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Aislamiento de los devanados - Rosalina Alvarado Tirado

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Aislamiento de los devanados
Las bobinas de los devanados se colocan en ranuras punzonadas en las laminaciones o chapas de acero ensambladas en los paquetes del estator. Las ranuras pueden tener las formas siguientes, dependiendo de la potencia y de la tensión nominales de la máquina: 1) abiertas; 2) semicerradas o parcialmente cerradas; 3) semiabiertas; 4) en túnel (cerradas).
Las ranuras abiertas y semiabiertas son generalmente de forma rectangular (figs. 3-18 a y b), las de túnel y semiabiertas son rectangulares o trapezoidales con aristas redondeadas (figs. 3-18 c, d y e).
El método de colocación de las bobinas y el tipo de aislamiento empleados dependen en gran parte de la forma de la ranura.
Con ranuras en túnel (fig. 3-19) se pueden seguir dos procedimientos para colocar los devanados y el aislamiento de la ranura. Por el primero, según lo que se llama devanado enhebrado (fig. 3-19), se
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inserta previamente en la ranura una célula para adaptar la forma de la ranura o se forra ésta con una lámina aislante. Luego se rellena la ranura con espigas de madera o de metal de un tamaño adecuado al hilo del devanado, y se reemplazan sucesivamente las espigas, en un orden determinado, por el hilo del devanado. Por el segundo procedimiento, llamado de devanado dividido o seccionado impregnado, se forman previamente las bobinas y se las impregna a presión con una composición conveniente, después de lo cual se las aísla en
a)	b)	c)	d)	e)
Fig. 3-18. — Formas de ranura.
la parte de la ranura. A continuación son apartadas a un lado las conexiones de extremo y se colocan en las ranuras las bobinas, después de lo cual los conductores de las conexiones de extremo se sueltan en la parte aislada.
Actualmente se emplean poco las ranuras cerradas porque las operaciones de inserción del arrollamiento por este procedimiento requieren demasiado tiempo.
Con ranuras semicerradas se puede seguir el procedimiento que acabamos de indicar para la colocación de los arrollamientos, pero actualmente las ranuras semicerradas se emplean casi exclusivamente en máquinas de baja tensión en que se adopta para el devanado hilo de sección circular. En este caso se insertan las láminas aislantes de las ranuras de modo que sus bordes sobresalgan de la ranura y se conforma primero cada bobina en un molde. El arrollamiento se coloca introduciendo cada hilo en su ranura.
Las ranuras semiabiertas se utilizan en máquinas de media potencia y baja tensión (hasta 500 V). El aislamiento con respecto a la carcasa o bastidor es de material de chapa y se desliza previamente en la ranura (fig. 3-20 b). Las bobinas, constituidas por dos partes divididas en el sentido de la anchura de la ranura, son bobinadas y conformadas en un molde. La anchura de la abertura de la ranura es tal que se puede introducir fácilmente en ella la mitad de una sección. El devanado se inserta en la ranura por medias bobinas suce
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sivas. Después de colocado el devanado y asegurado en la ranura, conjuntamente con sus conexiones de extremo, se le impregna con barniz aislante.
Cuando se emplean ranuras abiertas, primero se devanan las bobinas en formas, se las aísla completamente y se coloca una forma completamente acabada en la ranura. Para aislar la bobina en este caso se emplean los procedimientos siguientes: 1) aislamiento conti-
Fig. 3-20. — Ranura (a) semicerrada y (t>) »e-
miabierta en el devanado colocado en su sitio.
Fig. 3-19. —R»
nura para deva-
nado enhebrado.
nuo de la bobina con cinta de mica y subsiguiente secado en vacío impregnado con composiciones en tanques de impregnación especiales; 2) aislamiento continuo utilizando tela negra o amarilla barnizada con secado de varias fases e impregnación con barnices aislantes; 3) aislamiento combinado empleando tela barnizada para las capas interiores y cinta de mica para las capas exteriores; 4) aislamiento continuo empleando una cinta de vidrio impregnada, ya sea sola o combinada con cinta de mica; 5) aplicación de aislamiento de micafoil moldeado a presión en la porción de ranura de la sección de bobina.
El aislamiento de las conexiones de extremo en los primeros cuatro procedimientos de aislamiento es el mismo que para la porción de ranura, pero con un número algo menor de capas de cintas. Por el quinto procedimiento de aislamiento, las conexiones son aisladas, ya sea con tela barnizada o con cinta de mica, y donde la bobina sale de la ranura se hace una unión de los dos tipos de aislamiento.
Las ranuras cerradas para estatores no se emplean prácticamente en la actualidad. Los devanados de bobina dividida y enhebrada han sido casi abandonados. Las ranuras semicerradas se utilizan en máquinas de baja tensión de pequeñas y medias potencias nominales. Las ranuras semiabiertas se utilizan en máquinas sincrónicas y de
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inducción de baja tensión de potencia media. Las ranuras abiertas se utilizan en todas las máquinas de alta tensión, en las máquinas sincrónicas de baja tensión y media potencia y también, en algunos casos, en las máquinas de inducción cuando las condiciones de producción hacen que sean más ventajosas que las semiabiertas.
Para máquinas de alta tensión de 3.000 a 3.150 voltios nominales, la práctica de los talleres de construcción de máquinas eléctricas
de la U.R.S.S., cuando se emplean ranuras abiertas, es utilizar aislamiento de micafoil moldeado en prensa y aislamiento continuo con cinta de mica. Para tensiones de 6.000 a 6.300 V y más, se prefiere el aislamiento continuo con cinta de mica. Para tensiones de hasta 3.150 V, el moldeado a presión de la porción de ranura se efectúa con cinco capas de cinta de micafoil de 0,25 mm de espesor. Con aislamiento continuo para 3.150 V (fig. 3-21 a), dependiendo de las condiciones de trabajo de la máquina, se emplean de cinco a seis capas semisuperpuestas de cinta de mica de 0,13 mm de espeso» para la porción de ranura y una capa menos para las conexiones de extremo. Para una tensión de 6.300 V (fig. 3-21 b) se utilizan nueve capas en la porción de ranura y ocho para la conexiones de extremo. Sobre la cinta de mica, la sección de bobina es revestida con una capa de algodón o de cinta de ferroasbestos (hierro-amianto) enrollada vuelta a vuelta.
En las máquinas pequeñas de baja tensión el aislamiento de las espiras se reduce al del propio hilo. En las de baja tensión y baja potencia el aislamiento del hilo consiste en una capa de esmalte y una capa de algodón. En máquinas de gran potencia se hace uso de hilo con doble cubierta de algodón, o una sola cubierta de algodón y una
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de hebra trenzada. También se emplea el aislamiento de amianto.
Según los límites de temperatura admisibles, los tipos enumerados
de aislamiento corresponden a la clase A (§ 6-1), que permite un
aumento de temperatura hasta 100"C, ya que contienen una cantidad
considerable de aislamiento clase A (papel, hebra de algodón).
En máquinas de alta tensión,
además del aislamiento del propio
hilo se emplea aislamiento enrolla-
do, ordinariamente cinta de mica.
Según el voltaje por espira y la po-
tencia de la máquina, este aisla-
miento puede consistir en una y
hasta dos y tres capas de cinta
de mica.
Aunque el aislamiento con com-
posiciones impregnadas pertenece
a la clase B, no puede soportar tem-
peraturas superiores a 105°C, ya
que las composiciones de impreg-
nación ordinarias se ablandan y co-
mienzan a licuarse a temperaturas
más altas. Para obtener un aisla-
Fig. 3-22. — Ensayo* de tensión para
devanados:
1, par* bobina* no insertada*; 2, para bobina* colocada* pero no unida*; 3, par* bobina* conectada* en un devanado; «. para la ntdquina terminada.
miento de clase B que admita una
temperatura máxima de 120°C es
necesario, de acuerdo con las nor-
mas existentes, aislar el hilo con amianto, varias capas de micafoil o seda o papel de seda o cinta de mica sobre papel del Japón o cinta de vidrio y luego impregnarlo con compuestos resistentes al calor y barnices.Las secciones de bobina de estator acabadas en el proceso de bobinado del estator son sometidas a ensayos de alta tensión, dependiendo la tensión de la nominal de la máquina. La figura 3-22 da los standards para el ensayo del aislamiento del devanado con respecto a la carcasa en las diferentes fases de producción, dependiendo de la tensión nominal de la máquina. Para secciones de bobina de máquinas grandes e importantes, la tangente del ángulo de pérdida del dieléctrico se determina en tensiones incluidas en el margen de 0,5 a 1,5 veces la tensión nominal por medio de un puente Schering. En secciones de bobina de buena calidad el valor de tg 5 en la tensión nominal no debe exceder de 0,08 a 0,1 y la variación de tg fi entre el margen de 1,0 a 1,5 U„ no debe exceder de 0,02.
La calidad del aislamiento en las máquina Jctermina su confiabi
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lidad en funcionamiento. Por consiguiente, la elección del aislamiento a utilizar y su aplicación son factores de gran importancia. La del aislamiento no es sólo cuestión del poder dieléctrico y de la resistencia térmica del aislamiento; la conductibilidad térmica debe ser tenida concienzudamente en consideración; en grado considerable el aislamiento adecuado depende de la impregnación correcta y de la composición que para ello se emplee. También son de importancia capital la resistencia mecánica, la impermeabilidad o resistencia a la humedad, la resistencia al aceite y otras propiedades del aislamiento

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