Diagnosticon, reparación y mantenimiento de motores de corriente continua (DC)

En la recepción de los motores DC las pruebas de diagnostico básica son:

-          Detección de contactos a masa los circuitos del inducido y del inductor.

-          Detección de interrupciones en Gs circuitos del inducido y del inductor.

-          Detección de cortocircuitos  en los circuitos de la armadura (inducido) y el campo (inductor)

-          Inspección del conmutador, escobillas y portaescobillas

Para hacer una rápida verificación del estado del motor, se puede hacer uso de una lámpara de prueba. El uso de esta lámpara da buenos resultados para problemas que son obvios. Para aspectos que no son detectados mediante este método, se debe usar equipo de prueba adicional, tal como: ohmetros y megohmetros que permiten detectar problemas menos obvios, por ejemplo los megohmetros se usan para detectar fallas de aislamiento.

Aislamiento defectuoso

En una máquina eléctrica, el aislamiento defectuoso puede producir múltiples averías. En el caso del bobinado de campo o de excitación, las averías más frecuentes son las producidas por el deterioro del aislamiento que cubre la bobina de campo, y el deterioro del aislamiento del propio hilo esmaltado.

Estos desperfectos se producen por vibraciones y por sobrecalentamiento, que ocasionan derivaciones a masa y cortocircuitos en espiras, lo que provoca el funcionamiento defectuoso de la máquina.

Detección de contacto a masa

Un circuito aterrizado es causado cuando el aislamiento se rompe o falla, o bien es dañado y hace contacto con la carcaza del motor. 

Localización de fallas a tierra con la lámpara de prueba

Localización de falla a tierra de los devanados de armadura ( si la lámpara enciende o se produce chispa entonces se presume una falla a tierra en el devanado o el conmutador)

Otro método utilizado para detectar falla a tierra la armadura es utilizando la bobina de Growler o zumbador. Para la utilización de este se deben seguir los siguientes pasos:

1)      Se monta la armadura o inducido sobre el growler o zumbador.

2)      Se coloca una de las terminales del milivoltmetro al eje o flecha de la armadura y con la otra se toca la delga más alta. Si el milivoltmetro indica un valor, entonces se gira la armadura para que la delga siguiente este en la parte superior y se continua hasta encontrar una delga en que no se deflexiona la aguja. Entonces la bobina conectada a esta delga esta a tierra.

Localización de fallas a tierra de los devanados de armadura por medio de un zumbador (Growler)

Deteccion de circuitos abiertos o interrumpidos

Un circuito abierto es aquel que ya no proporciona una trayectoria para el flujo de corriente. Los circuitos abiertos se producen cuando un conductor o alguna conexión se ha movido físicamente de otro conductor o conexión. En la figura siguiente se presenta las zonas más probables de circuito abierto:

Para la localización del circuito abierto en el devanado de campo vamos analizar el siguiente circuito:

Para la detección del circuito abierto se procede de la siguiente forma:

1)      Se quita el aislamiento de las conexiones entre bobinas de campo y se conecta una punta de prueba de la lampara

2)      La otra punta de prueba se conectando sucesivamente a las otras uniones o conexiones entre bobinas

3)      Si por ejemplo la bobina 2 tiene falla. Con la punta de prueba en la terminal 1 no enciende la lampara tampoco al la terminal 2 y solo lo hace al tocar 3 ya que el circuito no esta interrumpido o sea que la bobina 2 esta en falla.

Detección de interrupción en armadura o inducido

En el caso del circuito de la armadura, las principales causas pueden deberse (ver figura):

a)      Mal contacto de las escobillas con el conmutador

b)      Conductor del portaescobilla roto o suelto

c)       Conductor roto en el devanado de conmutacion

d)      Conductor roto en los polos de conmutacion

e)      Bobinas interrumpidas en el devanado del inducido (armadura) 

Fallas de circuito abierto en la armadura

CON LA BOBINA DE PRUEBA. - Se coloca el inducido sobre el núcleo de la misma y se tocan con los terminales de un voltimetro de corriente alterna las dos delgas contiguas que ocupan la posición superior; el aparato medirá algún valor. Se hace girar luego el inducido y se opera con las dos delgas siguientes, observando siempre la lectura del instrumento. Esta será cero cuando entre las dos delgas en cuestión esté conectada la bobina que tiene la interrupción (circuito abierto). Ver siguiente figura:

Localización de circuito abierto en armadura con voltímetro y bobina de prueba. La bobina estará abierta cuando no exista un voltaje entre las delgas contiguas del conmutador

Otra forma de detectar un circuito abierto en el devanado de la armadura es utilizando el zumbador o bobina de prueba Growler. Se procede de la siguiente forma:

1)      Se coloca la armadura o inducido sobre el Growler o zumbador que esta conectado a una alimentación en a.c (Ver figura)

2)      Con un alambre se tocan las dos delgas superiores contiguas, cuando las bobinas estan cerradas hay continuidad y saltan pequeñas chispas sobre el conmutador, cuando no hay chispas el circuito o bobina esta abierta. El proceso continúa girando la armadura totalmente (Ver figura)

Localización de bobina de armadura abierta con el probador de armadura Growler

Detección de cortocircuitos en el devanado de campo y armadura

Un corto circuito es un circuito en el cual la corriente toma una trayectoria corta alrededor de una trayectoria normal del flujo de corriente. El corto circuito se presenta cuando el aislamiento de dos conductores de diferentes partes de un circuito hace contacto. Los cortocircuitos son el resultado de una falla de aislamiento.

El cortocircuito en el bobinado de excitación, por lo general da lugar a un aumento de la velocidad de la máquina, acompañado de chipas en el colector, incluso funcionando en vacío y por tanto un excesivo calentamiento de la máquina. La localización de cortocircuitos en el bobinado de excitación resulta relativamente sencilla, puesto que será suficiente con medir la resistencia óhmica que presenta cada bobina, estos valores deben ser prácticamente iguales para un tipo de bobinado, (serie, shunt o compound) aquella bobina que presenta menos resistencia, será la que tiene el cortocircuito. Las medidas de resistencia se harán con la máquina desconectada de ed, pues de lo contrario podriamos deteriorar el óhmetro, como se muestra en la siguiente figura:

Localización de bobina de campo en cortocircuito con uso del óhmetro

Otro método utilizado, es utilizando una fuente de alimentación y un voltímetro. Si existe una bobina en cortocircuito, la bobina que mida la menor caída de tensión es la que está en cortocircuito. Ver siguiente figura.

Detección de bobina de campo en cortocircuito

La manera de proceder para detectar y localizar cortocircuitos con la bobina de prueba es la indicada en la figura a siguiente:

Detección de cortocircuito en la armadura con la bobina de prueba y una hoja de sierra

1)      Se coloca el inducido sobre el núcleo de la bobina y se conecta ésta a la red de alimentación.

2)      Luego se dispone una pieza metálica delgada, como por ejemplo una hoja de sierra, sobre la ranura que se halla en el punto superior inducido, de modo que haga contacto directo con ella y que quede en sentido longitudinal. Si en dicha ranura está alojada una bobina con cortocircuitos, la hoja de sierra vibrará rápidamente y emitirá un zumbido de no ser así, la hoja de sierra permanecerá estacionaria.

3)      Se re repetirá la misma prueba con todas las ranuras, haciendo girar el inducido para que éstas vayan ocupando sucesivamente la posición superior. 

Mal estado del colector

El conmutador, cuando está en mal estado, produce ruidos, chisporroteos, frenado de la máquina, baio rendimiento, etc. Los colectores, cuando no giran perfectamente o tienen la superficie irregular debido a la presión desigual de las escobillas, se deben alinear manualmente por medio de lijas, rascadores y otros elementos que puedan servir para minimizar los efectos que se han citado.

Cuando una parte importante de la superficie del conmutador está defectuosa, se procederá al alineamiento mediante el rectificado y el torneado. Para el pulido se utiliza lija fina.

Una de las causas que propician averías en la armadura es el deterioro del aislamiento entre delgas del conmutador.  Si el aislamiento no está suficienternente baio con respecto a las delgas, será necesario baiar el aislamiento (láminas de mica).

Para bajar el aislamiento se utiliza una hoja de sierra con espesor adecuado, o bien fresas especiales para esta operación. El aislante de mica debe quedar al menos I mm por debajo de las delgas.

Escobillas gastadas: reposición. Ajuste del portaescobilla

Como sabernos, las escobillas son elementos de carbón especial que conectan eléctricamente el inducido con el circuito exterior. Los soportes o portaescobillas llevan un muelle que aprieta la escobilla sobre el colector.

Las escobillas deben cambiarse antes de que la pinza de sujeción repose sobre el portaescobillas; de esta manera, conseguiremos una buena presión en el contacto con el conmutador.

En la siguiente figura se puede observar el portaescobillas con la escobilla incorporada, y la distancia (1.5mm a 2 mm) que sobresale la escobilla del portaescobillas hasta reposar en el conmutador. 

Instalación de escobillas y portaescobilla

Las escobillas deben apoyarse en el conmutador (colector) en toda su superficie. Cuando se procede al cambio de escobillas, éstas se deben colocar de manera que la curvatura del colector coincida con la curvatura de la escobilla.

Entre las escobillas y el conmutador, se colocará un papel de lija fina que éstas se adapten a la curvatura del conmutador. En la siguiente figura, se puede observar la forma correcta de lijar las escobillas para adaptarlas mejor a la curvatura del colector. 

Adaptación de la escobilla al conmutador (colector)

Algunas fallas y posibles causas en motores de corriente continua

Si el motor no arranca al cerrar el interruptor, el defecto puede debido a:

a)      Fusible o elemento de protección interrumpido

b)      Escobillas sucias o atascadas

c)       Interrupción en el circuito del inducido

d)      Interrupción en el circuito inductor

e)      Arrollamiento inductor en contacto a masa o con un cortocircuito

f)       Inducido o colector con un cortocircuito

g)      Cojinetes desgastados

h)      Contactos a masa de un portaescobillas

i)        Sobrecarga

j)        Reóstato defectuoso

Si el motor funciona muy despacio, puede ser debido a:

a)      Inducido o colector con un cortocircuito

b)      Cojinetes desgastados

c)       Interrupción en las bobinas del inducido

d)      Escobillas mal caladas

e)      Sobrecarga

f)       Tensión inadecuada

Si la velocidad del motor es superior a la nominal, puede ser debido a las siguientes:

a)      Interrupción en el arrollamiento derivación

b)      Motor serie marchando en vacío

c)       Arrollamiento inductor en contacto a masa o con un cortocircuito

d)      Conexión diferencial en un motor compound

Si se producen chispas en el colector, puede ser debido a:

a)      Mal contacto de las escobillas

b)      Colector sucio

c)       Interrupción en el circuito del inducido

d)      Polaridad auxiliar incorrecta

e)      Arrollamiento inductor en contacto a masa o con un cortocircuito

f)       Conexión invertida de los terminales del inducido

g)      Terminales de los conectados a delgas que no corresponden

h)      Escobillas mal caladas

i)        Interrupción en el circuito inductor

j)        Delgas salientes o hundidas

k)      Láminas de mica salientes

l)        Inducido desequilibrado

Si el motor marcha con ruido, las causas pueden ser:

a)      Cojinetes desgastados

b)      Delgas salientes o hundidas

c)       Colector defectuoso

d)      Inducido desequilibrado

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