Conociendo las Armaduras

Una mirada a fondo de la prueba de Motor DC de barra a barra

Por Richard Love 

Las Armaduras de DC son componentes complejos en los que la precisión de la construcción, ensamble y reparaciones es necesaria para el desempeño satisfactorio. Las Armaduras consisten en un núcleo laminado con ranuras que tienen las bobinas de armadura en el lugar. Cuándo se colocan en las ranuras, las puntas de las bobinas de la armadura son conectados a un conmutador que, junto con el núcleo laminado, es montado a un eje. El conmutador esta hecho de segmentos individuales de cobre que son separados eléctricamente uno del otro utilizando segmentos de mica. Las barras tienen ranuras superiores que son utilizadas para conectar las bobinas de la armadura hacia el conmutador. El tipo de acometidas en un conmutador depende de si esta forma parte de la barra del conmutador maquinado (acometida sólida) o si la acometida es una parte separada que se inserta y se suelda a la barra del conmutador (acometida flexible).

Figura 1

El bobinado de una armadura consiste en una serie de bobinas que están conectadas a las barras de un conmutador que forman dos o más circuitos dentro de la armadura. Durante la operación, las escobillas que andan en la superficie del conmutador suministran la energía al bobinado de la armadura. Muchas veces el estado de desgaste de las escobillas proporciona información valiosa con respecto al desempeño de la maquinaria de DC. Las condiciones del chispeo de las escobillas, la barra del conmutador y los patrones de desgaste de la película son buenos indicadores del desempeño satisfactorio o inaceptable de una máquina de DC. Es importante que los talleres de reparaciones y los técnicos de mantenimiento sean capacitados para evaluar y corregir un chispeo inaceptable de las escobillas y de la condición de desgaste del conmutador antes que lleven a la falla Sino se corrige, la escobilla que chispea y el desgaste del conmutador pueden llevar finalmente a un fracaso catastrófico de la máquina, de la transmisión, y/o del equipo impulsor. 

Tipos de bobinados de Armaduras 

La mayoría de las armaduras son embobinadas ya sea con vueltas o haciendo un bobinado en ochos. Sin embargo, a veces una combinación de ambos es utilizada. Este bobinado es conocido como un bobinado de anca de rana. Una comprensión de las dos configuraciones, y de sus diferencias, es muy útil al probar o localizar fallas en armaduras de DC. 

Vuelta de bobinados - Las vueltas del embobinado de la armadura tienen el mismo número de circuitos en paralelo que de polos principales. Por ejemplo, un motor de dos polos tiene 2 circuitos, un motor de cuatro-polos tiene 4 circuitos, etcétera. Una armadura de una vuelta de bobinado simple tiene las bobinas que salen de las ranuras y cierran en sí mismas para conectarse a las barras adyacentes del conmutador. La ubicación de la caja de escobillas depende del número de polos en el motor. Para los motores de dos polos las cajas de escobillas están 180 grados aparte, en un motor de cuatro polos la caja de escobillas esta a 90 grados aparte, y en un motor de seis, están a 60 grados aparte. Por ejemplo uno de cuatro polos, la vuelta del bobinado del motor debe tener 4 cajas escobillas espaciadas exactamente 90 grados, o un cuarto aparte de las barras del conmutador. Vea la figura 2 para un ejemplo.

Figura 2

NOTA: Estas armaduras que tienen cuatro o más polos a menudo requieren de un bobinado adicional conocido como ecualizadores. Los ecualizadores son instalados para unir las barras del conmutador de potencial igual- las barras que son de 360 grados eléctricos, o dos tonos de polo aparte. Si bobinas  ecualizadas se hubieran incluido en la Figura 2 las puntas de las bobinas ecualizadas conectarían las barras 1 a 7 o seis barras atravesadas. Los bobinados de Armaduras con ecualizadores requieren técnicas especiales de prueba de barra a barra así que uno debe saber antes de probar si la armadura tiene ecualizadores.

Bobinados de Onda - Las armaduras de los bobinados de Onda tienen dos circuitos sin importar el número de polos. De ahí  que, sólo dos cajas de cepillo son requeridas. Rastreando los circuitos como se muestra en la Figura 3 demuestra que sólo existen dos caminos. Note que un circuito tiene 5 bobinas conectadas en serie mientras que el otro circuito tiene seis bobinas conectados en serie. Las puntas de las bobinas de una armadura simple deben conectar al conmutador, más o menos una barra equivalente a dos veces el tono de polo- no se necesita ecualizadores. Por ejemplo, el lado de una bobina va en la ranura 1 y el otro lado va a la ranura 4. Sin embargo, las puntas de las bobinas se conectan de forma distinta - el lado de la bobina en la ranura 1 se conecta a la barra del conmutador 1 y el lado de la bobina en la ranura 4 se conectan a la barra del conmutador 6.

Figura 3

Prueba Preliminar de Barra-a-Barra

Consideraciones 

Una inspección visual de una armadura se debe de realizar antes de la prueba. Busque cualquier condición inusual de la película del conmutador y de las condiciones de la barra, evidencia de soldadura, quemadura o decoloración de la armadura del bobinado y de las bandas, bobinas o bandas flojas. La Prueba apropiado debe ser realizada para condenar la armadura para la reparación o el reemplazo o calificarlo como "aceptable para el servicio". 

Conduciendo una Prueba Avanzada de Barra-a-Barra 

La prueba de barra-a-barra es relativamente fácil de hacer en el campo y en el taller de reparaciones. Muchos métodos están disponibles para realizar la prueba de barra-a-barra en armaduras de DC. Sin embargo, la siguiente información esta basada en un método de prueba que utiliza el probador de MCE_TM para medir la resistencia entre un segmento o el número definido de barras, donde los valores individuales de resistencia de segmento deben ser consistentes. Los datos de la prueba de barra-a-barra de MCE son medidos y son almacenados digitalmente en una computadora para ser graficados y ploteados para su análisis. Los datos de la prueba pueden ser guardados fácilmente en un formato de hoja de cálculo para el análisis preciso de datos. Las medidas de la resistencia de la bobina de la armadura son valores típicamente muy bajos en el rango del mili-ohmio o el micro-ohmio. Para obtener la prueba exacta y capaz de ser repetida es necesario utilizar un circuito de puente tipo Kelvin para realizar la prueba. La tolerancia permitida o la variación admisibles de la resistencia entre medidas de barra a barra o pruebas de tramo de barra son diferentes. Los valores de la resistencia dentro del +/-5% de la resistencia conocida de la barra a barra son generalmente aceptables. Sin embargo, la variación máxima entre pruebas de tramo de barra no debe exceder +/-1% del valor conocido. Las pruebas que exceden el 1% de variación deben tener una prueba de barra-a-barra realizada en el segmento particular para aislar y corregir la condición sospechosa. 

Figura 4

NOTA: No hay una pauta industrial que indique la variación máxima de resistencia de barra-a-barra. La variación admisible puede variar dependiendo de las pautas específicas para el usuario final. 

Resultados de la Prueba 

En la Figura 4, los puntos en las barras y acometidas representan los segmentos atravesados incluidos en los valores medidos de la resistencia. Una variación máxima de + - 1% es esperada o una prueba adicional de barra-a-barra en cada segmento sospechoso debe ser realizada. Las medidas de la resistencia deben ser obtenidas conectando las puntas de prueba a las barras del conmutador.  

NOTA: Las Armaduras con acometidas flexibles pueden desarrollar conexiones flojas o de alta resistencia donde la acometida se conecta a la barra del conmutador. Si existen variaciones sospechosas, las medidas pueden ser obtenidas conectando las puntas de prueba a las acometidas flexibles. Si los valores de la resistencia están ahora dentro de la tolerancia, el problema es más probable debido a holgura o alta resistencia de las acometidas o a las conexiones de la barra. En todos los casos, los puntos de superficie de contacto donde las puntas son conectadas deben estar limpios. 

Guía para la Prueba de tramo de Barra 

1. El numero de tramos de barra no debe de exceder la altura del polo.

2. Variación máxima entre los tramos de segmento, +/- 1%

3. Los segmentos fuera de la tolerancia se les debe de realizar la prueba barra-a-barra.

4. La variación de Barra-a-barra no debe de exceder +/- 5%  

El número de barras por polo equivale al número de barras/polos principales de conmutador. 

Consejos útiles al desarrollar una prueba de resistencia de Barra-a-barra 

1. Obtenga toda la información importante antes de desarrollar la prueba.

2. Tipo de bobinado, vuelta u onda.

3. Numero de polos.

4. Número de barras de conmutador

5. Ecualizados, si es así, cuantos hay y cual es el tramo de conexión.

6. Variaciones máximas de barra a barra, + - 5%.

7. Variación máxima del tramo de barra, + - 1%.

8. Dependa de su taller motriz para la ayuda, pero sepa sus capacidades. 

Es muy importante utilizar todos los instrumentos y las tecnologías que tenga disponibles. En el caso de estudio, el probador de MCE identificó un problema en una armadura que el probador convencional de barra-a-barra del taller motriz que no lo detecto. 

Resumen 

Con la capacitación apropiada, la prueba de armaduras DC en el taller y en el campo es relativamente fácil. El equipo de prueba avanzado a menudo proporciona las medidas más precisas y un medio para el análisis detallado de los resultados de la prueba. Por ejemplo el probador de MCE les da a los técnicos los medios para obtener las medidas de la resistencia de la barra a barra de precisión, almacenan digitalmente los resultados de la prueba y gráfica los datos de la prueba para su análisis. Los usuarios finales nunca deben subestimar la importancia de valorar periódicamente su taller de reparaciones, inclusive el prestigio de los expertos del taller, los instrumentos y las tecnologías que ellos emplean. 

Richard Love es el fundador y el presidente de Richard Love Associates, RLA. Richard ha estado asociado con la industria de motores eléctricos durante más de treinta y dos años. Tiene una experiencia en motores extensa con la reparación, rebobinado, y prueba en motores AC y DC de hasta 10.000 caballos. Richard trabaja de cerca con los usuarios finales a través de Estados Unidos ayudándoles a resolver los problemas motrices críticos. Los Socios de Richard proporcionan servicios a motores incluyendo, pero no limitado a, escribir las especificaciones de la reparación, realizando las evaluaciones del taller de motor, y proporcionar una amplia serie de capacitación de mantenimiento de motores. Richard puede ser contactado al (205) 590-1810 o en rlahelp@earthlink.net