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MONTAJE Y MANTENIMIENTO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS Recordatorio: La electricidad se puede generar por el movimiento de un hilo que se mueva transversalmente a las líneas de fuerza de un campo magnético. Mientras exista el movimiento relativo entre el conductor y el campo magnético, se genera electricid...

MONTAJE Y MANTENIMIENTO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS Recordatorio: La electricidad se puede generar por el movimiento de un hilo que se mueva transversalmente a las líneas de fuerza de un campo magnético. Mientras exista el movimiento relativo entre el conductor y el campo magnético, se genera electricidad. Si no hay movimiento relativo entre ellos, no se genera electricidad. Lo que aparece en el hilo conductor al cortar éste las líneas de fuerza del campo, es una f.e.m, diciéndose que se obtiene por inducción. Esta tensión produce una corriente si se conectan los extremos del conductor a través de un circuito cerrado. Factores que determinan el valor de la f.e.m inducida El sentido del movimiento relativo determina el sentido de la corriente. El generador elemental Para facilitar la explicación del funcionamiento de los generadores, vamos a considerar un generador elemental constituido por un conductor y un campo magnético, y veremos como puede producirse la electricidad. El generador elemental se compone de una espira de hilo colocada de modo que pueda girar en el interior de un campo magnético uniforme para producir la f.e.m inducida en la espira. Para conectar los extremos de la espira a un circuito exterior se utilizan contactos deslizantes que permiten usar la f.e.m inducida. Las piezas polares son los polos N y S que son los que proporcionan el campo magnético. La espira del hilo que gira en el interior del campo se llama “Inducido”. Los extremos de la espira del inducido se conectan a unos anillos deslizantes llamados “anillos deslizantes”, que giran con el inducido. Unas escobillas frotan constantemente sobre los anillos deslizantes para conectar eléctricamente el inducido con el circuito exterior. Cuando los lados activos de la espira cortan transversalmente, al campo magnético. Se induce una f.e.m en ellos y pasa una corriente por la espira, los anillos deslizantes, las escobillas, el amperímetro y la carga. La magnitud de la f.e.m inducida generada en la espira y por consiguiente la intensidad de la corriente depende de la posición de la espira en relación con el campo magnético. Funcionamiento del generador elemental Supongamos que la espira del inducido está girando en el sentido horario a las agujas del reloj y que inicialmente está en la posición A. La espira está perpendicular al campo magnético y los conductores negro y blanco de la espira se mueven paralelamente a las líneas del campo magnético. Si un conductor se mueve paralelamente al campo magnético, no corta líneas de fuerza y por tanto no se genera f.e.m en él así como tampoco se genera corriente indicando el amperímetro 0A. Se considera el tiempo invertido en pasar de la posición A a la posición B dividido en pequeñas partes iguales, observamos que a medida que se acerca a la posición B, El número de líneas de fuerza cortadas por los conductores es cada vez mayor, cortando el máximo número de líneas de fuerza cuando la espira se encuentra en la posición B (90º) por lo que la f.e.m habrá aumentado desde 0º (posición A) hasta 90º (posición B). Observar que el conductor negro corta hacia abajo transversalmente a las líneas del campo, mientras que, simultáneamente, el conductor blanco las corta hacia arriba. La corriente que pasa por el circuito variará exactamente lo mismo que la f.e.m, siendo nula en 0º y aumentando hasta el máximo de 90º Cuando la espira continua girando desde la posición B, hasta la posición C Los conductores que están cortando transversalmente el máximo número de líneas de fuerza de la posición B a la comienzan a cortar cada vez menos líneas, hasta que en la posición C se mueven paralelamente al campo magnético y ya no cortan líneas de fuerza. La f.e.m inducida por tanto disminuirá cuando la espira gira desde 90º hasta 180º y la intensidad de la Posición B Posición C corriente variará como la tensión. Desde 0 hasta 180 grados los conductores de la espira se han desplazado en el mismo sentido a través del campo magnético, y la polaridad de la f.e.m inducida ha permanecido invariable. Cuando la espira comienza a girar pasados los 180º para volver a la posición A, el sentido del desplazamiento de los conductores a través del campo magnético se invierte. Ahora el conductor negro corta hacia arriba a las líneas del campo, mientras el conductor blanco las corta hacia abajo. En consecuencia, la polaridad de la f.e.m inducida y el sentido de la corriente se invierten. La forma de onda de la tensión obtenida en los bornes del generador elemental en una revolución completa de la espira , es la que se muestra a continuación: Regla de la mano izquierda Existe un modo sencillo de recordar el sentido que tiene la f.e.m inducida en un conductor que se mueve a través de un campo magnético: Si colocamos el dedo pulgar, índice y medio de la mano izquierda de modo que cada uno sea perpendicular a los otros dos, el índice indicaría el sentido del flujo y el pulgar el sentido del movimiento del conductor, el dedo medio señalará el sentido de la f.e.m. Clasificación de las máquinas eléctricas La ITC-BT-47 determina los requisitos de instalación de los motores y herramientas portátiles de uso exclusivamente profesionales. Los motores deben instalarse de manera que la aproximación a sus partes en movimiento no pueda ser causa de accidente. Los motores no deben estar en contacto con materias fácilmente combustibles y se situarán de manera que no puedan provocar la ignición de éstas. ITC-BT-47 Definición y clasificación de las máquinas eléctricas rotativas Se entiende por máquina eléctrica al conjunto de mecanismos capaces de generar, aprovechar o transformar la energía eléctrica. Si la máquina convierte energía mecánica en energía eléctrica se llama generador, mientras que si convierte energía eléctrica en energía mecánica se denomina motor. Esta relación se conoce como principio de conservación de la energía electromecánica. Constitución general de las máquinas eléctricas rotativas La constitución de toda máquina eléctrica rotativa (tanto de c.c. como de c.a.) es muy similar. Describiremos a continuación las partes más relevantes de toda máquina eléctrica rotativa, lo cual nos permitirá conocer tanto sus limitaciones como sus aplicaciones más adecuadas. Toda máquina eléctrica rotativa consta de los siguientes elementos básicos.  Inductor.  Inducido.  Escobillas.  Carcasa o culata.  Entrehierro.  Cojinetes. Generadores de DC En un generador elemental, la polaridad de la tensión de la A.C inducida en la espira se invierte cada vez que la espira pasa por las posiciones correspondientes a 0 y 180º (debido a que el sentido del movimiento del conductor cambia). Para conseguir que no se produzca una señal alterna, se deberá conectar a la salida del generador un “conmutador”. Como esta solución no es viable, ya que se debería hacer manualmente cada vez que se invierta el sentido de la corriente en la espira, y como todos saben esta 50 veces por segundo (50hz), se encontró una solución, la cual consistió en suprimir uno de los anillos deslizantes y el que queda seccionarlo (dividirlo en dos) a lo largo de su eje. A ese anillo seccionado se le denomina “Colector” y su acción consistente en la conversión de la A.C en D.C se llama conmutación Los segmentos reciben el nombre de “Delgas”. Las escobillas están colocadas diametralmente opuestas entre sí y los segmentos o delgas del colector están montados de modo que son puestos en cortocircuito por las escobillas. Cuando gira la espira del inducido, el colector conmuta automáticamente cada extremo de la espira de una a otra escobilla cada vez que la espira completa media revolución. La acción es exactamente la misma que la del conmutador inversor. Conversión de la A.C en D.C mediante el colector En la posición A la espira está perpendicular al campo magnético por lo que no se generará f.e.m en los conductores de la espira y tampoco habrá corriente. En el momento que que la espira se mueve la escobilla blanca estará en contacto con el segmento blanco. Cuando continua girando al espira la f.e.m comienza a aumentar hasta llegar a la posición B (90º). Cuando la espira continúa girando desde la posición B hasta la posición C (180º) la f.e.m será 0. En la posición C, la escobilla negra va a dejar de estar en contacto con el segmento negro para ponerse en contacto con el segmento blanco, mientras al mismo tiempo la escobilla blanca va a pasar del segmento blanco al segmento negro. De esta manera la escobilla negra está siempre en contacto con el conductor de la espira que se mueve hacia abajo y la escobilla blanca está siempre en contacto con el conductor que se mueve hacia arriba. Cuando la espira continúa girando desde la posición C (180º) hasta la posición A (360º O 0º) pasando primero por la posición D (270º), la escobilla blanca está conectada al hilo negro que se mueve hacia arriba. En consecuencia, la forma de onda de la tensión existente entre las escobillas tiene la misma polaridad cuando la espira gira entre las posiciones correspondientes a 180º y 360º que cuando gira entre las posiciones correspondientes a 0 y 180º. Circulando la corriente por el mismo sentido por el amperímetro. Como se ha podido observar la tensión de salida no es lo suficientemente constante como para ser usada, por lo tanto para corregir esto se deberá añadir más bobinas al inducido, este aumento conlleva también un aumento en el colector así como en el número de delgas. Inductor Es una de las dos partes fundamentales que forman una máquina eléctrica, se encarga de producir y de conducir el flujo magnético. Se le llama también estator por ser la parte fija de la máquina. El inductor, a su vez, consta de los siguientes elementos: la pieza polar, el núcleo, el devanado inductor y la expansión polar. La pieza polar, sujeta a la culata de la máquina, incluye al núcleo propiamente dicho y a su expansión. El núcleo forma parte del circuito magnético de la máquina junto con los polos, las expansiones polares, el entrehierro, inducido y la culata, y en él se encuentran los devanados inductores. El devanado inductor está formado por el conjunto de espiras que, en número prefijado para cada tipo de máquina, producirá el flujo magnético cuando circule la corriente eléctrica. Inducido El inducido constituye el otro elemento fundamental de la máquina. Se denomina también rotor por ser la parte giratoria de la misma. Consta, a su vez, de núcleo del inducido, devanado inducido y colector. El núcleo del inducido está formado por un cilindro de chapas magnéticas que están construidas, generalmente, de acero laminado con un 2 % de silicio para mejorar las pérdidas en el circuito magnético. Este cilindro se fija al eje de la máquina, el cual descansa sobre unos cojinetes de apoyo. Las chapas que forman el inducido o rotor de la máquina disponen de ranuras en las que se alojan los hilos de cobre del devanado inducido. El devanado inducido se encuentra conectado al circuito exterior de la máquina a través del colector, y es en él donde se produce la conversión de energía. El hilo de cobre utilizado para los devanados inducido e inductor es de cobre electrolítico, el cual presenta una resistividad de 0,017 W · mm2/m a 20 °C de temperatura. El colector es un conjunto de láminas de cobre, denominadas delgas, aisladas entre sí y conectadas a las secciones del devanado del inducido. Sobre las delgas se deslizan las escobillas. Escobillas Generalmente, se fabrican de carbón o de grafito, se hallan alojadas en un portaescobillas desde donde se deslizan sobre las delgas del colector y, mediante un conductor flexible, se unen a los bornes del inducido. Carcasa o culata La culata es la envoltura de la máquina eléctrica y está hecha de material ferromagnético. Su misión es conducir el flujo creado por el devanado inductor. También se unen a ella los polos de la máquina. Entrehierro Se denomina entrehierro al espacio existente entre la parte fija y la parte móvil de la máquina, es decir, entre el rotor y las expansiones polares, evitándose de esta manera el rozamiento entre ambos. Cojinetes Sirven de apoyo al eje del rotor de la máquina Construcción del generador de D.C Todos los generadores ya sean de A.C o de D.C se componen de una parte giratoria y una parte fija. En la mayoría de generadores de D.C (llamados dinamos) las bobinas del inducido están montadas en la parte fija, que se denominan bobinas de campo o de excitación. En la mayoría de los generadores de A.C ocurre lo contrario, las bobinas de campo están montadas en la parte giratoria (rotor) y el arrollamiento o devanado del inducido está en la parte fija (estator). Motores de D.C Los motores de D.C y los generadores de D.C o dinamos tienen esencialmente los mismos componentes y son muy parecidos en su aspecto exterior, difiriendo solamente en la manera en que son utilizados. En un generador, la energía mecánica hace girar al inducido, y el inducido entrega la energía eléctrica al girar. En un motor, la energía eléctrica hace que gire el inducido y éste hace a su vez girar a una carga mecánica por medio de un sistema de correas o engranajes. Funcionamiento de los motores de D.C Cuando pasa una corriente por la bobina ésta actúa como un imán y la bobina es desplazada por la fuerza existente entre los dos campos magnéticos. Este es el principio de funcionamiento de todos los motores de D.C, desde el más pequeño hasta el mayor. Para comprender el funcionamiento de los motores que se utilizan en la práctica, partiremos del más elemental, una sola espira suspendida entre los polos de un imán. El motor de D.C elemental es análogo al generador de D.C elemental. Está constituido por una espira de hilo situada entre los polos de un imán. Los extremos de la espira están conectados a segmentos del colector, el cual a su vez hace contacto con las escobillas. Estas están conectadas a una fuente de tensión continua. Estando la espira en la posición 1, la corriente que pasa por ella hace que la parte superior de su espira se comporte como un polo Norte y la parte inferior por un polo Sur. Los polos magnéticos de la espira serán atraídos por los correspondientes polos opuestos del campo. La espira girará pues en el sentido de las agujas del reloj acercando los polos de nombre contrario. Cuando la espira haya girado 90º hasta la posición 2, tiene lugar la conmutación y se invierte el sentido de la corriente en la espira. En consecuencia el campo magnético generado por la espira se invierte. Ahora están enfrentados polos del mismo nombre, lo cual significa que se repelarán. La espira continúa girando tendiendo a enfrentar los polos de nombre contrario. Así girando 180º después de la posición 2, la espira se encuentra en la posición 3. Entonces la situación es la misma que cuando la espira estaba en la posición 2. Nuevamente tiene lugar la conmutación y la espira continúa girando. Inversión del sentido de giro de un motor El sentido de giro de un motor depende del sentido del campo y del sentido de la corriente que circula por el inducido. La corriente que pasa por un conductor crea un campo magnético alrededor de él, estando determinado el sentido de este campo por el sentido de la corriente. Si se invierte el sentido del campo magnético o el sentido de la corriente en el inducido, también se invierte el sentido de giro del motor; sin embargo si se invierten al mismo tiempo el campo y la corriente el motor continuará girando en el mismo sentido. Fuerza contraelectromotriz (F.C.E.M) Cuando el inducido de un motor de DC se pone en movimiento, las espiras de sus bobinas sufren variaciones de flujo que dan lugar a que en las mismas se genere una f.e.m que por oponerse a la diferencia de potencial aplicada, recibe el nombre de f.c.e.m. Como esta f.e.m generada en el inducido es de sentido opuesto a la d.d.p aplicada a los bornes del motor, E, la f.c.e.m generada en el inducido y la r la resistencia del inducido, la intensidad I de corriente se obtiene aplicando la ley de Ohm. Reóstatos de arranque Para la puesta en marcha del motor es indispensable una resistencia de arranque a fin de evitar que sea atravesado por una corriente excesiva antes de que adquiera el número normal de revoluciones. En efecto, en el momento de arrancar el motor, el valor de E= 0 de donde se tiene: I = V/R Y como R suele ser muy pequeño, la I puede adquirir un calor excesivamente elevado que haga peligrar el inducido o fundir los fusibles de protección de la instalación. Esto explica la necesidad de intercalar en serie con el inducido una resistencia que vaya siendo eliminada gradualmente del circuito a medida que el motor va adquiriendo velocidad y creando, por tanto, F.C.E.M suficiente para disminuir por sí solo ese calor perjudicial. Este conjunto de resistencias utilizadas para la puesta en marcha del motor, limitando el valor de la intensidad, constituye lo que se conoce con el nombre de reóstato de arranque. En la imagen inferior se representa la disposición que suele adoptar el reóstato de arranque en toda instalación. La puesta en marcha del motor se realiza girando poco a poco la palanca del reóstato de arranque para dar tiempo al motor a que aumente el número de revoluciones, de otra manera circularía una corriente excesiva.  Alternadores (generadores de AC) Todos los generadores eléctricos, tanto de DC como de AC, dependen, en cuanto a su funcionamiento ,de la acción de una bobina cuyos conductores cortan las líneas de fuerza de un campo magnético. Mientras exista un movimiento relativo entre un conductor y un campo magnético, se generará una f.e.m. A fin de que el movimiento relativo pueda tener lugar entre un conductor y un campo magnético, todos los generadores están constituidos por dos partes mecánicas, un rotor y un estator. Tipos de alternadores Sabemos que en una dinamo de D.C la parte giratoria es siempre el inducido. En cambio, en un alternador, esto no suele ser así. Existen dos tipos de alternadores:  Inducido giratorio.  Inductor giratorio. Inducido Giratorio: Es de construcción análoga a la del generador de DC, en el que el inducido gira en un campo magnético estacionario. Solo se emplea en el caso de pequeñas potencias. Inductor Giratorio: El devanado del inducido es fijo, mientras que el devanado de campo es giratorio, se emplean en altas potencias.  Alternador monofásico Un alternador monofásico tiene todos los conductores del inducido conectados en serie formando un solo devanado, en el que se genera la f.e.m. Si comprendemos e fundamento del funcionamiento del alternador monofásico, podremos comprender fácilmente el de uno polifásico. En la imagen se representa un alternador monofásico bipolar (con dos polos) y una fase. El devanado del estator consiste en dos bobinas distintas, ambas devanadas en el mismo sentido, situadas en las ranuras del estator. El rotor consiste en dos piezas polares de polaridades opuestas. Cuando gira el rotor, sus polos inducen f.e.m de AC en los devanados del estator. Las dos bobinas del devanado del estator están conectadas entre sí de manera que las ff.ee.mm de A.C inducidas en ellas están en fase. Alternador bifásico Los alternadores polifásicos, o sea, de varias fases, tienen dos o más devanados monofásicos simétricamente espaciados alrededor del estator. En el alternador bifásico hay dos devanados monofásicos separados geométricamente de modo que la f.e.m de AC inducida en uno está desfasada a 90º con la inducida en el otro. Los devanados están eléctricamente separados entre sí. La única manera de obtener una diferencia de fase de 90º es separar los dos devanados de modo que uno corte el máximo flujo mientras el otro no corta flujo alguno.  En la imagen s representa un alternador bipolar bifásico. El estator se compone de dos devanados monofásicos totalmente separados entre sí. Cada devanado está constituido por dos bobinas que están conectadas de modo que sus ff.ee.mm se suman. El rotor es idéntico al utilizado en el alternador monofásico. En el primer esquema, los polos del rotor están situados frente a los conductores del devanado de la fase A. Por consiguiente, la tensión inducida en la fase A es máxima y la tensión inducida en la fase B es nula. Cuando el rotor continúa girando, se separa de los conductores del devanado A y se aproxima a los del devanado B. En consecuencia, la f.e.m inducida en la fase A disminuye desde su valor máximo, y la inducida en la fase B aumenta desde 0. En el segundo esquema, los polos del rotor los polos del rotor se sitúan frente a los conductores del devanado de la fase B. Ahora la tensión inducida en la fase B es máxima, mientras la tensión inducida en la fase A ha disminuido hasta anularse. Alternador trifásico El alternador trifásico, como su nombre indica, tiene tres devanados monofásicos independientes y situados de forma que la tensión inducida en uno cualquiera de ellos está desfasada 120º con respecto a las de los otros dos. Un esquema de un estator trifásico en que estén representadas todas las bobinas es complicado, y además difícil de comprender lo que ocurre realmente en él. Por esto, en el esquema simplificado ilustrado en la imagen inferior, se representan los conjuntos de bobinas que forman cada devanado monofásico mediante solo tres bobinas, correspondiendo cada una de ellas al conjunto que constituye cada fase. Para mayor simplicidad se ha omitido el rotor. Frecuencia de la corriente de un alternador La frecuencia de la A.C generada por un alternador depende del número de polos y de la velocidad del rotor. Cuanto mayor sea el número de polos del inductor, menor será la velocidad de giro necesaria para una frecuencia dada. La relación entre la (F), expresada en ciclos por segundo, la velocidad del rotor (N), expresada en RPM, y el número de polos (P), viene dada por la fórmula:  Motores de AC Los motores de A.C. son particularmente adecuados para aplicaciones de velocidad constante, ya que la velocidad está determinada por la frecuencia de la A.C. aplicada a los bornes del motor. Los motores de A.C. se pueden proyectar para que funcionen con un suministro monofásico de A.C. o con un suministro polifásico de A.C. Tanto el motor monofásico como el motor polifásico funcionan basado en el mismo principio. Este principio es que la A.C. aplicada al motor genera un campo magnético giratorio y a su vez este campo magnético giratorio hace girar al rotor del motor. Los motores de A.C. se clasifican generalmente en dos tipos:  Sincrónicos.  Inducción. El motor sincrónico es un alternador al que se hace funcionar como motor, y en el cual al estator se le aplica A.C. y al rotor D.C. El motor de inducción difiere del síncrono en que su rotor no está conectado a fuente alguna de potencia. De los dos tipos de motores de A.C., el de inducción es el que más comúnmente se emplea. El motor sincrónico: Se llama así porque su rotor está sincronizado con el campo giratorio creado por el estator. Como los polos del rotor están excitados con D.C., actuarán como una barra imantada, y si ésta se halla suspendida en un campo magnético, girará hasta que se alinee con el campo magnético. Se les utiliza para cargas que requieren velocidad constante desde las condiciones de funcionamiento en vacío hasta las de funcionamiento a plena carga. Uno de los inconvenientes del motor sincrónico es que su puesta en marcha, desde el reposo, no puede realizarse mediante la aplicación de la A.C. trifásica al estator. En el instante en que es aplicada la A.C., aparece un campo magnético giratorio de alta velocidad. Este campo giratorio gira ante los polos del rotor tan rápidamente que el rotor no tiene posibilidad de iniciar el giro, ya que tan pronto es atraído, en el sentido de giro, como repelido. Por ello generalmente su puesta en marcha se realiza por medio de un pequeño motor de inducción, o con devanados equivalentes a éste incorporados en el motor sincrónico. Cuando el rotor ha adquirido aproximadamente la velocidad sincrónica, impulsado por el dispositivo de arranque, se conecta su devanado inductor a una fuente de D.C., lo que hace que sus piezas polares se magneticen y sean arrastradas por el campo giratorio, quedando girando sincrónicamente con éste. Motores de inducción: Es el motor de A.C. que más comúnmente se utiliza a causa de su simplicidad, la robustez de su construcción y su bajo coste de fabricación. Estas características del moto de inducción son debidas a que el rotor es una unidad autónoma que no está conectada a una fuente externa de tensión. El motor de inducción se llama así porque en el circuito eléctrico del rotor se inducen corrientes alternas por efecto del campo magnético giratorio del estator. Cuando es aplicada la A.C. a los devanados del estator, se genera un campo magnético giratorio. Las líneas de fuerza de este campo cortan a las barras del rotor e inducen en ellas una corriente, el cual generará un campo magnético alrededor de los conductores del rotor, el cual tenderá a alinearse con el campo del estator. Sin embargo, como el campo del estator gira continuamente, el rotor no puede alinearse con él, pero siempre le seguirá con retraso en su movimiento. Motor universal Un motor universal es un tipo de máquina eléctrica capaz de funcionar como motor con un suministro eléctrico tanto de A.C. como de D.C. Motor monofásico Alimenta el bobinado en el estator con una fuente de energía eléctrica alterna monofásica. En consecuencia, el campo magnético que se creará en el entrehierro será variable pero no será giratorio. Para conseguir un movimiento rotacional del flujo magnético en el entrehierro, se utilizarán diferentes estrategias basadas en la adición de elementos auxiliares al bobinado principal que generen a su vez un campo magnético desfasado respecto al flujo principal. Se distinguen dos tipos: 1. Devanado partido (fase partida) 2. Motor con condensador Devanado partido: Utilizan un devanado en paralelo, denominado partido, con el devanado principal construido con una sección de conductor inferior. La reducción de la sección en el cable comportará un aumento de la resistencia en el circuito, modificando a su vez la impedancia total del devanado partido. Este efecto producirá un desfasamiento entre el voltaje principal y el voltaje en el devanado partido que se utilizará para arrancar el movimiento. Con condensador: Son técnicamente mejores que los motores de fase partida. También disponen de dos devanados, uno auxiliar y otro principal. Sobre el devanado auxiliar se coloca un condensador en serie, que tiene como función aumentar el par de arranque entre 2 y 4 veces el par normal. El condensador desfasa la fase afectada en 90º, lo cual quiere decir que el campo magnético generado por el devanado auxiliar se adelante 90º respecto al campo magnético generado por el devanado principal. De fase partida Con condensador Motor paso a paso Se trata de un tipo especial de motor síncrono alimentado por señales pulsadas, de forma que se puede controlar con exactitud el movimiento del motor. Su utilización principal son los motores eléctricos de control (procesos industriales, de precisión, impresoras, etc…). El control de un motor paso a paso se realiza a través del número de pulsos de control que recibe. Se denomina frecuencia de paso al número de pulsaciones que recibe por minuto, de forma que la velocidad de giro de un motor paso a paso se calcula de la siguiente forma: Tipología de las máquinas Placa de características La placa de características es una chapa metálica que se encuentra sobre la máquina y donde se detallan las características técnicas. Aquí encontraremos toda la información necesaria para operar con cualquiera que sea la máquina eléctrica. La placa de características debe constar como mínimo de la siguiente información:  Datos del fabricante.  Número de fabricación.  Número y año de la disposición VDE tomada como base.  Tamaño, forma de construcción.  Peso en kg o Tons.  Clase de máquina (motor, generador, etc.).  Clase de aislamiento.  Clase de protección.  Identificación del tipo de conexión del arrollamiento.  Sentido de giro.  Forma de conexión del arrollamiento inducido.  Clase de corriente.  Tensión nominal.  Intensidad nominal.  Potencia nominal.  Potencia aparente en KVA en generadores síncronos.  Factor de potencia.  Velocidad nominal en revoluciones por minuto (RPM).  Frecuencia nominal. IE1: Se refiere a la eficiencia del motor. S= Régimen de servicio Tipos de conexionado en generadores de D.C. En la mayoría de los generadores de D.C., el campo magnético está producido por electroimanes. El imán permanente se emplea sólo en generadores muy pequeños llamados “magnetos”. Las bobinas de los electroimanes (bobina de campo o de excitación), para producir el campo magnético deben ser conectadas a una fuente de D.C.. La corriente continua que recorre las bobinas de campo se llama “corriente de excitación” y puede ser suministrada por una fuente de tensión de D.C. independiente o por la propia tensión de DC. Del generador. Si la corriente usada en las bobinas de campo proviene de una fuente externa independiente del generador, se dice que el generador es de excitación independiente, pero si se utiliza la tensión producida por el propio generador para suministrar la corriente de campo ,se dice que el generador es autoexcitado. Los generadores de D.C. de excitación independiente tienen dos circuitos eléctricos: El circuito de campo o de excitación constituido por las bobinas de campo conectadas a una fuente de D.C. independiente. El circuito del inducido constituido por las bobinas del inducido y la resistencia de carga. Con este tipo de excitación independiente, la corriente que pasa por las bobinas de campo es independiente de la corriente que produce el inducido. La excitación independiente proporciona un medio de controlar la potencia que el generador entrega al circuito exterior. Con una ligera variación de la intensidad de la corriente de excitación del campo, la variación de intensidad de la corriente entre la carga es grande. El generador de excitación independiente se utiliza a menudo en sistemas de control automático de motores. Generadores de D.C. autoexcitados. Estos generadores utilizan la tensión producida por el generador para suministrar la corriente de excitación a las bobinas de campo. En un generador serie, las bobinas de campo están conectadas en serie con el inducido, por lo que toda la corriente del inducido pasa por el devanado de excitación y por la carga. Si el generador no está conectado a la carga, por el circuito no circularía corriente. Las bobinas de campo serie contienen pocas espiras de hilo grueso. En un generador en derivación o shunt, los extremos del devanado de campo están conectados a la salida del inducido, quedando en paralelo con el circuito exterior del generador, por lo que la corriente producida por el inducido, parte de ella pasa por el devanado de campo y el resto por el circuito exterior. Como en este caso el devanado de campo y el inducido forman un circuito cerrado independiente de la carga, por el devanado de excitación pasará corriente, estableciéndose el campo magnético, y por lo tanto habrá tensión en bornes del generador aunque el circuito exterior no esté conectado al generador. Las bobinas de campo, en este caso, poseen muchas espiras de hilo fino. El generador de excitación mixta o compound posee un devanado serie y un devanado en derivación. En cada pieza polar hay montadas dos bobinas, una, que forma el devanado serie, conectada en serie y otra que constituye el devanado derivación. Las bobinas del devanado en derivación son excitadas por una parte de la corriente del inducido, mientras que por el devanado serie pasa toda la de corriente de carga. Por consiguiente, cuando aumente la intensidad de la corriente de carga, también aumenta la intensidad magnética del campo serie. Parámetros eléctricos (motores trifásicos) Los bobinados trifásicos en el estator se podrán conectar a las líneas de alimentación en dos configuraciones distintas: o Estrella o Triángulo IL = IF Cálculos en generadores La fuerza electromotriz desarrollada por el generador, es igual a la diferencia de potencial en bornes mas la caída de tensión que se produce en su interior. Y también Potencia de una dinamo Sabemos que la potencia expresada en W viene dada por el producto de voltios por amperios. Esta potencia se compone de dos partes: 1. La utilizada en el circuito exterior en concepto de potencia útil, siendo el producto VXI 2. La absorbida por el mismo generador, o sean en el circuito interior, bajo la forma de calor, de manera que siendo r la resistencia interior de este circuito r x I² conocida como potencia perdida. E X I = V X I + r x I² Pt = Pu + Pp En donde: E X I = Potencia total o máxima de la dinamo (Pt) V X I = Potencia útil de la dinamo (Pu) R x I² = Potencia perdida en la dinamo (Pp) Esquema de conexión de los motores de inducción La distribución de los bornes en la placa de conexión del motor se realiza según aparece en la imagen inferior. Simbología de las máquinas eléctricas Para identificar loso bornes de un motor de inducción, se utilizan las letreas mayúsculas U1, V1 y W1 representando el inicio de los devanados estatóricos y las letras U2, V2 y W2 para representar el final de éstos. Antiguamente a este tipo de denominación, se empleaba, las letras U, V, W para el inicio del bobinado y las letras X, Y, Z para el final. Partes fundamentales Desde el punto de vista constructivo, una máquina eléctrica consta de dos partes principales:  Estator: Se trata del elemento de soporte fijo del motor donde la mayoría de los casos se enrollará el bobinado inductor o el elemento encargado de la generación del campo magnético necesario para la generación del movimiento o la inducción de una f.e.m.  Rotor: Es el elemento móvil del motor donde se montará el bobinado inducido responsable de reaccionar frente al campo magnético generado por el bobinado inductor en el estator. Elementos fijos y móviles El colector Es el conjunto móvil de láminas de cobre sujetas al eje en movimiento rotacional solidario al dispositivo, encargadas de transmitir la energía eléctrica desde el bobinado inducido al exterior. Son piezas de forma trapezoidal separadas entre ellas con un material aislante como la mica donde se inicia y finaliza el recorrido del bobinado inducido. Escobillas Son los elementos estáticos que se encuentran en el exterior del rotor en contacto con el colector y permiten el acceso de la D.C. a la máquina eléctrica a través del roce por presión que ejerce sobre el eje. Elementos constituyentes (a nivel constructivo) Carcasa Cilindro hueco construido por un conjunto de chapas de unos 5cm de grosor unidas entre ellas que soporta el resto de elementos del motor y a su vez ofrece estabilidad al movimiento del motor a través de la sujeción de dicha estructura. Polos principales Brazo sujeto a la carcasa donde se enrollará el bobinado inductor constituido por una parte de sección cuadrada o rectangular, denominada núcleo polar y un extremo con forma trapezoidal denominado expansión polar. Polos auxiliares Polos salientes situados entre los polos principales, cuyo arrollamiento está conectado en serie con el inducido de forma que al crear un campo contario al de reacción del inducido evita que se produzcan muchas chispas. Bobinado inductor o de excitación Situado en el estator de la máquina eléctrica, será el elemento encargado de generar el campo magnético. Dado que se trata de una máquina eléctrica de D.C, el campo magnético generado será un campo magnético constante. El bobinado inductor se enrolla en los polos que se encuentran en el estator. En cada uno de los polos del estator el bobinado inductor generará un campo magnético que en función del sentido del arrollamiento del bobinado se inducirá un polo positivo o un polo negativo. Núcleo o armadura Cilindro sólido formado por finas láminas metálicas aisladas entre ellas para minimizar las pérdidas magnéticas por el efecto de las corrientes parásitas de Foucault que servirán de soporte para el arrollamiento del bobinado inducido. Viene preparado con hendiduras o ranuras longitudinales que recorrerán todo su perímetro de arriba hasta abajo para facilitar el enrollado de los devanados. Eje Eje de rotación del núcleo donde se ejercerá el par motor en el funcionamiento de la máquina eléctrica. Bobinado inducido Devanado de una bobina eléctrica sujeta al campo magnético de excitación creado por el bobinado inductor, y en cuyos extremos se reúnen los circuitos eléctricos y magnéticos de la máquina eléctrica a través del conjunto del colector y la escobilla. Máquina eléctrica de A.C Se trata de un cilindro con ranuras en la superficie interior donde se enrollarán los bobinados del estator que en el caso de las máquinas síncronas realizarán la función de bobinados inducidos, contrariamente a lo que sucedía con las máquinas de D.C. donde el estator sujetaba los bobinados inductores. En el estator se devanarán dos o tres bobinados distintos para sistemas bifásicos o trifásicos respectivamente, tal y como se muestra en la imagen inferior. Para los bobinados trifásicos, las ranuras de soporte se ubicarán separadas entre ellos en un ángulo de 120º. Para los bobinados bifásicos, el ángulo de separación será de 180º. Rotor La construcción del rotor para las máquinas síncronas de A.C. será distinta a la forma del rotor que ya conocemos para las máquinas de D.C. En este caso, el rotor soporta los devanados inductores y se alimenta de D.C. En este caso como no es necesaria la conversión como ocurría en las máquinas de D.C., el eje del motor sustituye al colector por unos anillos de rozamiento, situados concéntricamente con el eje del rotor. Características constructivas de las máquinas D.C. Se pueden distinguir dos tipos de máquinas de D.C. desde el punto de vista constructivo:  Máquina de excitación por devanado.  Máquina de excitación por imanes permanentes. (El funcionamiento de ambas máquinas es prácticamente igual). La principal característica constructiva de los motores asíncronos se encuentra en el rotor. Se distinguen dos tipos de estructuras rotóricas que determinarán las características funcionales del motor. Se distinguen dos formas de construcción de los rotores en las máquinas asíncronas:  Rotor en cortocircuito: El bobinado del rotor se cortocircuita entre sus extremos para conseguir generar un circuito cerrado en el entrehierro.  Jaula de ardilla: Se sustituyen los bobinados del rotor por unas pletinas distribuidas alrededor del núcleo en forma cilíndrica y cortocircuitadas en sus extremos con anillos sólidos. Frenado del motor. Para detener un motor no es suficiente con desconectarlos de la red, ya que por inercia éste continuaría girando. Existen dos procedimientos distintos para frenar un motor. Frenado dinámico: Se hace funcionar al motor como generador transformando la energía mecánica de rotación en energía eléctrica.(Este modo de frenado se utiliza en motores de anillos y de jaula). El método consiste en, con el motor desconectado de la red, alimentar el devanado del estator con corriente continua, creándose así unos polos magnéticos estacionarios iguales en número a los polos del estator. En este momento, el motor actúa como un generador síncrono que suministra corriente al rotor. Este campo magnético fijo es cortado por los conductores del rotor, por lo que se genera una fuerza electromotriz en dichos conductores. Esta fuerza electromotriz da lugar a corrientes que circulan por el rotor, creando un flujo en el espacio que se opone al campo fijo inductor, frenando al motor.  Frenado en contramarcha o contracorriente: Se trata de provocar un giro del campo magnético del estátor obligando al rotor a que trate de invertir su dirección de giro, pero antes de que invierta el sentido de giro, cortaremos la alimentación de la contracorriente. Esto se puede conseguir bien mediante un temporizador, calculando previamente el tiempo necesario que necesitamos estar alimentando a contracorriente, o con un contacto de un detector de giro del motor, que al detectar el paro abre e impide que se siga alimentando el estátor a contracorriente. Control de parámetros y maniobra de los motores de inducción Los parámetros más comunes que se deben controlar en un motor de inducción serán la intensidad de corriente durante el proceso de arranque del motor y la variación de la velocidad así como el sentido de giro durante su funcionamiento. Variación de la frecuencia El parámetro que se tiene hoy en día en cuenta para el control de la velocidad es la frecuencia (Hz). Para ello se alimentará al motor a través de un equipo electrónico denominado variador de frecuencia cuya función consistirá en modificar la frecuencia de la red para suministrar una tensión de alimentación con frecuencia variable y obtener finalmente una variación en la velocidad de giro. El variador de frecuencia se compone de los siguientes elementos:  Un rectificador trifásico con condensadores de filtro que transforman la A.C en D.C.  Un ondulador (inversor) que realiza la función contraria, es decir, convierte la D.C. en A.C. pero esta vez con los valores de frecuencia y voltaje a través del elemento controlador. Dahlander (variación del número de polos) Un motor trifásico de dos velocidades en conexión dahlander, es un motor trifásico normal de cuyos bobinados hemos sacado los puntos medios para conseguir la mitad de polos (velocidad rápida). Los extremos del motor normal se pueden conectar en estrella o en triángulo, dando lugar a los dos tipos de dahlander diferentes pero que, a la hora de poner en funcionamiento, es indiferente el tipo de conexión interna. Los extremos del motor que se conectan en estrella o en triángulo se colocan en la parte superior de la placa de bornes (velocidad lenta), y los puntos medios se colocan en la parte inferior de la palca de bornes (velocidad rápida). En estos motores la velocidad rápida siempre será el doble que la velocidad lenta. Solo tiene una tensión de funcionamiento que debe estar especificada en la placa de características. Para conectar a una tensión diferente hay que rebobinar el motor efectuando un cambio de tensión. Arranque mediante resistencias rotóricas Consiste en añadir resistencias en serie en el circuito eléctrico del rotor para variar el deslizamiento del mismo. De este modo, a partir de un circuito automático que conecte o desconecte un conjunto de resistores en el circuito del rotor se podrá obtener un método de control de la velocidad en motores asíncronos. Inversión de giro La inversión en el sentido de giro en un motor de inducción se realiza mediante el circuito de control siguiente. Frenada de motores de inducción Los motores de A.C. pueden ser frenados tanto de forma mecánica como de forma eléctrica (veremos únicamente los eléctricos).  Frenada por contracorriente: Consiste en realizar la desconexión del motor para volver a conectarlo de forma inversa. Este sistema permite una frenada muy brusca, por lo que se recomienda cuando se requiera una parada ´rápida del motor, aunque por el contrario produce fuertes problemas de puntas de corriente y una elevada disipación térmica.  Frenada dinámica: Consiste en desconectar le motor de la red eléctrica de A.C. y sustituirla por una fuente de D.C. conectada en dos de las tres fases. La fuente de continua se consigue gracias a un rectificador. Procesos de montaje y desmontaje de máquinas eléctricas de D.C. Se establecen una serie de procesos que serán comunes en las operaciones de montaje y desmontaje de una máquina eléctrica de D.C. Pasos necesarios para el desmontaje de la máquina: o Desconectar la tensión de todos los circuitos. o Desmontar la máquina eléctrica de la bancada. o Desconectar los conectores del interior de la caja de conexiones al estator. o Desconectar los conectores de la corona portaescobillas al estator. o Retirar las escobillas y proteger el colector con un material aislante. o Extraer la cubierta exterior de los cojinetes. o Colocar un material aislante entre el estator y el rotor. o Retirar el escudo que soporta el rotor de una sola parte. o Fijar el aislante entre estator y rotor. o Extraer el escudo que soporta el cojinete. o Retirar el rotor si es necesario. Procesos de montaje y desmontaje de máquinas eléctricas de A.C. En los motores eléctricos con el estator bobinado, éste se conformará con el número de ranuras y su forma según sean las características del motor. Una vez bobinado se procede a introducir en el estator, pero antes de introducir las bobinas se coloca papel como material aislante. Para introducir las bobinas en las ranuras se emplean cuñas de madera para facilitar la entrada de las bobinas en las ranuras. Una vez montados los devanados, se agrupan sus terminales según sea su configuración. Operaciones de desmontaje En las operaciones de desmontaje de los motores de inducción, se deberán tener en cuenta algunos de los cuidados que se enumeran a continuación:  Antes de desmontar el motor, en caso de tener refrigeración y/o lubricación se deberán desconectar los tubos.  Desconectar las conexiones eléctricas y de los accesorios.  Retirar el intercambiador de calor y supresor de ruido (en caso de tenerlo).  Retirar los sensores de temperatura de los cojinetes y la escobilla de puesta a tierra.  Para prevenir daños al rotor, colocar el rotor en un soporte.  Para el desmontaje de los cojinetes, seguir las indicaciones de los fabricantes.  La retirada del rotor del interior del motor debe hacerse con un dispositivo adecuado y con mucho cuidado para que el rotor no raspe en el paquete de placas del estator. Herramientas  Kit específico para el montaje de rodamientos.  Llaves de gancho fijas o ajustables.  Llaves de impacto.  Extractores de garra.  Extractores de cuchilla. Métodos de arranque de motores de inducción Los más usados se basan en la reducción de la intensidad de corriente a través de la reducción de la tensión de alimentación de los devanados del estator. De esta forma se produce una velocidad de giro inferior a la que se obtiene con la tensión nominal reduciéndose pues el par de arranque.  Arranque con autotransformador: Se conecta el estator a la red de distribución eléctrica a través de un autotransformador que reduzca el voltaje entre un 60 o 70% y se incrementa progresivamente hasta llegar al 100%. OBSERVACIÓN: Normalmente la intensidad de arranque independientemente del arranque que se tenga, suele estar entre 4 y 8 veces la intensidad nominal.  Arranque estrella / triángulo: Se utiliza para que el motor se alimente en configuración estrella durante el arranque y se conmute a configuración en triángulo una vez conseguida la velocidad de giro nominal. Recordar que una carga trifásica conectada en estrella, se alimenta a una tensión que reduce el orden de raíz de tres respecto la tensión de línea. Técnicas de mantenimiento de máquinas eléctricas de D.C. Se detallan algunas de las operaciones más comunes que se realizan en el mantenimiento de una máquina de D.C.  Inspección visual externa para comprobar el estado de la pintura, zonas quemadas, etc…  Extracción de datos a partir de la placa de características.  Comprobación visual de las conexiones eléctricas para detectar defectos en el aislante, la conexión mecánica, etc.  Prestar atención a los ruidos de la máquina para detectar problemas en los cojinetes o en la fijación a la bancada.  Verificación por medida de la continuidad y el aislamiento de las bobinas del rotor y del estator.  Verificación de posibles cortocircuitos entre las bobinas del rotor, el estator y el colector de delgas.  Barnizado de los bobinados.  Limpieza de todas las partes del motor.  Cambio de cojinetes y juntas de rodamiento. Mantenimiento y detección de averías de las máquinas de D.C. Mantenimiento del generador Una vez acoplado el motor de accionamiento al eje del generador, el único trabajo de mantenimiento necesario será engrasar los cojinetes y asegurar un buen contacto entre las escobillas y el colector. Una vez el generador en funcionamiento, no es aconsejable su manipulación. Después de una reparación o revisión, pueden equivocarse las conexiones del devanado de excitación, invirtiendo el sentido del campo magnético. En el caso de un generador autoexcitado puede anular el magnetismo remanente por lo que el generador no se cebará, aún cuando los conductores se vuelvan a conectar correctamente. El magnetismo remanente con polaridad correcta se puede restaurar alimenTando momentáneamente el devanado de excitación en su sentido correcto mediante una fuente exterior de D.C. En muy pocas ocasiones puede ser necesario invertir la polaridad de un generador de D.C., pero si hiciese falta bastará con invertir los conductores de salida del generador. Las conexiones de los terminales del devanado de excitación nunca deben ser invertidas. Los extremos de este devanado solamente se conectan a la placa de bornes o de terminales con el fin de que sea más fácil su renovación en el caso de deterioro. Lubricación de los cojinetes Una lubricación excesiva puede ser causa de fallos de funcionamiento en un generador o en un motor; la falta de lubricación es aún más grave. Un cojinete que no esté correctamente lubricado se sobrecalentará inmediatamente, originando la dilatación del eje y cojinete, lo que puede ser suficiente para impedir la rotación del eje. La falta de lubricación también tiene por consecuencia un funcionamiento ruidoso, a causa del contacto directo entre el eje y los cojinetes. Colectores y escobillas Los conjuntos de colector y escobillas son otra causa de avería en las máquinas giratorias de D.C. El continuo deslizamiento de las escobillas sobre el colector, las desgasta y tiende a desalinearlas, siendo causa de un contacto deficiente entre el colector y las escobillas. Cuando la conmutación no se efectúa correctamente, puede ir acompañada de un excesivo chispeo, lo que agrava el defecto. En cambio las chispas son muy pequeñas cuando se efectúa correctamente la conmutación. Para que la conmutación sea satisfactoria en las máquinas de D.C., el contacto entre el colector y las escobillas debe ser continuo. El colector debe estar en perfectas condiciones mecánicas, perfectamente cilíndrico y equilibrado, y las escobillas deben conservar bien su forma y estar correctamente ajustadas en los portaescobillas, deslizándose libremente en ellos, y descansar sobre el colector gracias a un muelle que produce una presión de 105 a 140 gramos por cm2 de superficie de escobilla. Observar que el aislamiento de mica entre las delgas del colector, normalmente está a un nivel inferior al de la superficie de las delgas con el fin de que el desgaste normal de éstas no haga que sobresalga la mica haciendo saltar las escobillas. Colectores y escobillas (continuación) Cuando se produce un chispeo excesivo en el colector, se deben comprobar el colector y las escobillas para corregir el defecto. El procedimiento a seguir para realizar dicha comprobación y eliminar los defectos encontrados es el siguiente: 1. Observar la máquina en funcionamiento para ver si se produce algún arco o chispeo excesivo en algún punto, lo que podría indicar la existencia de conexiones sueltas o contactos defectuosos. 2. Desconectar la máquina, cerciorándose de que no quede bajo tensión antes de proseguir la verificación o comprobación. 3. Inspeccionar todas las conexiones y cerciorarse de que no hay ninguna suelta o floja. 4. Comprobar la posición relativa de las escobillas en el colector. Si están separadas desigualmente, mirar si hay algún protaescobillas doblado. 5. Comprobar el estado de las escobillas. 6. Comprobar el estado del colector en cuanto a suciedad, picado, irregularidades, etc…(quitar las impurezas con un lienzo fino, eliminar rugosidades con papel lija). Perforación del aislamiento. En condiciones normales de funcionamiento, los devanados de excitación y del inducido de los generadores y motores están completamente asilados de la carcasa de la máquina, la cual está fijada con pernos a la bancada o al suelo. La medición de la resistencia existente entre la carcasa y el devanado del inducido o del inductor, debe dar un valor infinito o de varios millones de ohmios. Sin embargo, algunas veces a causa de una temperatura excesiva debida a un sobrecalentamiento de la máquina o a un elevado contenido de humedad del aire, la resistencia de aislamiento disminuye, produciéndose una “fuga” de corriente a través de la carcasa. Esta corriente de fuga contribuye a que disminuya la resistencia de aislamiento, y si no se remedia a tiempo, el defecto de aislamiento irá en aumento y el devanado quedará eléctricamente en contacto con la carcasa. Esto a su vez puede significar un cortocircuito que sea causa de sobrecalentamiento y de que los devanados se quemen. Por todo lo anterior los devanados del inducido y del inductor deben ser comprobados a intervalos regulares, para detectar posibles fugas y contactos a tierra. Para probar el aislamiento, no se puede emplear un óhmetro ordinario en las máquinas grandes, ya que la fuga sólo se manifestará ordinariamente cuando se aplica una elevada tensión. Para ello se emplea el megóhmetro o “megger”. Este suministra la alta tensión necesaria y está calibrado para dar lecturas de valores muy altos de resistencia. Averías en máquinas de A.C. Las averías que más frecuentemente pueden presentarse en los motores trifásicos de inducción, son las que se exponen a continuación:  Fusibles quemados.  Cojinetes desgastados.  Sobrecargas.  Interrupción en alguna fase.  Cortocircuitos.  Barras de rotor flojas (motores de jaula de ardilla).  Conexiones interiores equivocadas.  Cojinetes excesivamente apretados.  Contactos a masa de los bobinados.  Fases invertidas. Causas y localización de las averías Fusibles quemados Esta avería puede localizarse: a) Con el fusible fuera de circuito. b) Con el fusible en el circuito. a) Para localizar un posible fusible quemado fuera de circuito, se utiliza la lámpara de prueba en serie. Si el hilo fusible no está roto, se cerrará el circuito a través de este hilo y de la lámpara y ésta se encenderá; si, por el contrario, está roto, el circuito queda abierto y la lámpara no se encenderá.  b) Para comprobar el estado de los fusibles sin sacarlos de la instalación, puede utilizarse un lámpara de pruebas en derivación, con el interruptor general cerrado y aplicando los terminales de prueba a la entrada y salida del fusible; si éste se ha quemado, la lámpara se enciende; si el fusible está en buenas condiciones, la lámpara permanecerá apagada. También puede comprobarse el estado de un fusible por medio del voltímetro de prueba. Si el voltímetro marca la tensión entre fases, el fusible marca la tensión entre fases el fusible, el fusible está quemado; si el fusible está en buenas condiciones, la lámpara permanecerá apagada. Cuando se funde un fusible durante el funcionamiento de un motor trifásico de inducción, el motor continuará girando como monofásico. Sólo trabajarán dos de las tres devanados del motor, los cuales tendrán que soportar toda la carga y, por tanto, el motor sufrirá una sobrecarga, sobrecalentándose los arrollamientos afectados, que terminarán por quemarse. Además el motor funcionará muy ruidosamente. Se puede localizar fácilmente esta avería, parando el motor y poniéndolo nuevamente en marcha; en el que se podrá ver que el motor no podrá arrancar nuevamente. Cojinetes desgastados Los cojinetes son elementos mecánicos destinados a la fijación de los ejes a las partes fijas de las máquinas. En los motores eléctricos se emplean cojinetes de dos tipos: a) Cojinetes de resbalamiento. b) Cojinetes de rodadura. a) Los cojinetes de resbalamiento o cojinetes lisos tienen el aspecto general representado en la imagen que se indica a continuación. b) Los cojinetes de rodadura o rodamientos están constituidos por un anillo interior fijado al eje y otro anillo exterior fijado al soporte del cojinete. Entre ambos anillos hay una serie de bolas que los separan y al girar el eje arrastra al anillo fijado en él, que rueda sobre las bolas y éstas a su vez, ruedan sobre el anillo exterior, que es fijo. Los cojinetes desgastados producen un descentramiento de la parte giratoria del motor o sea del rotor; esto podría ocasionar el roce mecánico del rotor con la parte fija o estator, lo cual provoca el deterioro de los arrollamientos.. Con los cojinetes desgastados, lo más probable es que el motor no funcione y si lo hace será con mucho ruido. Debe por tanto evitarse el roce entre rotor y estator. En los cojinetes lisos, debe comprobarse que el cojinete es estanco, ya que de no ser así perderá el contenido de aceite y el cojinete terminará agarrotándose. Para extraer los cojinetes de rodadura, no debe utilizarse nunca un martillo sino dispositivos de extracción como el representado en la imagen siguiente Sobrecargas Se dice que un motor eléctrico está sobrecargado, cuando absorbe una corriente mayor que la nominal. La sobrecarga puede tener diferentes causas: por ejemplo, en un motor, la sobrecarga puede resultar de que la máquina o aparato que vaya a mover necesitara de más potencia mecánica que la que puede proporcionar el motor. Muchas veces sucede que la sobrecarga es debida a alguna parte del motor que está sucia o rota. En tal caso es fácil de localizar esta avería, consiste en ir soltando una correa de la polea del motor y haciéndolo girar este último a mano. Si el giro no es suave, es que algún elemento del motor (eje, rodamiento, etc) está sucio o estropeado. También puede comprobarse la existencia de una sobrecarga mediante un amperímetro intercalado en un de las fases o mediante el uso de una pinza amperimétrica, si la corriente marcada por el amperímetro o pinza es superior a la indicada en la placa de características del motor, es que éste trabaja sobrecargado. Entre las causas principales de sobrecargas, pueden citarse las siguientes: a) Par resistente mecánico b) Red desequilibrada (motor trifásico pierde una fase) Interrupción en alguna fase Las interrupciones pueden estar ocasionadas por la rotura de un conductor del bobinado o por una mala conexión de los terminales de las bobinas. La rotura de un conductor del bobinado puede presentarse estando el motor en marcha. En este caso, el motor continuará funcionando pero a una potencia menor (funcionará como motor monofásico). Cuando existe interrupción entre los terminales de alguna bobina o de algún grupo de bobinas, el motor no podrá arrancar a partir de la posición de reposo.  Para localizar las interrupciones, se emplea la lámpara de prueba en serie. Si la conexión de los bornes de salida del motor es en estrella, se conecta uno de los terminales de prueba de la lámpara al punto neutro de la estrella (bornes Z,X,Y) y con el otro terminal de prueba se van tocando sucesivamente los bornes correspondientes a los extremos de las tres fases (bornes U,V,W) Si la conexión de los bornes del motor es en triángulo, habrá que desconectar las tres fases y probarlas por separado. En ambos casos, si las fases no están interrumpidas, la lámpara se encenderá Cuando se ha encontrado la fase interrumpida, se puede localizar el grupo de bobinas de la fase averiada, siguiendo el procedimiento siguiente, supongamos que la fase A sea la averiada; se conecta el terminal de prueba de la lámpara al borne de entrada de esta fase y con el terminal de prueba del conductor de retorno se van tocando una a una las conexiones entre los grupos de bobinas: si por ejemplo, la lámpara se enciende al tocar el final del segundo grupo y se apaga cuando se toca el extremo del tercero, será en este tercer grupo donde esté localizada la interrupción. Cortocircuitos Cuando dos o más espiras de un bobinado están eléctricamente en contacto, producen un cortocircuito. En un bobinado nuevo, puede presentarse esta avería cuando al alojar las bobinas en sus respectivas ranuras. Los conductores que constituyen dichas bobinas están demasiado apretados. Durante el funcionamiento, un cortocircuito puede estar provocado por una sobrecarga o exceso de corriente que recalienta los bobinados haciendo que se quemen los aislamientos de los conductores y dejando estos al descubierto. En todos los casos, un cortocircuito en cualquier parte del bobinado de un motor provoca una marcha muy ruidosa y desprendimiento de humo. También es señal de cortocircuito el consumo de una corriente elevada cuando el motor funciona en vacío. Pueden utilizarse varios procedimientos para la localización de bobinas en cortocircuito, como por ejemplo: 1. Se pone en marcha el motor, se le deja durante algún tiempo en funcionamiento y se localiza al tacto la bobina más caliente que es, donde se ha producido el cortocircuito. 2. Mediante el zumbador. Con las tapas desmontadas, se dispone el zumbador en el interior del estator y se va pasando sucesivamente por las ranuras. Una bobina en cortocircuito se reconoce por las rápidas vibraciones de una hoja de sierra dispuesta en el otro extremo de la bobina. 3. Mediante una pinza amperimétrica. Este método puede adaptarse cuando el motor puede funcionar en vacío. Se conecta el motor a una red trifásica y se mide la corriente en cada una de las fases, esta corriente debe ser aproximadamente la misma en las tres fases; un aumento de corriente en una de las fases indica que existe un cortocircuito. Barras de rotor flojas Esta avería únicamente se presenta en los motores de jaula de ardilla o motores de rotor en cortocircuito. Como ya sabemos, en estos motores las barras que constituyen el bobinado rotórico se ponen en cortocircuito uniéndolas por sus extremos mediante dos aros de cobre (o de aluminio). Si una o varias de estas barras se aflojan y no hacen buen contacto con los aros frontales de sujeción, el motor no puede marchar con normalidad y, en algunos casos, no girará. Las señales características de esta avería son:  Ruido del motor al girar.  Escasa potencia desarrollada.  Continuo chispeo que se produce entre las barras y los aros frontales. La localización de esta avería se realiza por medio del zumbador y la hoja de sierra; la hoja de sierra vibrará con las barras no averiadas. En algunos casos también puede localizarse esta avería por simple inspección manual. Conexiones interiores equivocadas El procedimiento para comprobar rápidamente si las conexiones interiores de un motor han sido bien realizadas, consiste en desmontar el rotor, conectar el estator a la red y disponer una bola de cojinete en el interior del estator, como se representa en la imagen inferior. Si las conexiones están bien hechas, la bola rodará por el interior del estator si hay una o varias conexiones equivocadas, la bola permanecerá en reposo.  Cojinetes excesivamente apretados Si los cojinetes están demasiado ajustados con el eje de la máquina, ya resultará difícil hacer girar el rotor a mano, por lo que este defecto se puede localizar fácilmente. Lo mejor es rectificar los cojinetes, para que el eje se ajuste debidamente, también puede recurrirse a pulir el eje con tela esmeril. Debe tenerse en cuenta que no siempre son los cojinetes la causa del agarrotamiento del eje; muchas veces este defecto es debido a un montaje defectuoso del motor, sobre todo de las tapas. Contactos a masa de los bobinados La señal característica de este defecto es la sacudida eléctrica que se sufre al tocar la carcasa, las tapas y, en general, cualquier parte metálica del motor. Para localizar los contactos a masa, se emplea la lámpara de prueba en serie, tal como se representa en la siguiente imagen. Se conecta uno de los terminales de prueba a la carcasa del motor y el otro terminal de prueba a uno de los bornes; si la lámpara se enciende querrá decir que hay uno o más contactos a masa aunque, por el momento no sepamos donde está. Se ha de localizar la fase del motor que está en contacto con la masa; si el motor está conectado en estrella se desconectan las tres fases por su punto neutro, operando sobre la placa de bornes, y se efectúa la comprobación tal como se indica en la siguiente imagen. Si el motor está conectado en triángulo en la placa de bornes, han de desconectarse los puentes que unen principios y finales de fases y ensayar éstas separadamente. Se supone que ya se ha encontrado la fase averiada; a continuación, se ha de localizar la bobina de dicha fase que hace contacto con la masa. Para ello, se desconectan los puentes de conexión entre grupos de bobinas de la fase averiada y se ensayan separadamente cada uno de estos grupos. Cuando se ha localizado el grupo averiado, se desempalman todas las bobinas del citado grupo y se prueban uno a uno hasta encontrar la bobina defectuosa. Fases invertidas Una conexión errónea en cualquier parte del bobinado, puede determinar una inversión de la polaridad y, como consecuencia un funcionamiento defectuoso del motor. Las características de esta avería son la poca velocidad a la que gira el motor y un ruido continuo, parecido a un ronquido, ocasionado por la conexión equivocada. Se conectan las tres fases una a una y sucesivamente a una fuente de D.C. de baja tensión (una batería). Se dispone de una brújula junto al estator y se va situando frente a cada grupo de bobinas, observando el movimiento de la aguja magnética. Si la aguja se invierte sucesivamente, la conexión de las fases es correcta (imagen de la izquierda); si la aguja señala varios polos norte o sur seguidos (imagen derecha) es señal de que la fase está mal conectada.  Averías en motores con condensador. Las averías que ocurren en los motores con condensador son por lo general las mismas que anteriormente hemos estudiado para el caso de los motores de A.C, por lo que vamos a centrarnos en las causas, localización y solución de averías en el condensador. Condensador defectuoso En estos motores el condensador constituye muy frecuentemente la causa principal de un funcionamiento defectuoso. Los principales defectos que puede presentar el condensador son los siguientes: a) Cortocircuitos. b) Circuitos abiertos o interrupciones. c) Deterioros internos que pueden afectar su capacidad. d) Contactos a masa. Cuando se supone que la causa del funcionamiento defectuoso de un motor es el condensador, es conveniente realizar el ensayo y comprobación de éste. Téngase en cuenta que un cortocircuito en el condensador puede llegar a quemar los bobinados del motor, y que una interrupción o circuito abierto puede afectar al arranque y al funcionamiento en régimen normal del motor. Las pruebas a realizar son las siguientes: 1. Se desconecta el condensador del circuito del motor y se conecta a una red de A.C., intercalando un fusible de 10A. Si el fusible se funde es que el condensador está cortocircuitado y deberá sustituirse por otro nuevo. 1. Si el fusible no se funde, el condensador quedará cargado por lo que se desconectará de la red. NOTA: Finalizado el proceso de carga no debe tocarse los terminales del condensador, pues podría resultar peligroso. 2. Cuando se ha desconectado el condensador de la red, se cortocircuitan sus terminales mediante un destornillador provisto de mango aislante, con cuidado de no tocar la hoja del destornillador. En estas condiciones, debe producirse una chispa de gran intensidad; si no se produce es que existe alguna interrupción en el condensador, o que su capacidad ha disminuido. Este ensayo se repetirá varias veces, hasta tener la seguridad de que el condensador ha sido debidamente cargado con la A.C. Para una prueba mejor, se utiliza el circuito de la imagen inferior. Si el condensador está montado sobre el motor ,antes de comenzar la prueba, se desconectarán todos los hilos de sus bornes y, seguidamente, se conectarán al circuito. En estas condiciones puede suceder: a) Que salte algún fusible, lo que indica cortocircuito en el condensador. b) Que el amperímetro no marque, lo que querrá decir que el condensador está interrumpido (abierto). Si no sucede ninguna de estas dos cosas, puede determinarse la capacidad del condensador mediante la siguiente fórmula: La capacidad así determinada debe ser aproximadamente igual a la marcada en el condensador. Si el valor obtenido es inferior a un 20% del valor marcado, el condensador tiene insuficiente capacidad y ha de cambiarse por otro nuevo. Para comprobar los contactos a masa, se utiliza la lámpara de prueba en serie. Uno de los terminales de prueba se pone en contacto con uno de los bornes del condensador y con el otro terminal de prueba se toca la cubierta metálica del condensador. Si la lámpara se enciende, es que hay contacto a masa. Esta prueba se ha de realizar sobre los dos bornes del condensador. Mantenimiento preventivo, predictivo y correctivo. El mantenimiento predictivo es una técnica moderna de detección precoz de futuras averías en los motores y generadores. Se trata de una serie de análisis realizados en las máquinas que nos servirán para obtener el “estado de salud” del equipo y así poder predecir el origen y el motivo de las futuras averías. El mantenimiento preventivo deberá seguir los procesos determinados por le fabricante para la correcta conservación del aparato. El mantenimiento correctivo será el conjunto de operaciones que se realizan en una máquina rotativa una vez ha aparecido ya la avería.