LOS ROTORES DE MOTORES ELECTRICOS

        Cuando se construye un motor eléctrico, en su fase final comprobaremos el comportamiento de las vibraciones parásitas y su marcha suave o tranquilidad de marcha. Ademas de las vibraciones mecánicas debemos tener en cuenta las vibraciones electromagnéticas pues la influencia de ambos tipos de vibraciones dependera de la velocidad máxima del motor.

        Las vibraciones mecánicas dependen de la construcción especialmente si el rotor es bobinado ya que las bobinas suelen quedar desplazadas del eje y provocan este tipo de vibraciones; estas vibraciones tambien pueden estar provocadas por variaciones térmicas y mecánicas del aislante y el desplazamiento por centrifugación de las espiras del bobinado. Tambien provocan estas vibraciones la turbina de ventilación, las chapas mal apiladas, el colector, el descentramiento del paquete de chapas respecto al eje etc.

        Las vibraciones electromagnéticas son vibraciones parasitas específicas del rotor y solo pueden ser evitadas por un diseño correcto del mismo, es por ello que una vez construido el rotor este tipo de vibraciones no se pueden corregir mediante el equilibrado.

        La calidad de equilibrado, en un rotor eléctrico debe estar comprendida entre Q 0.4 y un máximo de Q 6.3 segun norma VDI 2060:

Q 0.4 - Inducidos de rectificadoras y giróscopos

Q 1 - Platos giradiscos, accionamiento de magnetofonos, inducidos de motores con exigencias especiales, ejes de rectificadoras.

Q 2.5 - Turbo compresores, máquinas herramientas, inducidos eléctricos tipo mediano, inducidos de motores pequeños y grandes con exigencias especiales.

Q 6.3 - Inducidos normales de motores eléctricos, ventiladores, máquinas herramientas, volantes de inercia.

        Debemos tener en cuenta que el desequilibrio residual provoca furezas centrifugas que repercuten en los rodamientos y en los cojinetes de forma muy perjudicial; estas fuerzas provocan ademas la interrupción de la película del aceite de engrase dentro del rodamiento acelerando le destrucción del mismo y acortando su vida.

 

Equilibrar lor rotores eléctricos en un plano o en dos planos

        En principio un rotor eléctrico se equilibrará en dos planos, es decir dinámicamente; sin duda, en ocasiones el desequilibrio de un rotor es solamente estático debido a que el paquete de chapas magnéticas está descentrado respecto al eje o bien la última bobina sobresale mas que el resto y esto provoca un desequilibrio estático (un plano) grande pero incluso así conviene equilibrar en dos planos para repartir la carga o descarga de material (ver capítulo 2).

        Existe un tipo de rotores eléctricos bobinados con soporte de resina, los cuales tienen un diámetro muy considerable con respecto a su longitud, aproximadamente 10:1, y sin duda pueden equilibrarse en un solo plano a pesar de su velocidad real.

        Si el rotor es bobinado y el desequilibrio es muy grande debemos equilibrar aportando material, bien con masilla adherente o bien con chapas no magnéticas (latón)introducidas en los alojamientos de las bobinas. Si decidimos equilibrar extrayendo material del paquete magnético mediante fresado o taladrado del mismo corremos el riesgo de provocar vibraciones electromanéticas si la cantidad a extraer es muy grande pero si la cantidad es pequeña, el equilibrado por este sistema es muy bueno.

Figura 55

Figura 56

 

Ruidos en la máquina equilibradora y sus efectos

        Cuando un rotor gira en una equilibradora, ésta debe soportar todas las vibraciones y fuerzas provocadas por el desequilibrio y por todos los elementos que giran y se mueven en ella; es por esto que todos los elementos de una equilibradora deben estar en perfectas condiciones de rodadura como son los rodillos de apoyo y el eje de giro del própio rotor además de conservar los puntos de rodadura libres de virutas o cualquier otra suciedad. Los efectos que provocan son oscilaciones ajenas al desequilibrio y que en ciertos momentos provocan que los elementos fijos de la máquina puedan entrar en resonancia alcanzando ésta su máxima amplitud en frecuencias comprendidas entre 15 Hz y 16 KHz; si esto ocurre la intensidad de vibración es tan grande que puede provocar la ruptura de alguna parte de la máquina. Generalmente las máquinas equilibradoras se construyen con una capacidad muy superior a la nominal y es por eso que si se respetan las indicaciones del fabricante no existe peligro de ruptura alguna.

Figura 66

        Cuando se trata de equilibrar los rotores de los motores eléctricos debemos diferenciar entre los de cortocircuito, normalmente utilizados en motores trifásicos asíncronos y los de escobillas. En los rotores bobinados de motores pequeños de escobillas se suelen equilibrar de las siguientes formas:

a) Colocando masilla sobre los extremos, normalmente sobre el bobinado, del rotor; este sistema es muy útil y rápido pero solo se utilizará en rotores que deban girar a poca velocidad ya que durante el giro, la centrifugación de los materiales dará lugar al desplazamiento de la masilla debido a que el hilo de cobre que conforma el bobinado "no aguanta el tipo" y cede su posición (figura Nº 66).

Figura 67

b) Colocando tramos de barra de material no magnético, como puede ser de latón, bronce, aluminio, etc., entre las ranuras del cuerpo del rotor, tal como podemos observar en la figura Nº 67.

        Tanto el método a) como el b) son igualmente efectivos con la diferencia de que el b) es mas "limpio" y para rotores mas revolucionados ya que las barritas de metal no magnético no se desplazan por la fuerza centrífuga como ocurre con la masilla, debido a que ésta se sujeta, normalmente, en el bobinado.

c) Extrayendo material del cuerpo del rotor mediante fresa o taladro como podemos ver en las figuras Nº 68 y 69.

        Este sistema es el mas adecuado para equilibrar rotores que deben girar a revoluciones elevadas, debido a que no se añade masa que luego puede desplazarse por centrifugación. En caso de utilizar los taladros no se presentan problemas adicionales, en cambio si utilizamos la fresa debemos tener en cuenta la forma de fresar en el cuerpo del rotor; la fresa debe realizar su fuerza hacia el interior del paquete magnético en ambos lados y para ello debemos girarlo según el lado en el que realizamos la fresada, pues de no ser así puede ocurrir el desmoronamiento de las chapas y variar el desequilibrio inicial; en este caso al comprobar el rotor seguirá desequilibrado debido a la posible deformación del paquete de chapas, (figura Nº 69). Este problema suele ocurrir en los rotores pequeños y de poco cuerpo que además no suelen llevar resina después de ser bobinados.

d) Otra forma de realizar el equilibrado de rotores eléctricos de escobillas es cortando parte de las aspas del ventilador, o añadiendo remaches en los rotores que disponen de él, combinando con cualquiera de los métodos indicados anteriormente en el lado opuesto ya que generalmente los rotores solo disponen de ventilador en un solo lado.

        Cuando el ventilador es de fundición podemos realizar taladros en el mismo sin llegar a perforar para evitar el silbido del aire.

        También podemos añadir peso, soldando estaño o plomo en las palas del ventilador, en lugar de cortar; en la figura Nº70 podemos ver las tres formas combinadas.

Figura 68

Figura 69

        Otra forma práctica, especialmente cuando no se desea tocar el hierro del rotor, es la de incorporar un disco de hierro a cada lado, donde podemos realizar taladros para el equilibrado, ver figura Nº 71, puntos A y B.

Figura 70

        Cuando el rotor de escobillas es de tamaño grande generalmente el constructor debe prever la zona donde se pueden colocar contrapesos que se sujetan con tornillos o bien zonas u orificios donde se puede colocar trozos de plomo remachados. Hay que tener en cuenta que en los rotores bobinados de tamaño grande, el desequilibrio puede ser considerable y generalmente se soluciona añadiendo material. Sin duda cada usuario puede desarrollar su propio método pero en general los mencionados anteriormente son los mas utilizados.

        Un problema que suele presentarse en rotores de velocidad alta es el siguiente:

Figura 71

        Si equilibramos 10 rotores iguales y a la misma velocidad en la equilibradora y cuando los montamos en el estátor del taladro, lijadora, serradora, etc y gira a su velocidad de régimen, por ejemplo a 12.000 r.p.m., resulta que 8 rotores funcionan correctamente y 2 vibran. Si desmontamos los 2 rotores que vibran y los ponemos de nuevo en la equilibradora podemos comprobar que ahora el equipo de medición nos muestra un desequilibrio en el rotor, es decir antes estaba equilibrado y después de funcionar ya no lo está. Podemos pensar que la equilibradora no funciona correctamente o que el operario no realizó bien el equilibrado pero esto no es así.

        Cuando los rotores bobinados deben girar a velocidades altas, 6.000, 8.000, 12.000, etc. r.p.m., debemos equilibrar extrayendo material del cuerpo del inducido mediante fresa o taladro; no es necesario equilibrar a la velocidad de giro real ya que es suficiente que en la equilibradora gire, por ejemplo, entre 600 y 3000 r.p.m., no obstante cuando el rotor, correctamente equilibrado, gire a la velocidad de régimen puede vibrar y esto no es por no haber realizado un equilibrado correcto sino porque el bobinado no ha sido reafirmado de forma suficiente y al alcanzar las revoluciones máximas se centrifuga y adquiere una posición definitiva diferente. En el caso de rotores que presenten este tipo de problemas conviene lanzarlos primero a la velocidad alta para que alcancen su estado definitivo y luego ponerlos en la equilibradora.

        En los rotores no bobinados el equilibrado es muy sencillo ya que se realiza como un rotor cualquiera sin problemas puesto que, exceptuando los extremadamente largos, no flexionan ni se deforman, además estos suelen estar preparados con tetones, en los lados, donde se pueden remachar arandelas para añadir material o bien romper los tetones para sacar material; También se pueden utilizar pinzas con contrapeso añadido dependiendo de la construcción del rotor. En la página siguiente podemos ver diferentes formas de añadir o sacar peso para el equilibrado de este tipo de rotores; sin duda esto es solo una muestra de las muchas y diversas formas posibles ya que en cada caso, el usuario de una equilibradora debe estudiar la forma mejor de realizar el equilibrado.

Figura 72

Figura 73

 


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