Procedimiento de prueba del conmutador: lo que realmente se hace en el taller

Si un conmutador Si las lecturas de barra a barra son consistentes, el aislamiento se mantiene a tierra bajo la tensión de prueba y no se observan daños mecánicos, normalmente se puede volver a poner en servicio sin problemas. Todo lo que se describe en este procedimiento es simplemente una forma disciplinada de llegar a ese punto en cada ocasión.

El verdadero objetivo de las pruebas del conmutador

Las normas oficiales hablan de clases de aislamiento, tensiones de prueba, corriente de fuga, envolventes de sobretensión, etc. En un taller de reparación o una planta, la pregunta real es más sencilla: “¿Funcionará este inducido cuando lo conecte y seguirá funcionando después de unos miles de horas?”.”

La mayoría de los fallos se remontan al mismo pequeño grupo de problemas. Barras y elevadores sueltos. Aislamiento débil entre espiras que solo se manifiesta bajo tensión. Caminos de tierra desde las barras hasta el núcleo o el eje. Mal estado de la superficie que desgasta las escobillas o provoca chispas. Las pruebas del conmutador sirven para detectar estos problemas antes de que se oculten en el interior de la máquina. Las directrices prácticas de la EASA coinciden con este punto de vista: barras bien ajustadas, superficie limpia y comprobaciones eléctricas básicas son los elementos fundamentales de la evaluación del conmutador.

Esta guía da por sentado que ya conoce el funcionamiento de su hipot, comprobador de sobretensión y medidores, y que tiene acceso a la documentación del motor o, al menos, a su clase de tensión y servicio. El objetivo aquí no es explicar qué es un conmutador, sino cómo estructurar la rutina de pruebas para que sea predecible y difícil de falsificar.

Configuración previa a la prueba: preparación del inducido

Antes de tocar los cables de prueba, el inducido debe estar en un estado estable. Seco, razonablemente limpio y a una temperatura que no distorsione completamente las lecturas. Se retiran las escobillas, se limpia el polvo de carbón de la superficie del conmutador y se comprueba que no haya residuos de aceite evidentes. Este paso suele resultar aburrido, por lo que la gente lo hace deprisa. El resultado suele ser datos ruidosos que no se ajustan del todo a lo que prometía la documentación.

Si es posible, anote la temperatura ambiente y la humedad relativa. Incluso una cifra aproximada resulta útil a la hora de comparar lecturas entre barras o la resistencia del aislamiento a lo largo de varios años. Algunas tiendas incluyen discretamente una línea en su formulario de prueba para ello; es un pequeño hábito que resulta útil cuando alguien pregunta por qué los valores actuales no coinciden con las cifras de hace tres veranos.

También decides el orden de las pruebas por adelantado. Una secuencia habitual es realizar primero las comprobaciones de baja tensión y luego las de alta tensión: pruebas de resistencia y de barra a barra, luego hipot a tierra y, por último, pruebas de sobretensión, si las utiliza. De este modo, el riesgo se acumula en la dirección correcta: no es conveniente que una bobina límite falle en una prueba de sobretensión antes de haber obtenido las lecturas básicas de resistencia y tierra. Electrom y otros proveedores de pruebas de sobretensión recomiendan explícitamente realizar comprobaciones de aislamiento a tierra antes de cargar el devanado con pulsos de sobretensión.

Inspección visual y mecánica del conmutador.

Un conmutador que parece defectuoso suele estarlo. Ya conoce los defectos clásicos: ranuras profundas, zonas planas, mica levantada, barras levantadas, marcas de picaduras o quemaduras, decoloración que sugiere un sobrecalentamiento local. Helwig y otros especialistas en escobillas similares insisten en la uniformidad de la superficie entre barras y en la ausencia de zonas quemadas o ennegrecidas como condición básica para una conmutación fiable.

Aquí, el procedimiento es sencillo, pero vale la pena tratarlo como una prueba real, no como un vistazo casual. Gire lentamente la armadura y busque:

La desviación del conmutador se puede ver a simple vista o con un indicador de cuadrante si se dispone de él. Cambios bruscos en la altura de la barra. Cualquier signo de que un elevador se haya agrietado o aflojado. Una pista de cepillo que sea irregular en toda la superficie. No se trata de cuantificarlo todo. Solo hay que decidir si “esta superficie puede pasar a las pruebas eléctricas” o “esto necesita primero un mecanizado y un socavado”.”

Si el inducido falla gravemente en esta fase visual, deténgase. No tiene sentido buscar lecturas eléctricas perfectas en un conmutador mecánicamente defectuoso.

Prueba de resistencia barra a barra: la columna vertebral del procedimiento

Casi todos los artículos serios sobre pruebas de armaduras coinciden en lo mismo: la resistencia entre barras no tiene tanto que ver con los ohmios absolutos como con la repetibilidad entre segmentos.

Se conecta un medidor de baja impedancia o un medidor de miliohmios entre dos barras adyacentes del conmutador. El inducido se mantiene fijo. Se registra la lectura, luego se mueve una barra hacia adelante y se repite el proceso, recorriendo todo el círculo. Modern Pumping Today describe variantes de esto (pruebas de 180 grados y comprobaciones locales de barra a barra), pero la regla general es siempre la misma: las lecturas deben situarse en un rango estrecho.

Hay tres puntos prácticos que a menudo se pasan por alto:

Las condiciones de contacto son muy importantes. Las barras oxidadas o sucias introducen ruido. Pula ligeramente la superficie antes de realizar la prueba y mantenga sus sondas o pinzas Kelvin en buen estado.

La temperatura cambiará todas las lecturas juntas. Eso es aceptable. Lo que estás siguiendo es la dispersión relativa.

Los valores atípicos en cualquier dirección son interesantes. Una lectura baja indica cortocircuitos en esa bobina. Una lectura alta sugiere un conductor roto, una unión defectuosa o un problema de conexión entre la barra y el devanado.

No es necesario saber cuál “debería” ser la resistencia de diseño. Solo es necesario que la dispersión sea lo suficientemente pequeña como para que usted se sienta cómodo, normalmente un pequeño porcentaje para muchas máquinas industriales de CC, aunque sus propios datos históricos son más fiables que cualquier regla genérica. Algunos proveedores de servicios de inducidos de CC utilizan pruebas de sobretensión adicionales o métodos de growler cuando la dispersión de la resistencia es sospechosa, pero no presenta un fallo evidente.

Prueba de aislamiento entre barra y núcleo / entre barra y eje

Tras las comprobaciones barra a barra, la siguiente preocupación son las fugas o los fallos graves de las barras del conmutador al núcleo o al eje. La tercera prueba de Modern Pumping Today, que mide desde cada barra hasta la pila de hierro o el eje, es una versión simplificada de esto, tratada como una comprobación de continuidad de tipo «pasa/no pasa».

En un procedimiento más formal, se actualiza esa simple comprobación de continuidad a una prueba de aislamiento con un megaohmímetro o una fuente hipot, eligiendo la tensión de prueba en función de la tensión nominal del inducido, la clase de aislamiento y las normas locales o las recomendaciones del fabricante de equipos originales. Las referencias de ingeniería eléctrica sobre las pruebas hipot nos recuerdan que se trata de una prueba de resistencia para el aislamiento, no solo de una medición de alta impedancia; el nivel de tensión y el tiempo de permanencia deben respetar la clasificación del equipo.

El proceso se desarrolla así, aunque nadie lo diga en voz alta. Se verifican todos los enclavamientos y barreras de seguridad del comprobador. Se conecta un lado de la fuente de prueba al conmutador (a menudo mediante una banda o malla fina alrededor de las barras) y el otro lado al eje o núcleo, dependiendo de cómo esté construido el inducido. Se eleva el voltaje al valor elegido, se mantiene durante el tiempo especificado y se observa la corriente de fuga y cualquier descarga parcial o descarga eléctrica.

Los resultados esperados son aburridos: fugas estables en el rango de microamperios a miliamperios bajos, dependiendo del tamaño y los estándares, y sin saltos repentinos ni averías. Cualquier descarga visible, picos de corriente bruscos o aumento progresivo de las fugas bajo voltaje constante significa que ahora se encuentra en territorio de problemas de aislamiento. Eso no siempre provoca un rebobinado inmediato, pero obliga a mantener una conversación seria y, por lo general, a realizar como mínimo algún reacondicionamiento.

Prueba de sobretensión del inducido

Las pruebas barra a barra y hipot no someten a tensión completa el aislamiento vuelta a vuelta dentro de una bobina. La prueba de sobretensión es el método que se centra directamente en ese punto débil. Las fuentes de diagnóstico de motores lo describen como la aplicación de pulsos rápidos de alto voltaje y la comparación de las formas de onda resultantes. Un aislamiento débil produce diferencias en la forma de onda con respecto a una referencia en buen estado.

En un inducido con conmutador, se conecta el comprobador de sobretensión entre los puntos adecuados del devanado, a menudo a través de barras del conmutador o extremos de cables, y se aumenta gradualmente la tensión de prueba hasta un valor vinculado a la potencia nominal del motor y a las normas internas. Lo importante en este blog no es la física, que ya conoce. Lo importante es cómo se tratan los resultados de la prueba en el procedimiento general.

Asegúrese de que el aislamiento básico a tierra ya haya pasado, de modo que una falla iniciada por una sobretensión sea más probable que revele una vuelta débil que una falla grave a tierra. Compare las formas de onda entre bobinas similares o entre fases si la configuración lo permite. Los proveedores de equipos señalan que las pruebas de sobretensión exponen de manera única las debilidades entre vueltas y entre bobinas que las pruebas de bajo voltaje no detectan, por lo que debe tratar una onda anómala como real incluso cuando la resistencia parezca estar bien.

Los talleres que prueban muchas armaduras de CC suelen combinar las pruebas de sobretensión con la resistencia barra a barra en el mismo dispositivo, utilizando accesorios especializados de Baker o fabricantes similares. Estos accesorios facilitan el contacto con las barras de forma segura y repetible, así como el almacenamiento de datos para compararlos entre rebobinados.

Growler y métodos de baja tecnología

No todos los talleres disponen de un comprobador de sobretensiones. No pasa nada. El growler, junto con un medidor y una tira de prueba o una hoja de sierra para metales, sigue siendo una forma habitual y válida de detectar espiras cortocircuitadas en armaduras más pequeñas. Las instrucciones tradicionales del growler indican que se coloque la armadura en las mordazas magnéticas, se active el núcleo y, a continuación, se “desplace” una tira de material ferromagnético alrededor de las ranuras para detectar vibraciones o atracciones excesivas en los puntos en los que las espiras están cortocircuitadas.

Algunos medidores también integran funciones de resistencia entre barras, utilizando sondas que se desplazan por el conmutador mientras se observa un medidor. El procedimiento es lento pero sencillo. Hay que aceptar que no igualará la sensibilidad ni la documentación de un comprobador de sobretensión moderno, pero aún así detecta los principales fallos de bobinado y es más que suficiente para muchas decisiones de reparación, especialmente cuando se combina con comprobaciones de aislamiento y una inspección visual exhaustiva.

Resumen de pruebas comunes del conmutador

La tabla siguiente resume las pruebas típicas en un solo lugar. No se trata de un documento normativo, sino de una descripción práctica extraída de artículos sobre pruebas de motores y guías de equipos.

Organizarlo como un proceso repetible.

Los talleres más eficaces tratan la prueba del conmutador como un proceso único, no como una serie de comprobaciones inconexas. Cuando se observa trabajar a un técnico experto, el proceso es más o menos así, aunque nunca lo anote por escrito. Inspeccionan con cuidado la superficie del conmutador y los elevadores. Configurar la resistencia entre barras, se mueven alrededor del conmutador de forma constante y buscan patrones, no solo números. Cambian a pruebas de aislamiento a tierra y respetan la tensión que estas pruebas ejercen sobre el devanado. Solo entonces, si la instalación cuenta con el equipo necesario, añaden pruebas de sobretensión para obtener una visión más profunda del aislamiento de las espiras.

También está la cuestión de cuándo realizar las pruebas. Algunas guías de reparación recomiendan repetir las pruebas de barra a barra y de hipot antes de la instalación, después de la instalación y después del montaje final, especialmente en máquinas de mayor valor, para detectar cualquier daño producido durante la manipulación.

En la práctica, tu propia plantilla de plan de pruebas es lo que une todo esto. Registra qué pruebas realizas a qué voltajes, qué margen aceptas en las lecturas de barra a barra y cómo reaccionas ante resultados marginales. Con el tiempo, esos formularios se convierten silenciosamente en tu estándar local, más fiable que cualquier artículo genérico en línea.

Interpretación de resultados en la zona gris

Los conmutadores reales no siempre pasan o fallan de forma clara. Verá pequeños pasos en la resistencia, problemas estéticos menores en la superficie o valores de aislamiento que son aceptables pero inferiores al resto de su flota. Los artículos sobre pruebas de motores a veces tratan estos casos como simples casos de aprobado/suspenso, pero el trabajo diario es más ambiguo.

Cuando las lecturas son consistentes pero ligeramente ruidosas, puede limpiar los contactos y repetir la prueba. Cuando una o dos barras muestran lecturas bajas pero las pruebas de sobretensión y gruñido son limpias, puede registrar la desviación, recomendar una supervisión más estrecha y volver a poner la máquina en servicio en tareas no críticas. Cuando la fuga hipotica tiende a aumentar en comparación con una revisión anterior, puede ajustar el voltaje de prueba, repetir después del secado o recomendar un rebobinado, incluso si la máquina aún no ha fallado en una prueba estándar.

Lo importante es que estas decisiones sean visibles. Anote la hoja de examen. Relacione los resultados dudosos con comentarios claros, en lugar de aceptarlos en silencio. Así es como un procedimiento se convierte en algo más que una formalidad.

Vista de cierre

Un procedimiento de prueba del conmutador no tiene por qué ser complicado ni poético. Solo tiene que ser siempre el mismo y honesto con respecto a lo que realmente se mide. Condición visual, equilibrio entre barras, aislamiento a tierra y, cuando sea posible, comprobaciones de sobretensión o gruñidos en el aislamiento de los giros. Si respeta estos pasos, registra los números y reacciona de forma coherente a lo que muestran, sus conmutadores rara vez le sorprenderán y, cuando lo hagan, el registro de la prueba suele explicar el motivo.