Rosenberg Capitulo 3
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Este documento describe los diferentes tipos de motores de repulsión, incluyendo motores de repulsión, motores de repulsión solo en el arranque y motores de repulsión e inducción. Explica las características y aplicaciones de cada tipo de motor, así como los componentes clave como el estator, rotor, escobillas y colector. También cubre temas como el funcionamiento, rebobinado y pruebas de estos motores.
Rosenberg Capitulo 3
- 1. Capítulo 3 .Motores de repulsión Nombrar los diferentes tipos de motores de repulsión e indicar las características y aplicaciones de cada uno. 1) Motores de repulsión: motor monofásico provisto de un arrollamiento estatorico (conectado a la red) y un arrollamiento rotorico unido a un colector. Utiliza escobillas no separables y un colector de tipo axial. Motor de repulsión solo en el arranque: motor monofásico con arrollamientos similares al del motor de repulsión. Posee un par de arranque elevado y una velocidad constante .tiene 2 modalidades: 1: escobillas separadas, estas se separan del colector al alcanzar un 75% de su velocidad de régimen el colector suele ser de tipo radial.2: escobillas no separables, que permanecen siempre en contacto con el colector de tipo axial. Utilizado en frigoríficos, compresores, bombas y otras aplicaciones. Motor de repulsión e inducción: motor monofásico, cuyo rotor además de arrollamiento de repulsión lleva uno de jaula de ardilla. No utiliza ningún tipo de mecanismo centrifugo .el efecto de repulsión le confiere un elevado par de arranque y el efecto de inducción /jaula de ardilla) le permite mantener su velocidad de régimen casi constante. 2) ¿Qué característica costructutivas nson comunes a todos los motores de repulsio? A- La única característica que comparten en común es la presencia de un devanado rotorico unido a un colector. Describir los diferentes tipos de colectores utilizados en motores de repulsión B- el colector puede ser de 2 tipos: 1-axial, con delgas en forma de barras paralelas al eje.2-radial, con delgas en forma de cuchas perpendiculares al eje. 3) Nombrar y describir las partes principales del motor de repulsión solo en el arranque A- Arrollamiento estatorico: circula una corriente en él y forma un campo magnético. Arrollamiento rotorico: es inducido por en campo magnético del estatorico. Escobillas: ponen en cortocircuito y ocasiona que se forme otro campo magnético. ¿Por qué se llama así este motor? B- Los polos magnéticos creados en el estator y en el rotor, son del mismo signo y por lo tanto se produce repulsión, de ahí el nombre de estos motores. 4) Explicar con detalle el principio de funcionamiento del motor de repulsión solo en el arranque. Cuando el motor alcanza el 75% de su velocidad de régimen, las delgas del colector quedan puestas en cortocircuito por la acción de un mecanismo centrífugo y las escobillas son separadas del colector. El inducido se convierte entonces en un rotor jaula de ardilla y el motor sigue girando como uno de inducción. 5) Describir la construcción y el funcionamiento de los dos tipos de mecanismos centrifugos para la puesta en cortocircuito utilizado en motores de repulsión solo en el arranque. A-Cuando el inducido alcanza una velocidad del 75% las masas centrifugas se separan radialmente y se desplazan con ellos las varillas hacia delante, las cuales empujan el tambor elástico hacía en hueco central del colector, y el collar entra en contacto con las delgas y las ponen en cortocircuito. Al mismo tiempo el portaescobillas se separa axialmente del colector para evitar el desgaste innecesario de las delgas y escobillas.
- 2. Otros poseen un colector axial y las escobillas se apoyan sobre la superficie longitudinal de las delgas. En este caso consiste en una serie de segmentos de cobre, sostenidos por un muelle circular que los une. El conjunto va dispuesto en el hueco central del colector. Por fuerzas centrifugas los segmentos ponen en cortocircuito a las delgas, cuando el motor alcanza la velocidad de régimen. Mientras las delgas se hallen en cortocircuito y motor funciona como uno de inducción. Cuando el motor se detiene los segmentos vuelven a la posición inicial, accionados por el muelle circular. ¿Por qué se emplean diferentes tipos de mecanismos en los distintos motores B-se utilizan distintos mecanismos porque algunos motores utilizan colectores axiales o radiales y cambia la forma de la escobilla. 6) ¿Cuál es la función del dispositivo de cortocircuitoen los motores de repulsión solo en el arranque. A-La función de mecanismo centrífugo es convertir el inducido en un rotor de jaula de ardilla al alcanzar su velocidad de régimen. ¿Por qué se emplean diferentes tipos de mecanismos en los distintos motores? B -si el dispositivo no funciona no se producirá la inducción en el rotor y por lo tanto se detendrá o ira muy lento. 7) Nombrar las diferentes partes del mecanismo centrifugo que separa las escobillas y dibujar un esquema que muestre el orden de colocación de las primeras en el rotor. A- 1-masas centrifugas 2-collar de cortocircuito 3-tambor elástico 4-muelle 5-varillas de empuje 6-portaescobillas y escobillas 7-arandelas de presión. ¿Qué función desempeña el muelle de las masas centrifugas? B-separar las escobillas del colector. ¿Cómo se varia la presión del muelle? C-apretando la tuerca dispuesta. 8) ¿Qué anomalías es probable que ocurran cuando elcollar de cortocircuito se ensucia y no se hace buen contacto con el colector. A- produce que el rotor no se induzca produciendo que no alcance su velocidad de régimen y su funcionamiento es ruidoso y se calentara en exceso. Cuando las escobillas no se separan del colector B- produce que se desgasten las escobillas y esto a su vez que el motor no arranque, pero si llega a arrancar producirá chispas. 9) ¿Cuántas escobillas son necesarias para el funcionamiento del motor de repulsión solo en el arranque? A- Pueden ser suficientes 2 si el arrollamiento del inducido es ondulado o si el colector lleva conexiones equipotenciales ¿Qué ocurriría si una de las escobillas se ropmiera y dejase de establecer contacto con el colector? B-si una se rompe la otra seguiría funcionando y el motor también, aunque con menos eficacia. 10) Describir la costruccion del nucleo y del arrolamiento estatorico en un motor de repulsión solo en el arranque A- El núcleo se compone de un paquete de chapas de acero recocido de alta calidad magnética sólidamente prensadas entre si y luego asentadas a presión en el eje. El
- 3. arrollamiento estatorico se fabrican para trabajar en dos tensiones distintas, independientes del número de polos y de la frecuencia de alimentación. ¿En qué se diferencian respectivamente de los de un motor de fase partida: B- en el de fase partida tiene un inducido jaula de ardilla, en los motores de repulsión utilizan un campo para inducir otro y provocar la repulsión entre ambos y comportarse como uno de jaula de ardilla. 11) A-Dibujar el esquema de conexiones del arrollamiento estatorico de un motor hexapolar de repulsión solo en el arranque. Al hacer las conexiones internas , ¿Cómo puede estarse seguro de que las polaridades son correctas? B-estos motores van conectados en su interior en paralelo dos a dos .y en el exterior se conectan en serie o paralelo, para que el motor trabaje en tensión mayo o tensión menor. Por qué hay cuatro terminales exteriores en la mayoría de los motores de repulsión. C-salen al exterior 4 terminales. Para poder conectar a 230V o 115V.el primero se unen T2 y T3 y las 2 líneas de alimentación a T1 y T4.y para la conexión a 115V se conectan la T1 y T3a una línea y T2 y T4 a la otra línea. 12) Dibujar el esquema de arrollamiento estatorico de un motor tetra polar con 24 bobinas: A-
- 4. Al rebobinar el estator , ¿por qué es imposible que la bobinas de cada poo se hallen exactamente en las mismas ranuras donde estaban las de polo original B-si se ponen en ranuras distintas puede ocurrir que el inducido no gire o si gira no desarrolle el par deseado. 13) Explicar como se toman y anotan los datos necesarios para el rebobinado de estator de un motor de repulsión soli de arranque A- datos básicos (número de espiras, calibre del hilo etc.), marcar con un punzón el estator la ranura o ranuras que se encuentran en el centro de cada polo. B-Hacer una muestra de hoja de datos Potencia (CV) Velocidad (r.p.m) Tensión (V) Corriente (A) Frecuencia Tipo Cifra clave Factor sobrecarga Calentamiento adm Modelo Número de serie Fases Rotor Numero de delgas Numero de ranuras Paso bobinas Paso colector Numero de espiras Bobinas/ranuras Diámetro conductor Paso conexiones equipotencial Estator Numero polos Numero ranuras Diámetro conductor Numero secciones Explicar detalladamente como se bobina un polo del motor que figura en la pregunta 12 C-se monta el inducido sobre son caballetes se bobina las 24 bobinas y se conectan con sus respectivas delgas. 14) ¿ Qué precauciones deben tomarse al reemplazar el colector de un motor de repulsión? A- debe hacerse con sumo cuidado porque se puede romper fácilmente. ¿Qué datos deben facilitarse cuando se encarga un nuevo colector? B- se deben facilitar los datos de la placa de características, como el paso del colector. 15) Explicar la diferencia entre un arrolamiento imbricado y un arrollamiento ondulado, y dibujar un esquema elemental de cada uno. A- El arrollamiento inducido puede ser imbricado u ondulado. Imbricado: es cuando las terminales iniciales y finales de cada bobina van conectadas a dos delgas contiguas del colector. Ondulado: la separación entre las delgas a las cuales van unidas las terminales iniciales y finales de cada bobina es de 180° geométricos en motores tetra polares(los grados dependen de los polos ,120° he apolar, 90° octopolar) ¿Qué ventaja tiene uno con respecto al otro? B- es mejor el imbricado porque el ondulado depende de los grados y de mucha exactitud. 16) Explicar las pruebas a las que conviene someter un estator recién rebobinado con objeto de detectar él cualquier posible defecto? Contacto a masa: se utiliza una lámpara de prueba.se conecta a la carcasa del estator y
- 5. al borde del arrollamiento. Si hay uno o varios contactos a masa, la lámpara encenderá. Corto circuito: hay dos métodos: 1-midiendo la caída de tensión, la resistencia y tocar si hay calentamiento en cada bobina.2-tambien aplicando una tensión continúa a todo el arrollamiento y probar si hay un campo magnético. Se acerca una pieza de hierro, y si algún polo ejerce la mínima atracción a dicha pieza, este contiene Alguna bobina con un cortocircuito. 17) ¿Qué datos deben tomarse al extraer el arrollamiento rotorico de un motor de repulsión solo en el arranque? A- anotando: paso de bobina, el número de espiras, la clase de arrollamiento (imbricado u ondulado), el número de lados de bobina por ranura (uno, dos o tres), el paso en el colector, diámetro del conductor. Confeccionar una hoja de datos y llenarla con valores de muestra ¿ Por qué es necesario anotar los datos de la placa de características? B-por que así se tienen la información básica del motor y facilitar la compra de la pieza exacta o presida. C-porque da una referencia de cada parte e información del motor para un posible arreglo o compra de una pieza 18) Describir paso a paso la manera de proceder para rebobinar el inducido de un motor de repulsión solo en el arranque. A- Rebobinado 1-se carca en el núcleo las ranuras donde van alojadas los dos lados de una misma bobina y también las dos delgas del colector a las cuales van conectados los terminales de bobina. Luego se cuenta cuantas delgas hay hasta alcanzar las que estén unidas a las terminales de bobinase extrae el arrollamiento del inducido, anotando: paso de bobina, el número de espiras, la clase de arrollamiento (imbricado u ondulado), el número de lados de bobina por ranura (uno, dos o tres), el paso en el colector, diámetro del conductor. Luego se ve el estado del colector.2- se monta el inductor en dos caballetes y se empieza a rebobinar con dos hilos del mismo calibre.3- se empieza con las siguientes dos bobinas de la misma forma (introduciendo los dos extremos iniciales en las muescas), el proceso se repite hasta que todo el inducido queda bobinado.4- concluido ya todo el bobinado, los terminales finales que se hallan dobladas sobre el núcleo quedan listo para ser conectados con su respectiva s delgas. ¿Qué ventaja hay en ir introduciendo los terminales en el fondo de las muescas del colector a medida que se confecciona cada bobina, en vez de agrandar a que todo el inducido este bobinado? B- esto para evitar que este arrollamiento sea proyectado al exterior por la fuerza centrífuga que genera el giro del inducido. 19) A- Dibujar y explicar la diferencia entre arrollamiento de inducido de uno, dos y tres de bobina por ranuras Si cada par de ranuras alojan solo una bobina se obtiene un arrollamiento con un lado
- 6. de bobina por ranura. Si hay dos bobinas en la misma ranura, será un arrollamiento con dos lados de bobina por ranura. Si en un par de ranuras hay tres bobinas alojadas, será un arrollamiento con tres lados de bobina por ranura. B-¿En qué relación se hallan los números de delgas y de ranuras de cada uno de estos arrollamientos? 2:1 2:2 y 2:3 respectivamente 20) A- dibujar esquemáticamente seis bobinas de un arrollamiento imbricado a base de un lado de bobina por ranuras conectadas al colector
- 7. B-Repetir la operación para un arrollamiento ondulado. 21) A-Dibujar esquemáticamente seis bobinas de un arrollamiento imbricado a base de un lado de bobina por ranura, conectadas al colector. B-Repetir la operación para un arrollamiento ondulado 22) A-¿Qué son las conexiones equipotencias? Son conexiones cortas de hilo aislado que, unen entre si aquellas delgas del colector que se hallan a idéntico potencial. B-¿Para qué sirven? Sirven para reducir de forma notable la circulación de corriente de compensación debidas a desigualdad en el entrehierro existente entre el estator y el rotor. Además si
- 8. hay conexiones equipotenciales en un motor tetra polar permite emplear solo dos escobillas. C-¿Cómo influirá en la marcha de un motor la ausenciao suspencio de las conexiones equipotenciales? Si no hay conexiones equipotenciales el número de escobillas debe ser igual a la de los polos del arrollamiento. 23) A-¿Cómo se detectan posibles cortocircuitos en inducidos provistos de conexiones equipotenciales? Se identifica porque la hoja de sierra vibrara en cualquier punto del inducido, denotando la presencia de cortocircuito provocado por dichas conexiones. B-Explicar por qué no se puede utilizarse para tal detección la bobina de prueba. Detectar con una bobina de prueba, ya que las bobinas en cortocircuito dan lugar a una caída de tensión mínima, que se traduce en una menor desviación de la aguja de la mili voltímetro. C-¿En qué puntos de estos inducidos es mas probable que se produzcan cortocircuitos, y cómo se procede en cada caso paradetectarlos y subsanarlos? Un método excelente para detectar cortocircuito consiste en: quitar o levantar las escobillas para que no hagan contacto con las delgas del colector. Luego se conecta a la alimentación (como las escobillas no están en contacto, no arrancara), se hace girar con la mano. Si existe algún cortocircuito, se detentar en un determinado punto es probable que hay se situé la falla (si no hay cortocircuito girara sin ningún problema), luego se procede a rebobinar. 24) A-Escribir la formula para determinar el paso en el colector para un inducido con arrollamiento ondulado. Paso en el colector = Número total de delgas -1 Numero de pares de polo B-Efectotuense varios ejemplos de calculos paso en el colector =45-1/2 =22 C-¿Por qué los inducidos con arrollamientos ondulado carecen de conexiones equipotenciales? debido a que el arrollamiento ondulado es análogo al imbricado, y esto cambia su paso en el colector y la bobina y es innecesario dichas conexiones.
- 9. 25) A-indicar mediante un esquema por que el sentido de giro de un motor de repulsión puede invertirse desplazando las escobillas del eje neutro. B-¿Cómo se determina la magnitud del desplazamiento necesario? Se deslizan las escobillas unos 15°para que se invierta el giro .esto se produce cuando se afloja una tuerca que mantiene sujeto el brazo de escobillas contra el escudo , desplazar el brazo a la posición opuesta y volver a fijar la tuerca. 26) Describir la construcción de las escobillas de carbón empleadas en motores de repulsión. Escobillas: se construyen de tamaños, formas y materiales diversos, según el tipo de motor. Están expuestas a doble desgaste mecánico y eléctrico, de deben cambiar periódicamente. La mayoría se fabrica a base de carbón o de granito. también por mezcla de grafito y polvillo metálico. 27) A-¿Qué se entiende por eje neutro de un motor de repulsión? Es el punto en el cual las escobillas se hayan y el motor no gira en ningún sentido. B-¿Cómo se localiza este eje neutro? Se desplaza el juego de escobillas hasta que el motor no gire en ningún sentido .luego se mueve ligeramente en el sentido de las agujas del reloj o al contrario, y girara el motor. C-¿Por qué es necesario a veces localizar el eje neutro? Se determina este punto para cambiar el sentido del giro, con las escobillas. D-¿Qué es el falso eje neutro y como se reconoce? El eje neutro falso es cuando el sentido de desplazamiento es opuesto al de giro. 28) A-¿Qué sucedería si se produjera una interrupción en las conexiones que unen las escobillas? El motor no podría arrancar o si arranca producirá chispas. B-¿Queda afectado el funcionamiento de un motor de repulsión solo en el arranquesi los portaescobillas tienen un contacto a masa? Va a quedar afectado por una corriente parasita en la carcasa, y podría haber una descarga. En coso de conectar un voltaje elevado producirá un chispazo en el punto que esté conectado a masa. 29. A- ¿En qué se diferencia el motor de repulsión propiamente dicho del motor de repulsión solo en el arranque?
- 10. Se diferencia en que siempre es del tipo de escobillas no separables y porque no lleva mecanismo centrífugo alguno. B- ¿Cómo puede reconocerse esta diferencia por inspección visual? Se ejecuta por lo general con cuatro, seis u ocho polos, y suelen sacarse cuatro terminales al exterior para que pueda funcionar con dos tensiones diferentes. El colector es de tipo axial. 30. A-¿Qué es un arrollamiento de compensación y cómo va conectado en el circuito del motor? Dibujar un esquema representativo Es un arrollamiento adicional. Va conectado en serie con el devanado del inducido. B- ¿Por qué hay motores de repulsión provistos de arrollamiento de compensación? Porque el objeto es elevar el factor de potencia y permitir un mejor ajuste de la velocidad. 31. A- Dibujar el esquema de un motor de repulsión compensado bipolar, de uno tetrapolar y de uno hexapolar. B- ¿Qué factores determinan la velocidad de estos motores? Los de potencia. 32.A-¿Cómo puede distinguirse un motor de repulsión e inducción de los demás tipos de motores de repulsión? Por dentro se verá que el inducido lleva, además del arrollamiento normal, otro de barras (jaula de ardilla), dispuesto debajo de las ranuras donde va alojado el primero. B-¿Puede hacerse tal distinción por simple inspección? ¿Por qué? Sí, al conectarlo con la red, dejando que alcance su plena velocidad de régimen. Entonces se levantan todas las escobillas, de modo que dejan efectuar contacto con el colector. Si el motor sigue girando a su velocidad de régimen, es uno de repulsión e inducción. 33. Explicar el funcionamiento de un motor de repulsión reversible eléctricamente. El primer arrollamiento, desfasado 90º con respecto al segundo, tiene un extremo conectado en el punto de unión de dichas secciones. La tensión de alimentación se aplica entre el otro extremo del primer arrollamiento estatórico y el extremo libre de una cualquiera de las secciones del segundo: según se elija una u otra sección, el motor girara en uno u otro sentido. En efecto, por ser opuesta la polaridad magnética de ambas secciones, el eje del campo magnético resultante queda desplazado hacia uno u otro lado del eje de las escobillas, y determina la rotación del motor en el sentido correspondiente. 34. Describir mediante un ejemplo la manera de rebobinar el estator de un motor de repulsión para adaptarlo a una nueva tensión de servicio. Un motor de repulsión para 115/230V debe ser rebobinado de nodo que pueda trabajar a 230/460V. Número nuevo = 230 x número = 2 x número primitivo de espiras de espiras 115 primitivo de espiras Se ve, pues, que será preciso doblar el número de espiras de cada bobina:
- 11. Sección mayorada nueva = 115 x sección mayorada primitiva = 1 x sección mayorada prim. 230 2 Por consiguiente, la sección mayorada del nuevo conductor deberá ser la mitad de la del conductor primitivo. Por ejemplo, si el hilo primitivo era de calibre nº16, el nuevo deberá ser de calibre nº19. En el rotor del motor no es necesario efectuar modificación alguna. 35.A-¿Qué causas pueden impedir el arranque de un motor de repulsión tras cerrar el interruptor de conexión a la red? Un fusible quemado, cojinetes desgastados, escobillas atascadas en los portaescobillas, escobillas desgastadas, arrollamiento estatórico o rotórico interrumpido, posición errónea de los portaescobillas, cortocircuito en el inducido, suciedad en el colector, conexión errónea de los terminales, inducido puesto en cortocircuito por el collar. B- Explicar, cómo puede circular corriente por el rotor de este motor a pesar de no estar las escobillas conectadas a ninguna red de alimentación. 36.C-¿Cuántos terminales de alimentación se utilizan para un motor de repulsión? 37. A- Explicar por qué una posición errónea de los porta-escobillas puede impedir el arranque de un motor de repulsión. Porque si se decalan más allá de la misma, en uno u otro sentido, el motor arranca con un par muy exiguo o bien, no arranca en absoluto, en cuyo caso saltan los fusibles por exceso de corriente. B-¿Cómo se determina la posición correcta de los mismos? Desplazando los portaescobillas hacia la derecha y hacia la izquierda del eje neutro, hasta que el motor posee el par adecuado. C-¿Qué sucede si las escobillas no se desplazan suficientemente? La posición del eje ya no será la misma de antes. 38.A-¿Qué efecto ejercen unos cojinetes desgastados sobre el funcionamiento de un motor de repulsión? Si los cojinetes están desgastados hasta el punto de que el rotor roza contra el estator, cuando se cierra el interruptor de alimentación el motor emite un zumbido caracte rístico e intenta iniciar el giro, pero no llega a arrancar. B-¿Cómo se conecta un ________________________________________________ 39.A-¿Qué efecto ejerce la suciedad del colector sobre el funcionamiento de un motor de repulsión solo en el arranque? No circulara corriente alguna por el inducido ya que la suciedad del colector impide que las escobillas hagan contacto con las delgas. El motor zumbará y se producirá chispas entre el colector y las escobillas. B- ¿Y sobre el de los demás tipos de motores de repulsión? Sucede igual para todos los motores de repulsión.
- 12. 40. A-Describir el funcionamiento de un motor de repulsión sólo en el arranque cuyo dispositivo centrífugo tiene el muelle defectuoso. Funcionará como uno de repulsión; su marcha será ruidosa y su par muy exiguo. Además, las escobillas frotaran continuamente sobre el colector. B-¿Cómo se determina la tensión correcta de este muelle? Ajustando la tuerca de modo que la tensión del muelle de reduzca al valor adecuado 41. De todos los motores monofásicos estudiados hasta ahora, ¿Cuál es el que posee un par de arranque más elevado? ¿Y cuál el que lo posee más reducido? Razonar las respuestas. Repulsión e Inducción: El efecto de repulsión les confiere un elevado par de arranque, y en el caso de Repulsión e Inducción el efecto de inducción (arrollamiento de jaula de ardilla) les permite mantener un régimen de velocidad casi constante. Repulsión solo de arranque: como su nombre lo dice, solo de arranque, una vez en régimen de servicio funciona como motor de inducción, con una característica de velocidad casi constante (característica de derivación). 42.A-¿Qué anomalías pueden ocurrir en un motor de repulsión cuando no arranca correctamente al cerrar el interruptor de conexión a la red? Un fusible quemado, cojinetes desgastados, escobillas atascadas en los portaescobillas, escobillas desgastadas, arrollamiento estatórico o rotórico interrumpido, posición errónea de los portaescobillas, cortocircuito en el inducido, suciedad en el colector, conexión errónea de los terminales, inducido puesto en cortocircuito por el collar. B-¿Y cuando salta un fusible al cerrar dicho interruptor? Contacto a masa del arrollamiento estatórico, conexión errónea de los terminales, escobillas sin contacto con el colector, cortocircuito en el inducido, desplazamiento incorrecto de las escobillas, cojinetes agarrotados. 43. A-Enumerar diversas causas de chispas en el colector de un motor octopolar de repulsión solo en el arranque. B-¿Qué método se sigue para dilucidar la causa precisa de tales chispas? El remedio es frotar bien el colector con un paño limpio y repasarlo luego con papel de esmeril de grano fino.