Fundamentos de Bobinado y Medición

Bobinadora

Máquina que tiene la misión de facilitar el trabajo del bobinador al crear bobinas a partir de devanados eléctricos. Pueden ser manuales o automáticas.

Bobinadora Manual

Consta de un eje donde se fijan las plantillas, una polea a la que se le imprime movimiento manualmente y un contador de vueltas.

Bobinadora Automática

El movimiento es transmitido por un motor eléctrico. Desde la caja de engranajes se transmiten dos movimientos: de rotación del eje principal y de traslación de la guía del hilo. El arranque y control de velocidad se efectúa por pedal.

Calibre

Instrumento que sirve para realizar mediciones de interior, exterior y profundidad con precisión de décimas de milímetro. Consta de una parte fija y otra móvil, ambas de acero. La regla principal suele estar graduada en milímetros y pulgadas.

Micrómetro

Se utiliza cuando se desea realizar mediciones con mayor precisión. Con él podemos apreciar hasta centésimas de milímetro. Consta de:

• Cuerpo fijo graduado en milímetros
• Cuerpo móvil graduado en centésimas
• Boca fija y móvil
• Fijador de medidas
• Embrague

Materiales para Bobinados

• Hilos para devanados: Constituidos por cobre electrolítico o aluminio esmaltado de diámetros entre 0,2 y 2 mm.
• Cuñas: Pueden ser de diferentes materiales y se adaptan en las ranuras de los motores.
• Cintas de amarre y aislamiento: Las bobinas polares de los bobinados y las cabezas de las bobinas de los motores se amarran para darles firmeza, a la vez que se refuerza el aislamiento.
• Láminas de papel flexible: Se emplean para el aislamiento entre circuitos, sometidos a diferente potencial.
• Láminas de material aislante rígido: Se emplean en aplicaciones especiales, e incluso para montar pequeños circuitos.
• Tubos aislantes: Se utilizan para aislar las conexiones, con diámetros entre 0,5 y 12 mm.
• Barnices: Se usan para dar rigidez y estanqueidad a los devanados; pueden ser secados al aire o al horno.

Conceptos Fundamentales de Magnetismo

Imán

Objeto que tiene la propiedad de atraer los cuerpos magnéticos. La imantación del hierro es temporal. La imantación del acero es permanente.

Intensidad de Campo

Densidad de líneas de fuerza por centímetro cuadrado que hay en el campo magnético de un imán o de una bobina. Su unidad es el oersted, que equivale a una línea de fuerza por cm².

Flujo Magnético

Número de líneas de fuerza que atraviesa una superficie.

Inducción Magnética

Número de líneas de fuerza por cm² que atraviesan un plano perpendicular al eje del imán.

Regla de la Mano Derecha

Si con la mano derecha agarramos el conductor de manera que el dedo pulgar indique el sentido de la corriente, el resto de los dedos de la mano indica el sentido de las líneas de fuerza.

Regla del Sacacorchos de Maxwell

El sentido de las líneas de fuerza coincide con el de giro que es necesario dar a un sacacorchos para que avance en la dirección y sentido de la corriente en el conductor.

Campo Magnético

Se forma cuando el conductor forma un anillo o espira y circula corriente por él.

Circuitos Magnéticos

Se forman cuando por un núcleo de hierro circulan líneas de fuerza.

Fuerza Magnetomotriz

Causa que mantiene las líneas de fuerza en un circuito magnético. Se manifiesta cuando la bobina es recorrida por la corriente eléctrica.

Reluctancia

Mayor o menor dificultad que presenta un circuito magnético al paso de las líneas de fuerza.

Ley de Hopkinson

En un circuito magnético rodeado por una bobina, cuando esta es recorrida por la corriente, la fuerza magnetomotriz creada por ella establece un flujo a través del circuito magnético. El valor del flujo será directamente proporcional a la fuerza magnetomotriz e inversamente proporcional a la reluctancia.

Generación de Corrientes Inducidas

Las variaciones de flujo necesarias para crear corriente en un conductor pueden obtenerse por varios sistemas:

• Por desplazamiento relativo entre inducido e inductor.
• Por variaciones de intensidad de la corriente inductora.

Esquemas Eléctricos y Mantenimiento

Tipos de Esquemas

Existen cuatro tipos principales de esquemas eléctricos:

• Esquema Funcional: En él se representan todos los elementos del circuito en líneas verticales, comprendidas estas entre dos líneas paralelas horizontales que representan a los conductores de la línea de alimentación.
• Esquema Multifilar: En él se representan todos los conductores del circuito. Los conductores de alimentación están representados por paralelas juntas y los componentes del circuito ocupan lugares propios del montaje.
• Esquema Unifilar: En él se representan en una sola línea todos los elementos de forma unitaria, y se indica por trazos oblicuos el número de elementos o conductores totales que habrá en cada tramo.
• Esquema de Automatismo Industrial con Relés: Esquema claro y con gran sencillez de interpretación, donde impera el esquema funcional.

Mantenimiento Preventivo

Útiles que se usan en el mantenimiento preventivo:

• Polímetro
• Medidor de temperatura
• Tacómetro (medidor de revoluciones)
• Megóhmetro
• Entre otros.

El Transformador: Constitución y Funcionamiento

Constitución del Transformador

Está formado por un circuito magnético y dos circuitos eléctricos.

Circuito Magnético

Está constituido generalmente por chapas de aleaciones de hierro-silicio o hierro-níquel, aisladas unas de otras para limitar las pérdidas por corrientes de Foucault. El espesor de las chapas es de entre 0,33 y 0,5 mm.

Tipos de Núcleos

Existen núcleos sin acorazar, acorazados y anulares. El más utilizado es el acorazado, que consta de tres ramas, siendo la rama central de doble sección que las laterales en los monofásicos e iguales en las tres ramas en los trifásicos. Con ello se consigue:

• Aumentar la superficie total de refrigeración, reduciéndose el calentamiento.
• Reducir el número de espiras y la resistencia óhmica.

Circuitos Eléctricos

El circuito que recibe la energía eléctrica se llama primario y el que la suministra transformada se llama secundario. El transformador es una máquina reversible, es decir, que el circuito primario puede actuar como secundario y viceversa.

Principio de Funcionamiento del Transformador

El transformador es una máquina estática y solo puede funcionar con corriente alterna (C.A.), puesto que para generar corriente inducida es necesario someter a un conductor a variación de flujo. Entre sus valores primario y secundario siempre hay una relación constante (relación de transformación).

Tipos de Transformadores

• Transformadores de Potencia: Se emplean en las redes de distribución de energía para elevar o reducir la tensión e intensidad. Para el transporte se eleva la tensión y se reduce la intensidad, y en el lugar de utilización se hace la operación inversa.
• Transformadores de Medida: Pueden ser de tensión o de intensidad. Su función consiste en aislar y adecuar los valores de las características eléctricas a las necesidades que se presentan en cada caso, aprovechando las características básicas de los transformadores. Aíslan de las altas tensiones, creando una separación física entre circuitos. El valor de la relación de transformación suele ser diez o múltiplo de diez, para facilitar la lectura de los aparatos de medida eléctricas.

Autotransformadores

Son máquinas cuyos bobinados primarios y secundarios están unidos físicamente, lo que no ocurre en los transformadores convencionales. Suelen utilizarse en los casos en que hay poca diferencia entre la tensión primaria y secundaria (pueden ser elevadores o reductores).

Ventajas frente al Transformador Convencional:

• Ahorro de materiales, menos pérdidas, menos peso.
• Pueden ser utilizados como reguladores de tensión alterna de una forma continua, económica y precisa.

Inconvenientes:

• Su falta de aislamiento galvánico entre primario y secundario.

Proceso de Construcción de un Transformador

El proceso incluye:

• Cálculos necesarios.
• Proceso de montaje (asegurando continuidad entre los conductores del primario y secundario, y aislamiento entre los dos circuitos, así como entre estos y el núcleo, verificado con un megóhmetro).
• Ensayos previos al montaje de la carcasa.
• Barnizado.

Ensayos y Refrigeración de Transformadores

Ensayo en Vacío

Sirve para medir la potencia perdida en el hierro del circuito magnético de un transformador. Se realiza dejando abierto el circuito secundario, mientras que se alimenta el circuito primario a su tensión nominal.

Ensayo en Cortocircuito

Se realiza poniendo en cortocircuito, a través de un amperímetro, el secundario, mientras que se alimenta el primario con una tensión alterna regulable, desde cero, hasta el valor que haga circular la intensidad nominal por su circuito secundario.

Tensión en Cortocircuito

Es la tensión que es necesario aplicar al primario de un transformador que tiene el secundario en cortocircuito, para que por él circule la intensidad nominal.

Intensidad Máxima de Cortocircuito

Se produce cuando en el secundario se unen dos conductores de fase, y la intensidad que se produce es exageradamente alta.

Rendimiento

Es variable y depende del valor de la potencia suministrada. Un transformador funciona a su máximo rendimiento cuando la intensidad de corriente de carga es de valor tal que resultan iguales las pérdidas de potencias en el hierro y en el cobre. Se puede medir de dos formas:

• Método Directo: Se carga el transformador con una carga real en el secundario y se miden la potencia absorbida y la potencia cedida.
• Método Indirecto: Se tienen en cuenta todas las pérdidas que se producen, calculadas en los ensayos de vacío y cortocircuito, y también se tiene en cuenta el índice de carga.

Refrigeración de los Transformadores

Tipos de refrigeración:

• Transformadores Secos: Se refrigeran por la circulación natural del aire; en algunos casos es forzada a través de ventiladores. Suelen ser de poca potencia.
• Transformadores de Baño en Aceite o Similar: Tanto el circuito magnético como los eléctricos están sumergidos en refrigerante. Tienen unas aletas que sirven para ceder calor al exterior. A veces también se les ayuda con ventiladores. Se usan en grandes potencias.

Medidas de Aislamiento y Continuidad

La resistencia de aislamiento entre bobinados, así como entre estos y masa, es la característica que nos indica el estado en que se encuentran las máquinas. Para determinar el aislamiento o continuidad se utiliza un aparato especial o medidor de aislamiento llamado megóhmetro.

Ensayo de la Rigidez Dieléctrica del Aceite

Tiene la misión de detectar partes defectuosas de una máquina, como aislantes rotos, corrientes de fuga, etc.