los dos métodos se obtienen resultados similares, por
tanto, dependiendo del barniz o resina a utilizar para la impregnación se deberá
utilizar un método u otro.
Cintas
Otra forma de aislar una bobina o una parte de un devanado consiste en enrollar
sobre él cinta de algodón de uno o varios centímetros de ancho. De esta forma,
además de aportar mayor aislamiento al devanado (que aumentará de forma
considerable una vez que haya sido impregnada de barniz), permite mantenerlo
como un bloque compacto, evitando que cualquier hilo se separe del conjunto.
A la operación de aplicar la cinta sobre el devanado se la conoce como zunchado.
Por este motivo, la cita destinada a este fin se denomina cinta de zunchar.
a
Figura 2.17. Cinta de algodón para zunchar.
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El principal problema que tienen las cintas textiles es su elevado deterioro térmico con el tiempo. Por este motivo, en los últimos años han ido apareciendo
nuevos materiales, que si bien no sustituyen por completo a los tradicionales,
aportan nuevas características térmicas, mecánicas y dieléctricas que deben ser
tenidas muy en cuenta. Una muestra de ello es la cinta de poliéster/vidrio, también conocido como vidrio hilado textil.
Cuerdas
El encordado de los devanados de una máquina eléctrica es una operación que se
realiza una vez introducidas todas las bobinas y efectuadas todas las conexiones
eléctricas. Consiste en coser las partes del devanado que quedan al aire para lograr bloques compactos y que no se muevan por la acción de las vibraciones en el
funcionamiento normal de la máquina.
Para el cosido de los devanados de las máquinas eléctricas se utilizan: bramantes,
cordeles, cuerdas pequeñas, cintas de algodón estrechas o cordajes de fibras vegetales impregnados o no con silicona o poliéster.
a
Figura 2.18. Ejemplo de encintado de las bobinas polares de una
máquina de CC.
saber más
En las próximas unidades se tendrá la oportunidad de realizar el
encordado del devanado de un
estator.
saber más
a
Para atar el devanado de una máquina rotativa se deben utilizar
agujas específicas para este cometido. No obstante, el operario
también pude diseñarse su propio
sistema de cosido mediante alambres o retales de hilo de bobinar.
Figura 2.19. Cordajes.
El encordado no tiene en ningún caso una función de aislamiento entre partes de
una máquina. Sin embargo, se realiza con materiales aislantes para evitar que su
aplicación interfiera sobre los campos magnéticos generados en ella.
c Figura 2.20. Detalle del cosido del devanado del estator
de una máquina CA.
Aunque el uso de este tipo de materiales es la forma habitual de proceder para
realizar en el atado de los devanados de las máquinas rotativas, también es posible
recurrir a materiales modernos, como las bridas corredizas, y utilizarlas junto a ellos.
a
Figura 2.21. Agujas para atar un
devanado.
Unidad 2
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2. Herramientas y utillaje
del bobinador
importante
En esta unidad se nombrarán partes de máquinas eléctricas que
aún no conoces. No te preocupes por ello, lo importante es que
conozcas cuáles son los materiales, herramientas e instrumentos
que necesita un técnico para realizar labores para su reparación y
rebobinado.
El técnico bobinador utiliza herramientas y útiles pertenecientes a diferentes
ámbitos técnicos, tanto mecánicos como eléctricos. Algunos de ellos son tan
comunes y familiares que no es necesario nombrarlos aquí. Sin embargo, sí se
describirán aquellos que son imprescindibles para ejecutar tareas propias de esta
especialización.
Las herramientas que se enumeran a continuación son las utilizadas en los talleres
de reparación y mantenimiento, no entrando en detalle en el ámbito de la maquinaria automatizada para la fabricación en serie, ya que se sale de los objetivos
de este libro.
2.1. Bobinadoras
vocabulario
Español-Inglés
Bobinadora: winding machine
Contador: counter
Contrapunto: tailstock
Son las herramientas destinadas a fabricar las bobinas de los devanados en los
diferentes tipos de máquinas eléctricas.
Si no se dispusiera de una bobinadora, habría que fabricarla, ya que aunque la
construcción manual de devanados es posible, sería una tarea altamente tediosa
y poco rentable.
Velocidad de desplazamiento:
traverse speed
Según su sistema motriz las bobinadoras pueden ser manuales o eléctricas.
Plato de embridar: bridling dish
Bobinadoras manuales
Tendido de cables: wire run off
Aislante de ranura: slot insulation
Son bobinadoras multifunción en las que el operario debe mover manualmente,
mediante una manivela, un sistema motriz basado en un juego de engranajes.
Este tipo de bobinadoras es muy utilizado en pequeños talleres de reparación, y se
puede utilizar tanto en la construcción de transformadores como en la de devanados de máquinas rotativas.
a
Figura 2.22. Bobinadora manual.
Independientemente del modelo, todas disponen de un contador de vueltas con
un botón de puesta a cero que permite, de una forma muy sencilla, controlar el
número de espiras que se han formado en la bobina en la que se está trabajando.
Existen diferentes tipos, pero las más comunes son las de contrapunto y las de
bobinado de eje al aire.
a Figura 2.23. Bobina manual
(Cortesía de DUDEK).
Todas las bobinadoras disponen de un trinquete, que se acciona manualmente
para detener temporalmente la operación del bobinado.
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• Bobinadora de contrapunto. En este tipo la zona de trabajo se cierra con un
elemento móvil denominado contrapunto, que, mediante una punta cónica,
bloquea el eje principal una vez se ha ubicado el carrete o molde sobre el que
se va a bobinar.
Se utilizan para trabajos de precisión, como el devanado de pequeños transformadores que no requieran bobinas excesivamente grandes.
saber más
El trinquete de las bobinadoras
permite bloquear su uso, de modo
que se puede detener temporalmente la operación de bobinado
sin que se suelte ninguna de las
espiras del devanado.
En la siguiente imagen se muestran las partes de una bobinadora de este tipo.
Ajuste del contrapunto
Eje roscado
Contrapunto
Contador de vueltas
con botón de puesta
a cero
00000
Manivela
Cuerpo de la
bobinadora
Soporte del contrapunto
Fijaciones
Base móvil
del contrapunto
Base para unir
bobinadora y
contrapunto
Mesa
a
Figura 2.24. Partes de una bobinadora manual de contrapunto.
• Bobinadora de eje al aire. Este tipo no requiere que el eje se apoye sobre ningún elemento de contrapunto. Se utiliza para la construcción de bobinas de
gran tamaño que no necesiten demasiada precisión.
Este tipo de bobinadora ha de instalarse en la esquina de la mesa de trabajo
para impedir que los accesorios y moldes que se monten sobre el eje colisionen
con ella.
Las bobinadoras manuales de eje
al aire son más adecuadas para el
bobinado de máquinas rotativas,
ya que aceptan moldes para realizar bobinas de gran tamaño.
Contador de vueltas
con botón de puesta
a cero
Eje roscado
00000
Trinquete
Manivela
saber más
Fijaciones
Mesa
a
Figura 2.25. Partes de una bobinadora de eje al aire.
Bobinadoras eléctricas
Son utilizadas para realizar los devanados con mayor rapidez y precisión. En ellas
el sistema motriz está constituido por un motor eléctrico, que puede ser regulado
en velocidad para adaptarlo a diferentes tipos de hilos y moldes sobre los que
bobinar.
Algunos fabricantes diseñan sus
bobinadoras de tal forma que el
sistema principal se pueda utilizar
tanto como bobinadora de eje al
aire como de contrapunto.
Unidad 2
48
Las bobinadoras eléctricas disponen de un contador de vueltas electrónico,
además de numerosas posibilidades de ajuste como, por ejemplo, el paso del hilo
para la construcción precisa de devanados en carrete. Las más avanzadas están informatizadas, siendo capaces de memorizar programas y ajustes para la ejecución
rápida de tareas predefinidas.
a
Figura 2.26. Bobinadora eléctrica.
Dependiendo del tamaño del devanado a construir, las bobinadoras eléctricas
pueden ser de suelo o de sobremesa.
Accesorios para ejes de bobinadora
Son elementos que se fijan en el eje de la bobinadora para el ajuste y adaptación
de los diferentes moldes y/o carretes sobre los que se va a trabajar. Estos pueden
ser principalmente de dos tipos:
• Conos. Son elementos de relleno que facilitan la adaptación del elemento a
devanar en el eje de la bobinadora. Su punta cónica permite utilizar pequeños
moldes, como pueden ser los de los trasformadores, sin necesidad de realizar un
núcleo de fijación al eje.
• Discos o platos de embridar. Disponen de un orificio roscado y permiten fijar
el molde o carrete al eje, evitando así que este se mueva en las tareas de bobinado. Su uso evita errores en el cómputo de las vueltas.
a
Figura 2.27. Conos.
a
Figura 2.28. Discos de embridar.
49
2.2. Devanadores
Son útiles que permiten suministrar el hilo (o hilos) al puesto de bobinado, manteniendo en todo momento la tensión adecuada.
Los devanadores pueden ser de sobremesa o de pie. A su vez, pueden ser de carrete
fijo o rotativo. En cualquier caso, todos disponen de un sistema tensor basado
en un mecanismo de poleas y retenedores que guía el hilo y lo mantiene con la
tensión requerida.
Ajuste
del tensor
Tensor
Ojal para
el guiado
del hilo
Regulación
cuba protectora
Sistema de fijación
del eje del carrete
Base para
el carrete
Base
J.C.M.Castillo
a
Regulador
de altura del
carrete
Carrete rotativo
Cuba
protectora
J.C.M.Castillo
Figura 2.29. Devanadores de carrete fijo y de carrete rotativo.
El uso de los devanadores evita que el esmalte de los hilos se dañe en el momento
de la construcción de la bobina. Además, como los hilos se mantienen con la tensión adecuada, es posible echar el trinquete de la bobinadora, deteniendo el trabajo
temporalmente. De esta forma, no será necesario realizar operaciones adicionales,
tales como el atado del hilo al carrete o la anotación de las vueltas completadas.
Los devanados de las máquinas de gran potencia (y tamaño), en lugar de colocar
hilos de gran diámetro, se construyen a menudo mediante varios hilos bobinados en
paralelo. En estas ocasiones el sistema de devanado debe ser múltiple, como puede
ser el de tipo estantería. En este caso se instalan tantos carretes como hilos necesita
el devanado, suministrándose todos a la vez mediante un sistema de salida de hilos.
Salida
múltiple
de hilos
a
Figura 2.30. Sistema de devanado múltiple.
Es habitual que en las máquinas
de gran tamaño y potencia se utilicen varios hilos esmaltados en
paralelo en lugar de uno de diámetro superior.
Unidad 2
50
EJEMPLO
En la siguiente imagen se muestra cómo debe pasarse el hilo por el sistema de poleas y retenedores del tensor de un devanador para suministrar
de forma correcta el hilo en una operación de bobinado.
Ajuste rueda de freno
Hilo al devanado
en construcción
Hilo del carrete
a
a
Figura 2.31. Devanador con tensor (Cortesía de DUDEK).
Figura 2.32. Guiado del hilo en el sistema de poleas del tensor.
La rueda de freno está formada por dos discos forrados internamente de fieltro.
La separación entre ellos es ajustable mediante un mando manual. Así, en función de cómo se regule este elemento, el hilo sale con más o menos suavidad
del sistema devanador.
2.3. Moldes de bobinas
Los moldes de bobinas son elementos preformados que permiten crear las bobinas, o grupos de bobinas, de los devanados de una forma sencilla. De este modo
no es necesario recurrir a otras técnicas más caseras, como pueda ser la construcción de moldes mediante bloques de madera.
Existen moldes para crear grupos de bobinas excéntricas o concéntricas. Estos se
atornillan o ajustan sobre unas regletas lineales graduadas que se instalan a su vez
sobre el eje de la bobinadora.
a
a
Figura 2.33. Diferentes tipos de
moldes para la construcción de bobinas.
Figura 2.34. Moldes instalados en una bobinadora.
Algunos técnicos bobinadores utilizan moldes de madera autoconstruidos, ya que
la bobina podría diseñarse con un tamaño y forma más precisos que los conseguidos con otro tipo de moldes.
51
2.4. Máquina eléctrica de pelado de hilo esmaltado
Las conexiones eléctricas entre conductores, y entre estos y los bornes de las máquinas, deben hacerse retirando previamente el esmalte protector. Si bien esta
operación puede hacerse mediante raspado del mismo utilizando una lija u otro
elemento cortante, lo ideal es utilizar una herramienta rápida y precisa diseñada
específicamente para tal fin, como puede ser la peladora
El mecanismo se basa en el cierre de tres cuchillas sobre el hilo. Cuando esto se produce, por accionamiento del motor eléctrico, las cuchillas chocan contra el esmalte
y lo erosionan, retirándolo así del conductor y evitando que el cobre sea dañado.
Estás herramientas disponen de una fuente de alimentación externa que permite
regular la velocidad de las cuchillas. Esto es especialmente útil para ajustar el
pelado en función del diámetro del conductor y del grosor de su aislante.
saber más
Los fabricantes de peladoras de hilo
esmaltado suministran diferentes
tipos de cabezales de cuchillas para
su adaptación a todo tipo de cables
y situaciones que se puedan presentar en el taller del bobinador.
La máquina eléctrica de pelado es
el útil más adecuado para retirar
el aislante de los hilos esmaltados.
EJEMPLO
El siguiente ejemplo muestra cómo se debe proceder para pelar el extremo de un hilo esmaltado.
1. Se estira la punta de hilo esmaltado a la que se va a retirar el esmalte y se
ubica el conductor en el centro de las tres cuchillas del cabezal de la peladora.
a
Figura 2.35. Antes del pelado.
2. Se regula la velocidad del alimentador de la herramienta, teniendo en cuenta que esto se puede realizar, según las necesidades, en cualquier momento
de la operación.
3. Se sujeta la herramienta con una mano, el conductor con otra y se acciona
el pulsador de puesta en marcha, observando cómo se retira el esmalte de
la forma deseada.
a
a
Figura 2.36. Después del pelado.
Figura 2.37. Máquina eléctrica
de pelar hilo esmaltado junto con
su alimentador-regulador de velocidad.
Unidad 2
52
2.5. Bases y soportes auxiliares
saber más
En los talleres de reparación de
máquinas eléctricas es aconsejable
disponer de un sistema hidráulico
de elevación que permita desplazar aquellos elementos que son de
gran tamaño y peso.
Al rebobinar o reparar una máquina eléctrica, es necesario moverla continuamente para realizar las diferentes operaciones cómodamente en la posición
más adecuada. Si la máquina es pequeña, el operario la puede manejar con
soltura; sin embargo, a medida que el tamaño de la máquina aumenta, también lo hace su peso, por lo que su manipulación puede ser una tarea tediosa
e incluso peligrosa.
Para facilitar los trabajos de este tipo, existen diferentes soportes y bases que permiten un movimiento cómodo y ergonómico de las piezas de la máquina.
Los que se nombran a continuación son algunos de los útiles que existen en el
mercado al respecto.
• Platos giratorios. Son dos discos concéntricos en los que uno de ellos es fijo y
el otro gira sobre el primero mediante un rodamiento. Sobre ellos se apoyan las
máquinas con las que se va a trabajar, permitiendo realizar tanto operaciones
de rebobinado como de soldado o cosido de devanados.
Los platos giratorios pueden se reutilizados tanto para trasformadores como
para máquinas rotativas.
vocabulario
Máquina
eléctrica
Español-Inglés
Plato
giratorio
Plato giratorio: turntable
Fijación: clamping
Anillos sostenedores de estatores:
stator holding rings
Mesa
a
saber más
Si el estator es pesado y de grandes dimensiones, es necesario
recurrir a sistemas más robustos
que permitan el giro mediante un
sistema de accionamiento eléctrico o hidráulico.
a Figura 2.39. Anillo soporte de
estatores (Cortesía de DUDEK).
Figura 2.38. Montaje sobre plato giratorio.
• Anillos sostenedores de estatores. Es un mecanismo formado por diferentes
anillos concéntricos en los que se puede fijar un estator mediante un sistema
de retención basado en tuercas rápidas. Así podremos girar el estator 360° a la
vez que pivota sobre su propio eje.
Este mecanismo instalado en el puesto de trabajo facilita el acceso a las ranuras
y a cualquier parte del estator sobre el que se esté actuando.
a
Figura 2.40. Anillos de fijación de estatores (Cortesía de DUDEK).
53
• Soporte para rotores. De igual forma que los estatores, el soporte de rotores
o inducidos permite su fijación sobre un bastidor basado en dos contrapuntos
ajustables. El sistema facilita el giro del tambor, y con ello la inserción de bobinas, el zunchado y el soldado de los terminales al colector de delgas.
Mesa
a
Figura 2.41. Soporte de rotores.
2.6. Equipos de soldadura
Algunos de los equipos más significativos son los siguientes:
• Soldadores. La técnica de soldadura más común para la conexión de devanados en máquinas eléctricas es la de soldadura blanda. Utilizaremos soldadores
rápidos de pistola de entre 30 y 60 W, ya que su calentamiento instantáneo
les hacen muy adecuados para este tipo de trabajos. No obstante, cualquier
soldador de la potencia adecuada puede ser utilizado para realizar este tipo de
soldadura.
c
Figura 2.42. Soldador
rápido tipo pistola.
• Baño de estaño. También conocido como pocillo de estaño, consiste en mantener en estado líquido una cantidad determinada de estaño en un recipiente
metálico, de forma que la soldadura se realiza por inmersión de los conductores
en dicho recipiente. Es especialmente útil cuando es necesario realizar numerosas soldaduras. Las estaciones de baño de estaño disponen de regulación de
temperatura, así como de sistemas de seguridad que evitan que el estaño líquido
se vierta con facilidad.
• Soplete. Cuando es necesario unir una buena cantidad de hilos esmaltados,
como es el caso de máquinas cuyos devanados se construyen con varios hilos
paralelos, el uso de soldadores convencionales puede resultar excesivamente
lento. En estos casos es común el uso de pequeños sopletes, con la llama muy
direccionada, que calientan de forma rápida el mazo de conductores y realizan
la soldadura de forma casi instantánea. Además, este método evita tener que
pelar una a una las puntas de cada uno de los hilos a soldar, ya que la sola
aplicación del soplete sobre el esmalte lo funde dejando el conductor al aire.
a
Figura 2.43. Soplete de soldadura.
Unidad 2
54
2.7. Instrumentos de metrología
Los instrumentos de metrología más utilizados en el taller de reparación de máquinas eléctricas son el calibre y el micrómetro.
• Calibre. También llamado Pie de rey, es un instrumento de medida que ofrece una
precisión mucho mayor que las reglas y los flexómetros. Se utiliza para medir piezas
y orificios de pequeño tamaño, donde la exactitud de la medida es importante.
a
Figura 2.44. Calibre.
Consta de una pieza con una escala graduada fija, y otra pieza llamada nonius
(nonio) con una graduación distinta, que se desliza sobre la anterior. El número de divisiones que presente el nonius determina la precisión del calibre de
acuerdo a la siguiente expresión:
1
Precisión =
Número de divisiones
En la reparación de máquinas eléctricas el calibre se utiliza para medir interiores,
exteriores y profundidades de piezas, por ejemplo, del carrete de un transformador.
a
Figura 2.45. Medida de exterior, interior y profundidad con un calibre.
• Micrómetro. También conocido como Palmer, es un instrumento de precisión
que puede medir centésimas y/o milésimas de milímetro. Su funcionamiento se
basa en el desplazamiento de un tornillo micrométrico a través de una tuerca.
Así, la precisión del instrumento viene marcada por la longitud del avance de
dicho tornillo en cada vuelta completa (paso).
Husillo
vocabulario
Español-Inglés
Tope
Micrometro: micrometer
Calibre: calliper
Nonio: Vernier Scale
Aislante de ranura: slot insulation
a
Tambor fijo
Trinquete
Tambor móvil
Nonio
Seguro
Cuerpo
Figura 2.46. Partes de un micrómetro.
55
EJEMPLO
saber más
Para realizar la medida con el micrómetro, se sitúa el objeto a medir en la
boca del mismo, de forma que el husillo haga cierta presión sobre él, pero sin
forzarlo.
En el taller de máquinas eléctricas
el micrómetro se utiliza tanto para
medir el diámetro de los hilos (con
o sin esmalte) como el grosor de
los aislantes laminados.
Se supone que el micrómetro de la figura tiene un paso de rosca de 0,5 mm,
lo que significa que cada vuelta completa que se le da al tambor giratorio, este
avanza esa distancia. El nonio del tambor giratorio esta graduado en centésimas de milímetro. Así, cada división corresponde a 0,01 mm.
La lectura se toma de la siguiente manera:
1. Se cuentan el número de divisiones del tambor fijo, sabiendo que cada una
de ellas corresponde a 0,5mm.
2. Se lee el valor de la línea del tambor giratorio que coincide con la línea
horizontal del tambor fijo.
a
Figura 2.47. Micrómetro midiendo hilo esmaltado.
3. Se suman los valores de ambos tambores obteniéndose así la medida
final.
0
5 10
45
40
35
30
25
Tambor fijo: 1,5 mm
Tambor
giratorio: 0,35 mm
Medida: 1,85 mm
0
5 10
40
35
30
25
20
Tambor fijo: 3 mm
Tambor
giratorio: 0,3 mm
Medida: 3,3 mm
0
30
5 10 25
20
15
10
5
Tambor fijo: 2,5 mm
Tambor
giratorio: 0,17 mm
Medida: 2,67 mm
2.8. Cizallas
Son herramientas utilizadas para cortar los aislantes flexibles con precisión. Pueden ser de guillotina o de cuchilla giratoria. Existen modelos de sobremesa, como
las utilizadas en oficinas para el corte de láminas de pequeño tamaño, o de suelo,
para el corte de grandes pliegos de material aislante.
a Figura 2.48. Cizalla de suelo
(Cortesía de DUDEK).
a
Figura 2.49. Cizalla de sobremesa.
a
Figura 2.50. Corte de Presspan.
Unidad 2
56
2.9. Herramientas pare el montaje y desmontaje
Perno
Mordazas
Objeto a
extraer
Eje
Al igual que ocurre en otras técnicas industriales, el operario de mantenimiento
y reparación de máquinas eléctricas necesitará herramientas de propósito general
como llaves de boca fijas, llaves tubulares, lleve inglesa, llaves Allen, etc. No obstante, deberá disponer también de algunas herramientas para tareas específicas.
Algunas de estas últimas son:
• Extractores de agarre. Son útiles que se usan especialmente para desmontar
cualquier elemento instalado sobre un eje. En las máquinas eléctricas rotativas
facilitan la extracción, tanto de las tapas y culatas como de los rodamientos y/o
poleas que se encuentren instaladas en ellas.
a
Figura 2.51. Ejemplo de extracción del cojinete de un eje.
a
vocabulario
Español-Inglés
Extractor: puller
Brazo: arm
Cojinete: bearing
Eje: axis
Chaveta: key
Perno: screw / bolt
Extractor de chavetas: key pulling
pliers
Figura 2.52. Diferentes tipos de extractores de agarre.
Están formados por dos o tres patas o mordazas que se fijan sobre el elemento a
extraer y por un eje o perno roscado con final en punta cónica, que se apoya en el
eje de la máquina. Así, cuando se actúa sobre el perno mediante una herramienta
de impulsión, el sistema mecánico que une las mordazas se mueve, desplazándolas por igual y ejerciendo tal presión sobre el objeto, que lo hace deslizar de forma
uniforme por el eje, evitando así que sea dañado o deteriorado.
Existen modelos manuales o hidráulicos. Los primeros requieren una llave de
boca fija o inglesa para la impulsión del perno, los segundos un sistema hidráulico de aceite.
• Calentador de cojinetes. De igual forma que para desmontar una máquina
rotativa hay que extraer los cojinetes, también será necesario realizar la operación inversa en el momento del montaje. La inserción de un cojinete es una
tarea delicada, ya que una mala instalación puede provocar excentricidades en
el eje, produciendo vibraciones e, incluso, roces entre el rotor y el estator que
podrían dañarlos.
La dilatación de los cojinetes por calor facilita su inserción, por lo que es aconsejable utilizar los denominados calentadores de cojinetes, que los calientan por
inducción de forma uniforme y constante.
d
Figura 2.53. Calentadores de cojinetes.
57
• Extractor de chavetas. La chaveta es un elemento rectangular que se inserta
en el eje de las máquinas rotativas para que estas se puedan acoplar con fiabilidad a otros ejes, evitando el deslizamiento entre ellos. El desmontaje de
una máquina eléctrica de tipo rotativo pasa por retirar en algún momento la
chaveta de su eje, para así poder sacar todos los elementos que se encuentran
instalados sobre él. Para no dañar la chaveta y el chavetero se debe utilizar un
útil específico denominado extractor de chavetas. Este elemento consta de dos
mandíbulas que muerden la chaveta y dos ruedecillas para extraerla mediante
un sistema interno de palanca.
• Extractor de devanados y bobinas. La exigencia de rebobinado de una máquina rotativa puede ser debido a numerosas causas: que se haya quemado alguna
fase, que lo haya hecho todo el devanado, que se haya agarrotado el rotor, etc.
En cualquier caso, cuando un operario se encuentra con un devanado completamente quemado en el que los conductores eléctricos han fundido su barniz,
fusionándolo con los aislantes de ranuras y con el barnizado de la propia máquina, la extracción de las bobinas puede resultar una tarea ardua de realizar.
En estas ocasiones los técnicos bobinadores recurren a numerosas tretas, como
puede ser quemar el devanado con un soplete para facilitar su extracción. Sin
embargo, esta técnica no es aconsejable, ya que un calentamiento excesivo
de la chapa magnética, la hace perder sus propiedades. Por tanto, es necesario
utilizar herramientas adecuadas para ello. En este sentido, los fabricantes han
diseñado diferentes tipos de máquinas que facilitan esta tarea. Una de ellas es
la máquina de corte y extracción que, utilizando sistemas eléctricos e hidráulicos, permite la extracción de los devanados sin recurrir al calentamiento de los
mismos. En ellas, el estator de la maquina se fija sobre un soporte giratorio y,
mediante un cilindro hidráulico, se presionan los devanados, haciéndoles salir
de las ranuras en los que se encuentran alojados.
a
Figura 2.54. Extractor de chavetas (Cortesía de Pegamo).
a Figura 2.55. Chavetero sin chaveta del eje de una máquina rotativa.
Cuando en una máquina rotativa se
queman los devanados, se produce
una fusión de todos los elementos
que los constituyen: hilos, barnices,
aislante, etc., que hacen que se forme una amalgama dura y compacta que dificulta su extracción.
c Figura 2.56. Máquina soporte para la extracción de
devanados (Cortesía de DUDEK).
Unidad 2
58
2.10. Útiles de limpieza
La reparación y sustitución de devanados en las máquinas rotativas, tanto en su
estator como en su rotor, requieren un paso previo que consiste en limpiar adecuadamente el sistema de ranuras. Esto facilitará la inserción de los aislantes y,
después, de las bobinas correspondientes.
a
Figura 2.57. Limpieza de ranuras del estator de una máquina rotativa.
Las ranuras deben quedar completamente limpias de cualquier residuo del devanado anterior, como pueden ser trozos de cartón aislante, esmalte de hilos
recalentados o barniz, etc. Por tanto, en el taller de reparación se debe disponer
de útiles diseñados para esta tarea como son rascadores, cepillos circulares, limas
de picado fino redondeadas, etc.
a
Figura 2.58. Rascador y cepillos redondos de alambre (Cortesía
de DUDEK).
Una pistola de aire comprimido también puede ser una excelente herramienta
para retirar residuos en forma de polvo del interior de la máquina una vez se ha
rascado su interior.
Para limpiar colectores se utiliza una pequeña sierra angular similar a la de la
figura. Este elemento permite retirar la mica de unión entre dos delgas próximas.
Las cuchillas se pueden intercambiar en función del tamaño del colector.
a
Figura 2.59. Sierra para limpiar colectores (Cortesía de DUDEK).
a
Figura 2.60. Uso de la sierra para la limpieza de colectores.
59
3. Instrumentos de medida
y comprobación
De la misma forma que en cualquier otra especialización, en electrotécnica el
técnico de mantenimiento y reparación de máquinas eléctricas requiere una serie
de dispositivos de medida y comprobación eléctricos que le permitirán verificar
y ensayar las máquinas con las que ha trabajado. Algunos son de tipo genérico
utilizados en otras técnicas eléctricas, por ejemplo, multímetros, pinzas amperimétricas, voltímetros, amperímetros, vatímetros, etc. No obstante, existen una
serie de instrumentos específicos para esta profesión, los cuales se nombran a
continuación.
saber más
El omnipresente multímetro no
debe faltar en el taller de reparación y rebobinado de máquinas
eléctricas.
3.1. Comprobador de continuidad
Una de las operaciones que más realiza un técnico bobinador en el proceso de
rebobinado de una máquina eléctrica es la comprobación de continuidad. De
esta forma se localizan con facilidad extremos de devanados, cortocircuitos, fugas
a masa, etc. Si bien un polímetro o una pinza amperimétrica permiten realizar
dicha función, existen instrumentos como el comprobador de continuidad que
facilitan esta comprobación sin necesidad de conmutar entre diferentes funciones
del instrumento.
a
Figura 2.61. Multímetro.
Los comprobadores de continuidad emiten una señal acústica que cambia de
frecuencia en función de la resistencia que presenta el componente a comprobar.
3.2. Comprobador portátil de rotores y estatores
Es un instrumento de medida portátil que permite comprobar derivaciones por
contacto directo y cortocircuitos en los devanados de rotores y estatores en máquinas rotativas.
Funciona por inducción y, por tanto, no requiere contacto físico con el dispositivo a comprobar, pudiéndose utilizar tanto para comprobar rotores (inducidos)
como para estatores.
a Figura 2.62. Comprobador de
continuidad (Cortesía de Taco –
Nauert).
Dispone de una cabeza lectora que está formada por una bobina de excitación y
una bobina medidora que activa un circuito electrónico acústico y luminoso de
comprobación.
Cuando el instrumento se acerca al circuito magnético a comprobar, si este es
correcto, el indicador luminoso y acústico se mantiene en estado normal. Sin
embargo, si es detectado un cortocircuito, aunque sea solamente de una espira,
el indicador luminoso cambia de estado y el acústico se activa indicando la
anomalía.
a
Figura 2.63. Uso del comprobador en un inducido.
a Figura 2.64. Comprobadores
portátiles de rotores y estatores.
Unidad 2
60
3.3. Comprobador de rotores de sobremesa
Los instrumentos que permiten
comprobar los devanados de una
máquina rotativa son principalmente el comprobador de rotores
y estatores portátil y el comprobador de rotores de sobremesa. En
próximas unidades tendrás oportunidad de poner en marcha estos
dispositivos.
Basa su funcionamiento en la creación de un flujo magnético en un núcleo de
hierro con forma de mordaza. Así, si se apoya un rotor sobre él, induce una corriente sobre sus bobinas que puede ser analizada. De este modo, si sus espiras
están en cortocircuito, abiertas o derivadas a la carcasa, el instrumento lo indicará, bien mediante un zumbido directo utilizando una lámina de hierro a modo
de palpador, o bien mediante los indicadores luminosos o acústicos que el propio
instrumento lleva consigo.
a
Figura 2.65. Comprobador de inducidos de sobremesa.
3.4. Medidor de resistencia de aislamiento
También denominado megaohmetro o, simplemente, Megger. En el ámbito
de las máquinas eléctricas se utilizan en tareas de mantenimiento y reparación
para comprobar el aislamiento entre devanados, y entre estos y su núcleo metálico (carcasa), midiendo la fuga de corriente a través del aislante del circuito
eléctrico.
a
Figura 2.66. Medidor de aislamiento (Cortesía de PCE Instruments).
Da la medida en megaohmios y permite inyectar diferentes valores de tensión de
prueba (250, 500, 1000 V, etc.).
3.5. Luz estroboscópica
Basado en el efecto estroboscópico, permite valorar lo que ocurre en un eje que
está girando. Al iluminar el sistema en movimiento con la lámpara, el efecto estroboscópico generado por ella hace que el eje parezca inmóvil, permitiendo así
su observación de forma detallada.
a
Figura 2.67. Lámparas estroboscópicas (Cortesía de BBE - Electronic).
61
3.6. Medidor de inductancias
Permite comprobar la inductancia de los devanados de una máquina eléctrica.
En este caso, más que el valor de la medida, lo que realmente importa es la comparación de los valores de los diferentes devanados. Así, si, por ejemplo, en un
motor trifásico se comprueban sus tres devanados (uno por fase) y alguno de ellos
presenta una medida excesivamente diferente, indicará que alguna de sus bobinas
se encuentra en cortocircuito.
3.7. Tacómetro
Es un instrumento que permite medir la velocidad de giro de un eje en r.p.m.
(revoluciones por minuto). Todos los tacómetros modernos permiten realizar la
lectura de velocidad sin contacto físico con el eje de la máquina a comprobar.
No obstante, suelen disponer de piezas de acoplamiento que permiten realizar la
comprobación de esta forma si fuera necesario.
a
Figura 2.68. Medidor de inductancias (Cortesía de PCE Instruments).
3.8. Cámara térmica
Utilizada en tareas de mantenimiento predictivo, es un instrumento que basa su
funcionamiento en la visualización de imágenes procesadas mediante un sensor
térmico o de infrarrojos. Con este dispositivo es posible visualizar zonas calientes
de una máquina eléctrica y así predecir una posible avería en ellas.
3.9. Banco de pruebas del técnico bobinador
a
Figura 2.69. Tacómetro (Cortesía
de PCE Instruments).
Una vez modificada, reparada o rebobinada una máquina eléctrica, será necesario
comprobar su correcto funcionamiento antes de devolvérsela al cliente. El taller
del técnico bobinador debe disponer de un banco de pruebas con los siguientes
elementos:
• Autotransformador trifásico regulable de gran potencia. Este dispositivo
debe ser capaz de sacar alimentación trifásica y monofásica regulable que
facilite la comprobación de diferentes tipos de máquinas eléctricas, incluso a
tensiones más bajas que las propias de su diseño.
6005
Cap
0
0
0,8
I
I
I
A
5
5
A
10
20
0
10
20
0
A
JCMC
Editex
JCMC
I
I
5
0
10
20
0
editex
|||
|
||||||| ||||||
|||||||
|||||
|||
|||
|||
|
|||
0
0
L2
50
|||||||||
L3
M
|||
|||
||
|||
|
a
L1
||||
|||||||
|||||||
N
10
|||
|||||
|||||
0
CC
|
|||
editex
50
|||||||||
|||
||||
|||
|||
|||
CA
a Figura 2.70. Motor eléctrico visualizado mediante una cámara
térmica.
5
A
10
20
||
I
6005
V
Ind
1
L2-L3
0
Editex
0,2
Cos ϕ
L1-L3
L1-L2
|||
V
J.C.M.Castilo
• Fuente de alimentación de CC de potencia regulable. De igual forma que
en el sistema trifásico de corriente alterna, se debe disponer de un sistema de
alimentación de potencia para corriente continua regulable en tensión.
0
10
+
Figura 2.71. Banco de pruebas.
• Instrumentación fija. El banco de pruebas debe estar dotado de instrumentos
de medida fija para medir tensión entre fases, corrientes e incluso el factor de
potencia.
a
Figura 2.72. Cámara térmica
(Cortesía de PCE Instruments).
Unidad 2
62
ACTIVIDADES FINALES
1. Realiza la actividad propuesta en las prácticas profesionales.
2. Corta varios tramos de hilo esmaltado (unos 10 cm de cada uno) de los siguientes diámetros 0,3; 0,4; 0,5;
0,8; 0,9 y 1 mm. Utilizando una peladora eléctrica retira el esmalte en una de las puntas unos 1,5 cms de
todos ellos. Utilizando un micrómetro mide el diámetro de todos los hilos con y sin esmalte. Anota los resultados obtenidos en la siguiente tabla, calculando cuál es el grosor del esmalte.
Diámetro con esmalte
Diámetro sin esmalte
Grosor del esmalte
3. Di qué medidas marcan los siguientes micrómetros:
a)
0
5 10
b)
5
0
45
40
35
5
5 10 0
45
40
35
0
c)
0
35
5 10
30
25
20
15
d)
0
0
5 10 45
40
35
30
25
4. Utilizando la técnica mostrada en la práctica profesional 2 de esta unidad, fabrica un molde de madera
para la construcción de tres bobinas a la vez. Realiza el bobinado con 15 espiras en cada una de ellas. El
paso de hilo de una bobina a otra debes hacerlo por las ranuras laterales del lado largo de las tapas.
Hilo de atar
Hilo esmaltado
a
Figura 2.73. Fabricación con molde de madera.
5. Utilizando un motor trifásico que esté en perfecto estado, quita las chapas de su caja de bornes.
a
U1
V1
W1
W2
U2
V2
Chapas de bornes
Figura 2.74. Caja de bornes con chapas desconectadas.
a) Comprueba la continuidad entre todos y cada uno de los bornes del motor. ¿Cuál es el resultado de la comprobación?, ¿qué deduces de esta prueba?
b) Comprueba cuál es la continuidad entre cualquiera de los bornes y la carcasa del motor.
c) Con dos chapas, une los bornes W2-U2-V2 dejando libre los demás. Comprueba con un polímetro (posición
de ohmios) el valor entre los tres bornes libres (U1-V1-W1) y, también, entre cualquiera de esos tres bornes
y el puente de chapas. Anota los resultados de estas comprobaciones.
63
6. Utilizando un pliego de cartón Pesspan y una guillotina, corta al menos 24 piezas de 15 x 55 mm. Es importante que todas ellas tenga las mismas medidas. Compruébalo con un calibre.
7. Utilizando un extractor de chavetas, saca la chaveta del eje de una máquina eléctrica rotativa. ¿Qué dificultad encuentras? Insértala nuevamente en el chavetero utilizando un martillo con cabeza de nailon.
8. Utilizando un extractor de agarre saca el cojinete instalado sobre el eje de una máquina rotativa. ¿Qué has
observado al realizar esta operación? Intenta poner nuevamente el cojinete en la posición original, para
ello utiliza un tubo metálico con un diámetro ligeramente superior al del eje de la máquina. Sitúa el cojinete en el eje, introduce el tubo de forma que se apoye sobre el cojinete y golpea sobre él suavemente con
un martillo de cabeza de nailon hasta ubicarlo en la posición adecuada. ¿Qué dificultades se te han presentado al realizarlo?
Martillo
Extractor
Eje
Eje
a
Figura 2.75. Extracción.
a
Tubo metálico
Figura 2.76. Inserción.
entra en internet
9. Entra en las siguientes direcciones de distribuidores de materiales y herramientas para el bobinador:
http://www.servorecambios.com
http://www.bobinadorasgmr.com.ar
http://www.dmatel.es
http://www.industriasmeyra.com
Localiza un material o una herramienta que te haya llamado la atención de su catálogo y que no hayas
estudiado en esta unidad.
10. Localiza vídeos en los que se muestre el funcionamiento de máquinas automatizadas para:
• inserción de devanados en un estator,
• bobinado completo de un inducido,
• impregnación en barniz de los devanados,
• fijación de los aislantes de ranuras.
Unidad 2
64
HERRAMIENTAS
• Moldes para bobinador
Fabricación de una bobina
con moldes preformados
• Regleta para fijación de moldes en
bobinadora
OBJETIVO
• Tijera de electricista
• Bobinadora manual
• Platos de embridar
• Devanador
• Llaves Allen de diferentes tamaños
• Juego de laves fijas
MATERIAL
• Carrete de hilo esmaltado de 0,5 mm
• Alambre plano verde de atar o clips
circulares de plástico
Utilizar los materiales y herramientas necesarios para construir una sencilla bobina de hilo de cobre esmaltado.
PRECAUCIONES
• Utiliza las herramientas y la bobinadora siguiendo las indicaciones de seguridad dictadas por tu profesor.
• Para evitar que las espiras de la bobina queden flojas debes utilizar de forma
adecuada el tensor de la devanadora.
DESARROLLO
1. Monta la regleta-soporte para los moldes en la bobinadora. Sobre ella coloca dos moldes separados unos 10 cm
utilizando como referencia su parte interna.
2. Sobre el devanador monta el carrete de hilo, para ello enhebra el hilo por el tensor de la devanadora, lleva la
punta del hilo que sale del devanador y enróllalo alrededor del eje de la bobinadora. Esto evitará que el hilo se
suelte en el momento de comenzar a fabricar la bobina.
Regleta para moldes
Accesorios
de fijación
10 cm
a
Hilo procedente
del devanador
Puesta
a cero
Nudo para
evitar que
el hilo
se suelte
00000
Figura 2.77. Instalación de regleta y moldes en la bobinadora.
a
Figura 2.78. Atado del hilo al eje de la bobinadora para
comenzar la bobina.
3. Ajusta el cuentavueltas a cero y se girará de forma cuidadosa la manivela de la bobinadora hasta crear una bobina de 30 espiras.
4. Manteniendo el hilo tenso entre la devanadora y la bobinadora, se atarán los dos lados más largos de la bobina
con un clip de plástico, con alambre plano verde de atar o con un trozo de hilo sobrante.
a
Figura 2.79. Elementos que se pueden utilizar para atar las espiras de una bobina.
Atado de la
bobina
a
Figura 2.80. Atado de las espiras de la bobina.
5. Corta el hilo que une el devanador con la bobina de la bobinadora, afloja uno de los moldes de la regleta y saca la
bobina de la bobinadora.
a
Figura 2.81. Extracción de la bobina terminada.
Enhorabuena, acabas de construir tu primera bobina para una máquina eléctrica.
65
Unidad 2
66
HERRAMIENTAS
Fabricación de una bobina
con molde de madera
• Tijera de electricista
• Bobinadora manual
• Platos de embridar
• Devanador
• Lima escofina
OBJETIVO
• Juego de brocas
Construir una bobina con moldes de madera tipo sándwich.
• Serrucho
PRECAUCIONES
• Tornillo de banco
• Utiliza las herramientas de corte y taladrado siguiendo las indicaciones de
seguridad dictadas por tu profesor.
• Taladro de sobremesa
• Calibre
• Para las operaciones de corte y taladrado utiliza guantes y gafas de seguridad.
MATERIAL
• Utiliza el tornillo de banco para cortar las piezas de madera con precisión.
• Carrete de hilo esmaltado de 0,5 mm
• Alambre plano verde de atar o clips
circulares de plástico
• Madera de aglomerado de 12 mm
de ancho
• Madera de aglomerado de 6 mm de
ancho
• Hilo plano de atar
a
1. Corta con el serrucho tres placas de madera de aglomerado con las medidas
mostradas en la figura. Del tamaño más pequeño debes cortar 1 pieza de
aglomerado de 12 mm de grosor. Del tamaño más grande debes cortar 2
piezas del aglomerado de 6 mm de grosor.
2. Marca el centro de todas las piezas trazando líneas diagonales entre vértices
opuestos.
3. Mide con el calibre el diámetro del eje de la bobinadora, elige una broca de
dicho diámetro y, utilizando el taladro de sobremesa, realiza un orificio en el
centro de todas las piezas de madera. Después, con la lima escofina redondea
los vértices de cada una de las piezas. Para terminar, en las piezas grandes,
que a partir de ahora llamaremos tapas, realiza unos pequeños cortes con el
serrucho como los mostrados en la figura.
61 mm
40 mm
85 mm
DESARROLLO
101 mm
Figura 2.82. Medida de las piezas.
a
Figura 2.83. Piezas taladradas y redondeadas.
67
4. El molde construido debe tener el aspecto de un sándwich. Inserta uno o más conos en el eje de la bobinadora y,
una vez introducidos, haz lo mismo con un disco de embridar. El orden sería el siguiente: en primer lugar una de
las tapas, luego la pieza pequeña y, para finalizar, la segunda tapa. Una vez hecho, inserta un disco de embridar
roscado al eje hasta que presione sobre la última tapa. Asegúrate que todas las piezas quedan centradas.
00000
Mode de
madera
a
Figura 2.84. Molde tipo sándwich.
a
Figura 2.85. Modelo montado en la bobinadora.
5. Monta sobre el devanador el carrete de hilo y enhebra el hilo por el tensor de la devanadora. Pasa un par de hilos
de atar por las ranuras de la parte más estrecha del molde. Te servirán para atar la bobina una vez finalizada su
construcción evitando que se suelten las espiras. Más tarde coge la punta del hilo que sale del devanador, pásalo
por la ranura de la tapa de la izquierda y enróllalo sobre el eje de la bobinadora. Esto evitará que el hilo se suelte
en el momento de comenzar a dar las espiras en sobre le molde.
6. Pon el cuentavueltas a cero, gira de forma cuidadosa la manivela de la bobinadora hasta crear una bobina de
30 espiras. Manteniendo el hilo tenso entre la devanadora y la bobinadora, retuerce un extremo con otro de los
hilos de atar que montaste en un paso anterior de forma que todas las espiras se mantengan unidas.
7. Corta el hilo que viene de la devanadora, afloja el disco de embridar y saca el molde con la bobina del eje de la
bobinadora. Finalmente, retira las tapas y saca la bobina de forma cuidadosa de la pieza central del molde.
Hilo de atar
Hilo de atar
Hilo esmaltado
Figura 2.86. Atado del hilo al eje de la bobinadora para comenzar la bobina.
a
Figura 2.87. Bobina terminada y atada en el molde.
Nota. Si no dispones de moldes preformados en tu taller, esta es una manera buena y económica de fabricar bobinas para máquinas rotativas. Algunos técnicos bobinadores aún siguen utilizando este sistema, ya que les permiten
diseñar el molde para un tipo de máquina que se repita con frecuencia en el taller de reparación.
Unidad 2
68
MUNDO TÉCNICO
Fabricación automatizada
de máquinas eléctricas rotativas
Lo estudiado en esta unidad se encuentra en el contexto de talleres pequeños y medianos destinados a la reparación
y mantenimiento manual de máquinas eléctricas. No obstante, la producción y fabricación en serie, de igual forma
que para otro tipo de productos, se encuentra altamente automatizada en este campo. En la actualidad el uso de maquinaria especializada permitente realizar el proceso de fabricación de forma limpia y en un breve periodo de tiempo.
Estos son algunos procesos automatizados destinados a la fabricación de máquinas eléctricas, principalmente de
las de tipo rotativo:
• Máquinas para la inserción de devanados de estatores. Los modelos más complejos y completos construyen
automáticamente las bobinas y posteriormente, mediante un sistema de guiado inteligente, las insertan en las
ranuras del estator.
a Figura
2.88. Máquina para
la inserción de devanados en
estatores.
a Figura 2.89. Torneado automático de rotores.
• Aislamiento de ranuras e inserción de cuñas. Ambos procesos también se encuentran automatizados. El aislamiento de ranura debe hacerse antes de la inserción de los bobinados, la colocación de cuñas después.
• Bobinado de inducidos. Para esta tarea, que manualmente resulta compleja y laboriosa, existen máquinas que
la resuelven por completo, hasta el punto de que, no solamente bobinan el inducido, sino que son capaces de
soldar el devanado a las delgas de colector.
• Impregnadoras y secadoras de barniz o resina. Permiten agilizar el proceso de barnizado y, posteriormente,
de secado de los devanados de forma masiva.
a Figura 2.90. Torneado automático de
rotores.
a
Figura 2.91. Máquina automática para el aislamiento de ranuras.
69
EN RESUMEN
TALLER DE MANTENIMIENTO Y REPARACIÓN DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS
Materiales
Útiles y herramientas
Instrumentación
Comprobador
de continuidad
Bobinadoras
Hilo
esmaltado
Grados de
aislamiento
Aislantes
Sólidos
Líquidos
Devanadores
Bases
y soportes
Comprobadores
de rotores y estatores
Instrumentos
de metrología
Medidor
de aislamiento
Luz estroboscópica
Cizallas
Medidor
de inductancias
Montaje
y desmontaje
Cámara térmica
Banco de pruebas
EVALÚA TUS CONOCIMIENTOS
1. El hilo esmaltado se distribuye en mm2.
a. Verdadero.
b. Falso.
2. El grado de un hilos esmaltado es:
a. su grosor.
entra
endelinternet
b. el espesor
aislante.
c. la calidad de cobre utilizado.
11.
3. A la temperatura máxima a la que puede ser sometido un material aislante sin que pierda sus
propiedades se la denomina:
4. Un devanador se utiliza para realizar un bobinado.
a. Sí.
b. No.
Resuelve en tu cuaderno
o bloc de notas
5. La técnica VPI está relacionada con:
a. la soldadura de los conductores eléctricos.
b. el corte de materiales aislantes.
c. la impregnación de los devanados.
6. El Presspan es:
a. un tipo de cartón aislante.
b. una marca de bobinadoras.
c. un tipo de aislante líquido para barnizar motores.
7. La conexión de los conductores en el interior de
una máquina eléctrica se realiza por la técnica
de :

Materiales y herramientas del bobinador

Transcripción

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