Materiales y herramientas del bobinador

Materiales y herramientas del bobinador2

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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situación de partida

CASO PRÁCTICO INICIAL

Fermín y Abel, de la empresa MantenExpress, ya han comenza-

do a formarse para la nueva tarea que su jefe les ha encomen-

dado, es decir, para todo lo relativo al mantenimiento y repa-

ración 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 adqui-

rir 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.

1. ¿Qué característica presenta el conductor utilizado para rebobinar máquinas eléctricas?

2. ¿Es indiferente el espesor del dieléctrico en los hilos esmaltados?

3. ¿Se comercializan estos conductores en función de su sección, como ocurre con otros cables eléctricos?

4. ¿Qué hay que tener en cuenta en el momento de elegir un material aislante?

5. ¿Qué se utiliza (regletas, cinta aislante, etc.) para aislar las conexiones eléctricas en el interior de una máquina eléctrica?

6. Fermín y Abel ha leído en algún lugar que una vez rebobinada una máquina eléctrica es necesario bar-nizarla, ¿cuál es el objetivo de dicha operación?

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?

9. ¿Existe alguna herramienta específica para pelar el hilo esmaltado?

10. ¿Es sencilla la extracción de los devanados de una máquina rotativa cuyas bobinas se han quemado?

11. ¿Existe algún instrumento para comprobar el estado de los devanados de una máquina rotativa?

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.

38 Unidad 2

1. MaterialesAntes de comenzar a estudiar el funcionamiento de los diferentes tipos de má-quinas 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 operacio-nes 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

El hilo esmaltado es el conductor eléctrico por excelencia utilizado para la fabri-cación de los circuitos electromagnéticos en todo tipo de máquinas eléctricas.

A pesar de que, aparentemente, parece estar desnudo, el hilo esmaltado se en-cuentra 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 con-ductores 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).

• 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 exclu-siva en Japón.

El hilo esmaltado utilizado en máquinas eléctricas no siempre es de tipo circu-lar, 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 mag-net wire (alambre de magneto), aunque comúnmente se le conoce como hilo de bobinar.

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.

caso práctico inicial

a Figura 2.2. Detalle de un bobina-do con hilos esmaltados en el rotor de una máquina rotativa.

Materiales y herramientas del bobinador 39

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 insta-laciones convencionales (industriales y domésticas).

• Tipo y espesor del esmalte. Suelen fabricarse con barnices de poliéster, poliu-retano 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

Diámetrodel cobre

Diámetroglobal

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.

DIÁMETRO (mm)

Diámetro cobre

desnudo

Diámetro global

Grado 1 Grado 2 Grado 3

0,15 0,162 0,171 0,172 0,182 0,183 0,193

• Valor térmico. Es el índice máximo de temperatura para que el aislante tra-baje 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 con-ductores o materiales mediante soldadura. Se suele expresar con el tiem-po (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 me-tros, 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.

El hilo esmaltado se comercializa por su diámetro y no por su sec-ción como ocurre con otros con-ductores 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.


Los devanados de las máquinas rotativas de gran potencia y tama-ño que trabajan en circuitos de MT (Media Tensión), están construidos con bobinas de pletinas de cobre en lugar de utilizar hilo esmaltado.

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El peso de los carretes también se encuentra normalizado, facilitan-do así su comercialización al peso.

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40 Unidad 2

1.2. Carretes para el hilo esmaltado

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.

a Figura 2.4. Carretes de hilo esmaltado.

Se fabrican en diferentes tamaños y formas según se muestra en la figura:

Cilíndrico Bicónico Angular

d1

d2

L1 L2

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

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 pue-den 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 flexi-ble 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 ais-lantes.

Español-InglésResinas y barnices: resins &varnishes

Aislante: insulating

Hilos esmaltados: winding wires

Bobina: coil

Bobinado: wind

Diámetro global: overall diameter

Cobre: copper

vocabulario

Al elegir un material aislante hay que tener en cuenta, principalmen-te, el tipo de material del que está compuesto, su espesor, su rigidez dieléctrica y su comportamiento ante las variaciones térmicas.



• 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 utili-zando 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)Materiales

Y 90 Algodón y papel no impregnados en líquidos aislantes

A 105Algodón 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

La clase térmica es aplicable a cualquier tipo de material utilizado como ais-lante en instalaciones eléctricas domésticas e industriales, no obstante los per-tenecientes 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. Pue-den 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 2.6. Diferentes tipos de laminados flexibles (Cortesía de Importaciones JL).

a Figura 2.7. Cartón Presspan con film de poliéster.

42 Unidad 2

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 flexi-bles 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 aislan-tes 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

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

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 utilizan-do 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.

Español-InglésAislamiento: insulation

Aislante de ranura: insulation slot

Aislamiento flexible: flexibleInsulation

vocabulario

Las cuñas se comercializan en dife-rentes anchos, y vienen presenta-das en tiras de varios metros para que el operario las corte según sus necesidades.

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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.


a Figura 2.8. Tipos de cuña


Algunas variantes se muestran a continuación:

a Figura 2.11. Tubos flexibles.

a Figura 2.12. Tubo con varios hilos esmalta-dos 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 ele-mento del circuito eléctrico (espira, cable, unión, etc.) pueda moverse o desplazarse por las vibraciones generadas en el funcionamiento normal de la máquina.

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.

El barnizado tiene como principal objetivo aumentar la rigidez mecá-nica del conjunto, para así evitar que cualquier elemento pueda moverse o desconectarse, perjudi-cando el funcionamiento normal de la máquina.


a Figura 2.14. Impregnación de es-tatores por inmersión (Cortesía de Royal Diamond).

La resina es un polímero orgánico, mientras que el barniz es resina que se puede disolver.

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44 Unidad 2

• 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 ha-bitual su uso en pequeños talleres.

• Por pulverizado a presión. A través de una pistola de aire a presión que pulve-riza 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.

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 2.16. Barniz de impreg-nación de rápido secado al aire (Cortesía de Royal Diamond).

a Figura 2.17. Cinta de algodón para zunchar.


El principal problema que tienen las cintas textiles es su elevado deterioro tér-mico 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, tam-bién 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 lo-grar 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 vege-tales impregnados o no con silicona o poliéster.

a 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.

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.

En las próximas unidades se ten-drá la oportunidad de realizar el encordado del devanado de un estator.

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a Figura 2.18. Ejemplo de encinta-do de las bobinas polares de una máquina de CC.

a Figura 2.21. Agujas para atar un devanado.

c Figura 2.20. Detalle del co-sido del devanado del estator de una máquina CA.

Para atar el devanado de una má-quina rotativa se deben utilizar agujas específicas para este come-tido. No obstante, el operario también pude diseñarse su propio sistema de cosido mediante alam-bres o retales de hilo de bobinar.

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46 Unidad 2

2. Herramientas y utillaje del bobinador

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 ma-quinaria automatizada para la fabricación en serie, ya que se sale de los objetivos de este libro.

2.1. Bobinadoras

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.

Según su sistema motriz las bobinadoras pueden ser manuales o eléctricas.

Bobinadoras manuales

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 deva-nados 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.

Todas las bobinadoras disponen de un trinquete, que se acciona manualmente para detener temporalmente la operación del bobinado.

En esta unidad se nombrarán par-tes de máquinas eléctricas que aún no conoces. No te preocu-pes por ello, lo importante es que conozcas cuáles son los materia-les, herramientas e instrumentos que necesita un técnico para rea-lizar labores para su reparación y rebobinado.

importante

Español-InglésBobinadora: winding machine

Contador: counter

Contrapunto: tailstock

Velocidad de desplazamiento: traverse speed

Plato de embridar: bridling dish

Tendido de cables: wire run off

Aislante de ranura: slot insulation

vocabulario

a Figura 2.23. Bobina manual (Cortesía de DUDEK).


• 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 transfor-madores que no requieran bobinas excesivamente grandes.

En la siguiente imagen se muestran las partes de una bobinadora de este tipo.

00000

Contador de vueltascon botón de puestaa cero

Manivela

Eje roscado

Cuerpo de labobinadora

Fijaciones

Contrapunto

Soporte del contrapunto

Base móvil del contrapunto Base para unir

bobinadora ycontrapuntoMesa

Ajuste del contrapunto

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 nin-gún 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.

00000

Contador de vueltascon botón de puestaa cero

Manivela

Eje roscado

Fijaciones

Trinquete

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.

El trinquete de las bobinadoras permite bloquear su uso, de modo que se puede detener temporal-mente la operación de bobinado sin que se suelte ninguna de las espiras del devanado.

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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.

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Las bobinadoras manuales de eje al aire son más adecuadas para el bobinado de máquinas rotativas, ya que aceptan moldes para reali-zar bobinas de gran tamaño.


48 Unidad 2

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 in-formatizadas, 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 bobi-nado. Su uso evita errores en el cómputo de las vueltas.

a Figura 2.28. Discos de embridar.a Figura 2.27. Conos.


2.2. Devanadores

Son útiles que permiten suministrar el hilo (o hilos) al puesto de bobinado, man-teniendo 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.

J.C.M.Castillo

Carrete rotativo

Base

Sistema de fijacióndel eje del carrete

Cubaprotectora

Tensor

Ojal parael guiado

del hilo

Base parael carrete

J.C.M.Castillo

Ajustedel tensor

Reguladorde altura delcarrete

Regulacióncuba protectora

a 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 ten-sión 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.

Salidamúltiplede hilos

a Figura 2.30. Sistema de devanado múltiple.

Es habitual que en las máquinas de gran tamaño y potencia se uti-licen varios hilos esmaltados en paralelo en lugar de uno de diá-metro superior.


50 Unidad 2

2.3. Moldes de bobinas

Los moldes de bobinas son elementos preformados que permiten crear las bobi-nas, 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 construc-ción 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 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 consegui-dos con otro tipo de moldes.

EJEMPLO

En la siguiente imagen se muestra cómo debe pasarse el hilo por el siste-ma de poleas y retenedores del tensor de un devanador para suministrar de forma correcta el hilo en una operación de bobinado.

Hilo del carrete

Hilo al devanadoen construcción

Ajuste rueda de freno

a 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 fun-ción de cómo se regule este elemento, el hilo sale con más o menos suavidad del sistema devanador.

a Figura 2.31. Devanador con ten-sor (Cortesía de DUDEK).

a Figura 2.33. Diferentes tipos de moldes para la construcción de bo-binas.


2.4. Máquina eléctrica de pelado de hilo esmaltado

Las conexiones eléctricas entre conductores, y entre estos y los bornes de las má-quinas, 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 peladoraEl mecanismo se basa en el cierre de tres cuchillas sobre el hilo. Cuando esto se pro-duce, 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.

EJEMPLO

El siguiente ejemplo muestra cómo se debe proceder para pelar el ex-tremo 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 pela-dora.

a Figura 2.35. Antes del pelado.

2. Se regula la velocidad del alimentador de la herramienta, teniendo en cuen-ta 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 Figura 2.36. Después del pelado.

a Figura 2.37. Máquina eléctrica de pelar hilo esmaltado junto con su alimentador-regulador de ve-locidad.

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 presen-tar en el taller del bobinador.

saber más

La máquina eléctrica de pelado es el útil más adecuado para retirar el aislante de los hilos esmaltados.


52 Unidad 2

2.5. Bases y soportes auxiliares

Al rebobinar o reparar una máquina eléctrica, es necesario moverla continua-mente 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, tam-bién 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 per-miten 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.

Platogiratorio

Mesa

Máquinaeléctrica

a 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).

En los talleres de reparación de máquinas eléctricas es aconsejable disponer de un sistema hidráulico de elevación que permita despla-zar aquellos elementos que son de gran tamaño y peso.

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Español-InglésPlato giratorio: turntable

Fijación: clamping

Anillos sostenedores de estatores: stator holding rings

vocabulario

Si el estator es pesado y de gran-des dimensiones, es necesario recurrir a sistemas más robustos que permitan el giro mediante un sistema de accionamiento eléctri-co o hidráulico.

a Figura 2.39. Anillo soporte de estatores (Cortesía de DUDEK).

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• 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 bo-binas, 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 devana-dos 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.

• Baño de estaño. También conocido como pocillo de estaño, consiste en man-tener 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 nume-rosas 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.

c Figura 2.42. Soldador rápido tipo pistola.

a Figura 2.43. Soplete de solda-dura.

54 Unidad 2

2.7. Instrumentos de metrología

Los instrumentos de metrología más utilizados en el taller de reparación de má-quinas 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.

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 núme-ro de divisiones que presente el nonius determina la precisión del calibre de acuerdo a la siguiente expresión:

1Precisión =

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.

• 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

Tambor móvil

Tambor fijo

Trinquete

Cuerpo

Tope

NonioSeguro

a Figura 2.46. Partes de un micrómetro.

a Figura 2.45. Medida de exterior, interior y profundidad con un calibre.

Español-InglésMicrometro: micrometer

Calibre: calliper

Nonio: Vernier Scale

Aislante de ranura: slot insulation

vocabulario

a Figura 2.44. Calibre.


2.8. Cizallas

Son herramientas utilizadas para cortar los aislantes flexibles con precisión. Pue-den 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.

EJEMPLO

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.

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 centési-mas 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.

3. Se suman los valores de ambos tambores obteniéndose así la medida final.

0 5 104540353025

0 5 104035302520

0 5 1030252015105

Tambor fijo: 1,5 mm Tambor fijo: 3 mm Tambor fijo: 2,5 mm

Tambor Tambor Tambor giratorio: 0,35 mm giratorio: 0,3 mm giratorio: 0,17 mm

Medida: 1,85 mm Medida: 3,3 mm Medida: 2,67 mm

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.

a Figura 2.47. Micrómetro midien-do hilo esmaltado.

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a Figura 2.49. Cizalla de sobremesa.

a Figura 2.48. Cizalla de suelo (Cortesía de DUDEK). a Figura 2.50. Corte de Presspan.

56 Unidad 2

2.9. Herramientas pare el montaje y desmontaje

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 obs-tante, 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 2.52. 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, desplazándo-las 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 hidráu-lico de aceite.

• Calentador de cojinetes. De igual forma que para desmontar una máquina rotativa hay que extraer los cojinetes, también será necesario realizar la ope-ración 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 acon-sejable utilizar los denominados calentadores de cojinetes, que los calientan por inducción de forma uniforme y constante.

Español-InglésExtractor: puller

Brazo: arm

Cojinete: bearing

Eje: axis

Chaveta: key

Perno: screw / bolt

Extractor de chavetas: key pulling pliers

vocabulario

d Figura 2.53. Calentadores de co-jinetes.

Perno

Objeto aextraer

Eje

Mordazas

a Figura 2.51. Ejemplo de extrac-ción del cojinete de un eje.


• 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 fia-bilidad 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 máqui-na 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 comple-tamente quemado en el que los conductores eléctricos han fundido su barniz, fusionándolo con los aislantes de ranuras y con el barnizado de la propia má-quina, 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 hidráuli-cos, 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 2.55. Chavetero sin chave-ta del eje de una máquina rotativa.

a Figura 2.54. Extractor de chave-tas (Cortesía de Pegamo).

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 for-me una amalgama dura y compac-ta que dificulta su extracción.


c Figura 2.56. Máquina so-porte para la extracción de devanados (Cortesía de DU-DEK).

58 Unidad 2

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 ade-cuadamente 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 de-vanado 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.

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 2.58. Rascador y cepillos redondos de alambre (Cortesía de DUDEK).

a Figura 2.60. Uso de la sierra para la limpieza de colectores.


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 amperi-métricas, voltímetros, amperímetros, vatímetros, etc. No obstante, existen una serie de instrumentos específicos para esta profesión, los cuales se nombran a continuación.

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.

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 má-quinas rotativas.

Funciona por inducción y, por tanto, no requiere contacto físico con el disposi-tivo a comprobar, pudiéndose utilizar tanto para comprobar rotores (inducidos) como para estatores.

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.

El omnipresente multímetro no debe faltar en el taller de repara-ción y rebobinado de máquinas eléctricas.

a Figura 2.61. Multímetro.

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a Figura 2.64. Comprobadores portátiles de rotores y estatores.

a Figura 2.62. Comprobador de continuidad (Cortesía de Taco – Nauert).

60 Unidad 2

3.3. Comprobador de rotores de sobremesa

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 co-rriente 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 indi-cará, 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 me-tálico (carcasa), midiendo la fuga de corriente a través del aislante del circuito eléctrico.

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 es-troboscópico 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).

Los instrumentos que permiten comprobar los devanados de una máquina rotativa son principal-mente el comprobador de rotores y estatores portátil y el comproba-dor de rotores de sobremesa. En próximas unidades tendrás opor-tunidad de poner en marcha estos dispositivos.


a Figura 2.66. Medidor de aisla-miento (Cortesía de PCE Instru-ments).


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 com-paración 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.

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

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.

• 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.

A

0

5

1020

V

0

6005

A

0

5

1020

V

0

6005

A

0

5

1020

A

0

5

1020

N L1 L2 L3

Cos ϕ

0,8

0,2

1

Cap

IndL1-L2

0

L1-L3L2-L3

I I

Editex J C

M C

||||

||||||

||||

| || | |

| | |

| | | || | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | ||||||||||||||||

1000

50

editex

||||

||||||

||||

| || | |

| | |

| | | || | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | ||||||||||||||||

1000

50

editex

I I

Editex

I I

J C

M C

M +

CA CC

J.C

.M.C

astil

o

a 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 2.68. Medidor de induc-tancias (Cortesía de PCE Instru-ments).

a Figura 2.69. Tacómetro (Cortesía de PCE Instruments).

a Figura 2.70. Motor eléctrico vi-sualizado mediante una cámara térmica.

a Figura 2.72. Cámara térmica (Cortesía de PCE Instruments).

62 Unidad 2

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 re-sultados 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 1050454035

b)

0 5 1050454035

c)

0 5 103530252015

d)

0 5 1004540353025

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.

V1 W1U1

U2 V2W2

Chapas de bornes

a 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 com-probación?, ¿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.


6. Utilizando un pliego de cartón Pesspan y una guillotina, corta al menos 24 piezas de 15 x 55 mm. Es im-portante 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 dificul-tad 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 coji-nete 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 presen-tado al realizarlo?

Extractor

Eje

Tubo metálico

Martillo

Eje

a Figura 2.75. Extracción. a 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.

64 Unidad 2


Fabricación de una bobina con moldes preformados

OBJETIVO

Utilizar los materiales y herramientas necesarios para construir una sencilla bobi-na de hilo de cobre esmaltado.

PRECAUCIONES

• Utiliza las herramientas y la bobinadora siguiendo las indicaciones de seguri-dad 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.

3. Ajusta el cuentavueltas a cero y se girará de forma cuidadosa la manivela de la bobinadora hasta crear una bobi-na de 30 espiras.

HERRAMIENTAS• Tijera de electricista

• Bobinadora manual

• Moldes para bobinador

• Regleta para fijación de moldes en

bobinadora

• 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

00000

Regleta para moldes

10 cm

Accesoriosde fijación

Puestaa cero

Nudo paraevitar que

el hilose suelte

Hilo procedentedel devanador

a Figura 2.77. Instalación de regleta y moldes en la bobina-dora.

a Figura 2.78. Atado del hilo al eje de la bobinadora para comenzar la bobina.


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 labobina

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.

66 Unidad 2


Fabricación de una bobina con molde de madera

OBJETIVO

Construir una bobina con moldes de madera tipo sándwich.

PRECAUCIONES

• Utiliza las herramientas de corte y taladrado siguiendo las indicaciones de seguridad dictadas por tu profesor.

• Para las operaciones de corte y taladrado utiliza guantes y gafas de seguridad.

• Utiliza el tornillo de banco para cortar las piezas de madera con precisión.

DESARROLLO

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.

HERRAMIENTAS• Tijera de electricista

• Bobinadora manual

• Platos de embridar

• Devanador

• Lima escofina

• Juego de brocas

• Serrucho

• Tornillo de banco

• Taladro de sobremesa

• Calibre

MATERIAL• 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

61 mm

101 mm85 mm

40 mm

a Figura 2.82. Medida de las piezas. a Figura 2.83. Piezas taladradas y redondeadas.


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.

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.

Nota. Si no dispones de moldes preformados en tu taller, esta es una manera buena y económica de fabricar bobi-nas 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.

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Mode demadera

Hilo de atar

Hilo esmaltado

Hilo de atar

a Figura 2.84. Molde tipo sándwich. a Figura 2.85. Modelo montado en la bobinadora.

Figura 2.86. Atado del hilo al eje de la bobinadora para co-menzar la bobina.

a Figura 2.87. Bobina terminada y atada en el molde.

68 Unidad 2

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 ma-quinaria 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.

• Aislamiento de ranuras e inserción de cuñas. Ambos procesos también se encuentran automatizados. El ais-lamiento 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 automáti-ca para el aislamiento de ranuras.

a Figura 2.88. Máquina para la inserción de devanados en estatores.

a Figura 2.89. Torneado automáti-co de rotores.


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EN RESUMEN

TALLER DE MANTENIMIENTO Y REPARACIÓN DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS

Aislantes

Grados de aislamiento

Sólidos Líquidos

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.

b. el espesor del aislante.

c. la calidad de cobre utilizado.

3. A la temperatura máxima a la que puede ser so-metido un material aislante sin que pierda sus propiedades se la denomina:

4. Un devanador se utiliza para realizar un bobinado.

a. Sí. b. No.

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 :

Resuelve en tu cuaderno o bloc de notas

Bobinadoras Comprobador de continuidad

Bases y soportes

Medidor de aislamiento

Instrumentos de metrología

Luz estroboscópica

Montaje y desmontaje

Cámara térmica

Banco de pruebas

CizallasMedidor

de inductancias

DevanadoresComprobadores

de rotores y estatores

InstrumentaciónÚtiles y herramientasMateriales

Hilo esmaltado

Materiales y herramientas del bobinador

Documents

Transcript of Materiales y herramientas del bobinador