TALLER DE REBOBINADOS
DE CORRIENTE ALTERNA
Como objeto orientar y capacitar
en todo el proceso de rebobinado de motores eléctricos de inducción de forma
manual y artesanal, paso por paso desde que se destapa el motor hasta que
nuevamente se pone en funcionamiento, describiendo el motor, compuestos,
funcionamiento, tipos de bobinado posibles y conexiones.
TIPOS DE BOBINADOS
Motores asíncronos o de inducción
son motores de corriente alterna y pueden ser monofásicos o polifásicos, el
motor trifásico está formado por un rotor que puede ser de dos tipos, de jaula
de ardilla o bobinado y un estator en el que se encuentran las bobinas
inductoras, estas bobinas están desfasadas entre si 120° geométricos, cuando
por estas boinas circula un sistema de corrientes trifásicas se induce un campo
magnético giratorio que alcanza el bobinado del rotor e induce un voltaje en
ellas, este voltaje inducido en las bobinas es debido al movimiento relativo
del rotor con respecto al campo magnético del estator, debido al voltaje
inducido, en el rotor se presentan corrientes por las barras del mismo, estas
corrientes producen un campo magnético y finalmente la producción del
movimiento del rotor es debido a los campos del estator y del rotor, estos
campos tienden a alinearse como dos barras magnéticas, si el campo magnético
del estator está girando, el campo magnético del rotor tratará de alcanzarlo
constantemente.
Una máquina de inducción se puede
utilizar como generador o como motor (pocas veces se utilizan como
generadores), por esto nos referimos a las máquinas de inducción más como a motores.
TIPOS DE BOBINADOS DE CORRIENTE
ALTERNA
Cada fase del devanado trifásico
está formada por varias espiras formando bobinas, conectadas de forma que se
sumen las fuerzas electromotrices engendradas en los conductores. El bobinado
de cada fase es de tambor y abierto con un principio y u final. Las fases deben ser idénticas y
desfasadas entre sí, con el ángulo del sistema (120° eléctricos en el devanado
trifásico).
Las bobinas del devanado forman
grupos según su forma.
.Concéntricos
.Imbricados
.Ondulados
Según la conexión de los grupos
de bobina de una misma fase el devanado puede ser conectado por polos, o por
polos consecuentes.
DEFINICIÓN:
TÉRMINOS TÉCNICOS DEL BOBINADO DE MOTORES
ELÉCTRICOS
BOBINA: cada uno de los conjuntos
compactos de espiras que unidos entre si forman el bobinado inducido de la
máquina, estas van en las ranuras de la 
PASO POLAR: es la distancia entre
dos polos consecutivos (el número de ranuras que corresponden a cada polo).Puede
ser expresado por centímetros o por el número de ranuras.
Lo observamos en la siguiente
(fig. 1.2)
PASO DE BOBINA: es la distancia
que hay entre los dos lados de una bobina. Se mide en fracciones del paso
polar, en radianes eléctricos o geométricos, o contando el número de ranuras
que hay entre los dos
PASO DIAMETRAL: cuando su paso es
igual al paso polar, se representa en la siguiente (fig. 1.4)
PASO ACORTADO: si su paso es
inferior al paso polar.
PASO ALARGADO: si su paso es
superior al paso polar.
DEVANADO DE UNA CAPA: en este,
cada ranura posee solo un lado activo de una bobina, este devanado se utiliza
en máquinas de corriente alterna c. a. (fig. 1.5)
DEVANADO DE DOBLE CAPA: en cada
ranura hay dos lados activos que
corresponden a dos bobinas distintas sobreponiéndolos uno sobre otro colocando
un aislante y así formando dos capas de conductores, estos devanados son
abiertos. Observe (fig. 1.6)
GRUPO POLAR: el conjunto de
bobinas de la misma fase conectadas en serie, alojadas en ranuras contiguas y
arrolladas alrededor de un mismo polo. Los grupos polares se conectan entre sí
en serie o formando varias ramas en paralelo idénticas, para así construir una
fase del devanado.
En la figura los grupos polares
se señalan con un número en un círculo. (fig. 1.7)
DEVANADOS ENTEROS Y
FRACCIONARIOS: (especialmente en inducidos de alternadores) y en ocasiones se
utilizan devanados de fraccionarios en los que los grupos polares de una fase,
no son todos exactamente iguales; algunos tienen una bobina más que los otros.
En los fraccionarios el número de
bobinas por par de polos y fase, b no es entero, ni tampoco el número de
ranuras por polo y fase, Kpq. Esto no significa que cada par de polos tenga un
número no entero de bobinas, sino que, como hay diferencias entre el número de
bobinas de cada grupo polar en una fase de los valores medios de los parámetros
b y Kpq no son números enteros.
En los devanados enteros todos
los grupos polares son iguales y, por lo tanto, los parámetros b y Kpq tienen
valores enteros.
BOBINADO POR POLOS: es cuando el
final de un grupo de bobinas está conectado con el final del siguiente y el
principio de un grupo, con el principio del siguiente, dejando sin conectar el
principio del primer grupo y el principio del último, que serán el principio y
el final, respectivamente de la fase. En un bobinado por polos, el número de
grupos por fase es igual al número de polos. Y el número total de grupos, es el
número de grupos por fase, por el número de fases. (fig.
1.8)
BOBINADOS POR POLOS CONSECUENTES:
es cuando el final de un grupo de bobinas está conectado con el principio del
siguiente, dejando sin conectar el principio del primer grupo y el final del
último, que serán el principio y el final, respectivamente de la fase. En los
bobinados de polos consecuentes, el número de grupos por fase es igual al
número de pares de polos, y el número total de grupos es el número de grupos
por fase, por el número de fases. (fig.1.9)
BOBINADOS CONCÉNTRICOS: en estos
las bobinas de un grupo polar son de diferentes tamaños, y se van situando
sucesivamente unas dentro de las otras fig.1.10.
Cuando se usa la conexión por
polos consecuentes el valor medio de los paso de las bobinas de un grupo polar
es igual al paso polar.
BOBINADO IMBRICADO: están
realizados con bobinas de igual tamaño y forma, en estos un grupo polar se
obtiene conectando en serie varias bobinas de una misma fase, todas ellas
corresponden al mismo polo, fig.1.13.
En la fig 1.14 se muestra el
bobinado trifásico imbricado, por polos, de cuatro polos, una capa, 4 grupos
polares por fase de 2 bobinas cada uno, 48 ranuras, 4 ramas por polo y fase, y
con paso medido de ranuras 11.
En la figura 1.15 bobinado
trifásico imbricado, por polos, de dos polos, doble capa, dos grupos polares
por fase de 4 bobinas, 24 ranuras, 4 ranuras por polo y fase, con paso acortado
de ranura en una ranura.
BOBINADO ONDULADO: estos también
se realizan con bobinas de igual tamaño.
A diferencia de los imbricados,
en los devanados ondulados una bobina se conecta con otra de la misma fase que está
situada bajo el siguiente par de polos. En estos devanados ondulados, hay que
avanzar a conectar el final de una bobina con el principio de la siguiente con
la que se conecta, (fig.1.16)
Los bobinados ondulados se
fabrican de dos capas y se ejecutan por polos, pueden ser de paso diametral,
alargado o acortado. (Fig.1.16) se muestra bobinado trifásico ondulado, por
polos, de 4 polos, doble capa con cuatro grupos polares por fase de 2 bobinas
de cada uno, 24 ranuras, 2 ranuras polo y fase, y paso de bobina diametral
CÁLCULOS GENERALES PARA
DIFERENTES TIPOS DE BOBINADOS
Ranuras
que ocupa el bobinado por polo magnético y por fase.
En la ecuación 1.1 se da el
cálculo para las ranuras que ocupa el bobinado por polo magnético y por fase. (calculo1.1)
Kpq = K/2pq
Donde:
Kpq: ranuras que ocupa el
bobinado por polo magnético y por fase.
K: número de ranuras
2pq: número de
grupos por fase por el número de fases.
NÚMERO DE BOBINAS.
Bobinado
de una capa. El número de bobinas es la mitad del número de ranuras (ecuación 1.2)
B= K/2 (1.2)
Donde:
B: número de bobinas
Bobinado
de dos capas.
El número de bobinas (B) es igual al número de ranuras (k) (ecuación
1.3)
B = K (1.3)
Numero
de bobinas por grupo.
Es el número de bobinas totales
dividido por los grupos totales del bobinado. (Ecuación
1.4)
u =B/G (1.4)
Donde:
u: Numero de bobinas por grupo.
B: Número de bobinas
G: Número de grupos totales del bobinado.
Paso
polar = número de ranuras que corresponden a cada
polo. (Ecuación 1.5)
Yp = K/2p (1.5)
Donde:
Yp : Paso
polar.
K: Número de ranuras.
2p : Número de polos.
Cálculos
para bobinados concéntricos. Los concéntricos se realizan de una capa
y conectados por polos consecuentes.
Amplitud
del grupo. Número de ranuras que se encuentran en el
interior de un grupo de bobinas.
Para los bobinados
concéntricos (ecuación 1.6)
m = (q – 1)*Kpq (1.6)
Donde:
m: Amplitud por grupo
q: Número de fases
Kpq: Ranuras que ocupa el bobinado por polo magnético y por fase.
OBSERVACIÓN:
Al hacer el cálculo para bobinados concéntricos, si el número de bobinas por
grupo (u) es un número entero (n +1/2 ), se colocan alternativamente grupos de n
bobinas y de n + 1 bobinas.
Cálculos
para bobinados excéntricos o imbricados enteros. Se realizan de una o
dos capas y tienen el número de ranuras por polo y fase entero. (Ecuación 1.7)
Kpq = número
entero (1.7)
En los bobinados
excéntricos o imbricados enteros. El ancho de bobina o paso de ranura (Yk) puede ser menor o igual al paso polar. (ecuación 1.8)
(Yk < Yp) (1.8)
En el bobinado de una capa, el paso
de ranura debe ser impar.
Bobinados
excéntricos o imbricados fraccionarios. Se elaboran en 2 capas
y conectados por polos. Tienen el número de ranuras por polo y fase como un
número fraccionario (u = A/B), siendo el número fraccionario irreducible y B múltiplo de 3.
Para la distribución en
el bobinado de los grupos de ranuras, se realiza una tabla de distribución:
-
En tres columnas se trazan B filas de A puntos.
-
Se traza una señal en el primer punto de la
primera fila y en todos los que distan de este B unidades.
Las señales de
la primera fila indican el número de ranuras que corresponden a cada fase del
primer polo.
Las señales de
la segunda fila indican el número de ranuras que corresponden a cada fase del
segundo polo, y así sucesivamente.
El ancho de
bobina o paso de ranura (Yk) puede ser menor o
igual al paso polar. (ecuasión 1.8)
[1],[2],[3] (1.8)
PASOS PARA BOBINAR UN MOTOR ELÉCTRICO DE INDUCCIÓN.
·
Anotar
datos
·
Destapar
el motor
·
Hacer
molde para las bobinas nuevas
·
Quitar
las bobinas viejas
·
Limpiar
ranuras
·
Aislar
ranuras del estator
·
Formar
las nuevas bobinas
·
Introducir
en las ranuras las nuevas bobinas
·
Aislar
los grupos de bobinas
·
Conectar
las bobinas
·
Aplicar
barniz
TÉRMINOS
TÉCNICOS PARA EL REBOBINADO.
*Aislamiento:
papel especial que va en las ranuras del estator antes que las bobinas, (acción
de empapelado).
*Formón
y/o cortafríos: se utiliza para el corte de los alambres
*Datos:
Tomar nota de los siguientes datos.
-Datos
de la placa característica del motor.
-Número
de ranuras
-Número
de bobinas por grupo.
-Paso
del bobinado.
-Número
de polos.
-Número
de espiras por bobina.
-Clase
y tamaño del aislamiento.
-Calibre
del conductor.
-Conexión
de los grupos de bobina.
-Conexión.
Estos
son datos que se obtienen a medida que se avanza en el proceso de rebobinado y
que no se pueden ignorar para que el motor quede con el mismo rendimiento o
mejor.
HOJA
DE DATOS DE UN MOTOR ELÉCTRICO.
HP
|
RPM
|
VOLTIOS
|
AMPERIOS
|
FRECUENCIA
|
N° de bobinas
|
N° de bobinas
|
Conexión
|
Calibre del conductor
|
N° de espiras
|
N° de polos
|
Bobinas por grupo
|
N° de grupos
|
Paso del bobinado
|
AL
DESTAPAR EL MOTOR.
Es
necesario hacer un par de marcas, una en la tapa del motor y otra en la cascara
del estator para que cuando se arme quede de la misma manera como llego y no presente
el rotor roces con el estator, haga las marcas de manera que no se borren ni se
confundan con la suciedad ni la grasa, si es necesario ranure o lime de lado a
lado en las dos tapas y en el momento de armar no habrá equivocaciones. Ya
echas estas marcas se aflojan los tornillos, se retiran las tapas y se desmonta
el rotor. (fig.2.1)
EL
MOLDE PARA LAS NUEVAS BOBINAS.
Antes
de sacar las bobinas, hacer el molde para las nuevas bobinas aprovechando las
bobinas quemadas ya elaboradas y metidas en las ranuras, tome un tramo de
alambre, póngalo encima de una bobina y le da la forma como se muestra
(fig2.2).
En
caso de que sea un grupo de bobinas se hace un molde para cada bobina pues cada
una es diferente de la otra (fig. 2.3 de molde terminado)
·
Grupos de bobinas
·
Número de bobinas por grupo
·
Paso de bobina
·
Conexión de los grupos de bobina
EXTRAER
LAS BOBINAS QUEMADAS Y VIEJAS
Ya
hechos los moldes de las bobinas a reemplazar, se retiran las bobinas viejas
con cortafríos se cortan teniendo en cuidado de no dañar en el estator alguna
chapa o ranura. (Figs.2.4-2.5)
Estando
cortadas las bobinas se utiliza una varilla en forma de ganzúa de unos 35 a 40
cm de largo y con punta en forma de gancho que recoge todos los alambres de la
bobina, se golpea por el extremo contrario y así se extraen estas bobinas
viejas. (figs. 2.6 – 2.7)
Retirando
ya las bobinas viejas se anotan datos como:
*Calibre
del conductor (figs. 2.8 a – 2.8 b), es necesario utilizar el calibrador o
galga, y para medir el calibre se debe limpiar el aislamiento y pasar el
alambre conductor desnudo a través de las ranuras del calibrador de alambre
“AWG”(calibre de cable americano), hay calibradores con 2 escalas, una para
“AWG” y en otra para el diámetro en mili pulgadas “milis”(milésima de pulgada)
*CONTEO
DE ESPIRAS
*
LIMPIAR LAS RANURAS DEL ESTATOR: Utilice una grata o cepillo de alambre, y en
algunos casos una navaja (fig. 2.11).
Medición
de las ranuras, largo y alto. (fig.2.13)
Ranuras
del estator ya limpias. (fig. 2.14)
AISLAMIENTO
DE LAS RANURAS ESTATÓRICAS. Con la medida del papel corte los aislamientos
(fig. 2.15 a) e introdúzcalos en cada una de las ranuras. (fig. 2.15 b).
Ya
estando el estator empapelado hacer un molde para elaborar las bobinas, hacer
un rectángulo de papel, la medida del ancho del rectángulo, equivale a la
medida del paso de bovina (fig. 2.16),
*CONFECCIÓN
DE LAS NUEVAS BOBINAS
a)
Molde de las bobinas terminados y listos
b)
El alambre calibrado
c)
número de espiras por bobina
d)
elaborar las bobinas
Para
elaborar las bobinas se puede utilizar un soporte de tubo de PVC, para que el
alambre se deslice al momento de enrollarlo vea (fig. 2.19 a) se dan las
vueltas según el número de espiras, cuando se hallan enrollado 6 espiras se
retira el molde, cuando termine de enrollar la última espira se amarra el lado
de bobina con un alambre de ambos lados
de la bobina, si el grupo de bobinas solo tiene una bobina, entonces se corta
el alambre, si tiene mas de dos bobinas por grupo, se coloca el siguiente molde
y se repite el proceso, vea (fig.2.19 b)
*INTRODUZCA
LAS BOBINAS EN LAS RANURAS.
Se
debe tener en cuenta hacia donde van a quedar los principios y los finales de
las bobinas en el estator, se desamarra el lado de bobina que se va a
introducir, se meten las espiras en la ranura de una en una, vea (fig. 2.20 a)
una vez dentro se cuña, vea (fig. 2.20 b),
*EL
AISLAMIENTO DE LOS GRUPOS DE BOBINAS.
Con
papel dieléctrico, separe las bobinas, pero antes amárrelas en la parte que
sobresale de las ranuras, vea (fig. 2.22 a, b).
*CONEXIÓN
DE BOBINAS.
Tenga
en cuenta los siguientes datos.
-Número
de bobinas por grupo
-Grupos
de bobinas
-Número
de polos
-Conexión
de los grupos de bobina
Con
estos datos se sabe cómo conectar los principios y finales de los grupos de
bobinas y que conductores quedan para formar la conexión trifásica (A,Y, o Y-A) y los conectores que quedan como fases.
*AMARRE
DE LAS BOBINAS.
Después
de separadas las bobinas, se amarra primero la parte donde no hay empalmes, vea
(fig. 2.23 a), luego amarre bobinas por donde salen los cables de las fases,
vea (fig. 2.23 b) con este amarre quedan compactas.
*BARNIZAR.
Se
puede inyectar el barniz en las partes menos asequibles de las ranuras y
también esparcir con una brocha o pincel en todos los campos de bobinas, deje
secar el barniz y proceda con el armado, teniendo en cuenta las marcas echas
sobre las tapas y la carcasa del estator y requinte los tornillos en cruz para
lograr un ajuste bien calibrado, vea (fig. 2.24)
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