Reparación de MOTORES

POR QUÉ SE AVERÍAN LOS MOTORES

Cuando un motor llega a un taller especializado para su reparación, debe ser examinado con cuidado en busca de la posible causa de la falla. No es fácil localizar con precisión tal causa, pues muchas veces su origen se oculta bajo devanados quemados u otras averías engañosas. Por ejemplo, los devanados pueden estar muy quemados, pero un examen detenido puede descubrir un cojinete dañado que ocasionó el rozamiento del motor contra el devanado del estator. Llevando el análisis más a fondo, ¿por qué falló el cojinete? ¿Fue por desalineación, exceso de carga o sólo falta de lubricación?

Generalidades

Es posible impedir desperfectos de los motores. o por lo menos prolongar la duración de éstos, por medio de un mantenimiento preventivo adecuado. Una parte importante del proceso consiste en saber por qué se averían los motores.

Se ha encontrado que los orígenes de los problemas en un motor suelen estar comprendidos en una de las siguientes categorías:

Condiciones ambientales adversas

Selección o aplicación incorrectas

Instalación inadecuada

Desperfectos mecánicos

Fallas eléctricas

Desequilibrio de voltaje

Mantenimiento impropio

Una combinación de dos o más de los factores anteriores.

Condiciones ambientales adversas

Con frecuencia, las temperaturas excesivas (ya sea la temperatura del ambiente o la que se deriva de un problema dentro del motor) son causa de avería de la máquina. Los motores deben funcionar dentro de la variación límite de su temperatura indicada en su placa de identificación, a fin de lograr una larga vida útil. Como ya se dijo en otra parte de este libro, por cada 10ºC de aumento de la temperatura de operación del motor por encima de la nominal, la duración del aislamiento se reduce a la mitad.

Además de mantener la temperatura ambiente correcta, hay que localizar y eliminar otras fuentes de aumento de temperatura, como la desalineación, sobrecarga, voltaje incorrecto y muchas otras. Las condiciones ambientales perjudiciales suelen consistir en la presencia de vapores corrosivos, sal suspendida en el aire, y suciedad, polvo y otros contaminantes en exceso. En lugares con tales condiciones es esencial contar con motores cuyas carcasas estén especialmente diseñadas.

La humedad es otra causa común de fallas de motores. Si se condensa en la superficie del aislamiento por cambios de temperatura o por contacto con agua, dicha superficie se volverá altamente conductora, se dañará y producirá la falla inmediata del motor. Además, es posible que el aislamiento absorba humedad con el paso del tiempo, hasta que la resistencia dieléctrica del aislamiento se reduce tanto que ocurre la falla.

Selección o aplicación incorrecta del motor

Hay muchas formas en que la selección o aplicación de los motores pueden ser incorrectas. A veces, el error es tan pequeño que la máquina dura largo tiempo. Es esencial seleccionar el tamaño y tipo correctos de motor para la carga; el fabricante, un taller especializado y las normas proporcionarán orientación. Hay numerosos factores que deben considerarse. Por ejemplo, un ciclo severo de trabajo podría ocasionar falla prematura del motor. La marcha irregular “a tirones”, el frenado por contramarcha (inversión) y un prolongado tiempo de aceleración hacen que los motores trabajen a velocidad más baja que la normal. Debido a que los motores sometidos a este ciclo de servicio toman corrientes muy intensas en el arranque, éstas producen, a veces, calentamiento excesivo. Además, debido a la baja velocidad del rotor, el enfriamiento normal disminuye mucho y empeora el problema del sobrecalentamiento.

La altitud de la instalación es otro factor importante que a menudo no se toma en cuenta. A grandes altitudes, el aire es menos denso y menos eficaz para el enfriamiento; esto permite que en casi todos los motores la temperatura aumente alrededor del 5 % por cada 300 m (1000 pies) de altitud.

La selección de la carcasa también es importante; las hay disponibles y normalizadas para casi cualquier clase de situación.

Instalación inadecuada

Las deficiencias en el montaje del motor pueden ocasionar su falla. Si los pernos de montaje no son de la medida correcta o no están bien apretados, puede ocurrir una desalineación y vibraciones que ocasionarán daños en los cojinetes y el eje (flecha) y, en un momento dado, la quemadura de los devanados. Las placas de base de acero, los cimientos y el lechadeo deben tener suficiente resistencia para soportar los paros y arranques.

Acoplamientos, bandas, poleas y cualesquiera otras conexiones entre el motor y la carga impulsada deben estar bien alineados para evitar la vibración excesiva, que es tan dañina para los motores.

La instalación también puede ser incorrecta cuando no se cumplen los reglamentos locales o las disposiciones del NEC; en el artículo 430 de éste y en las normas NEMA pueden encontrarse orientaciones para la instalación adecuada.

Desperfectos mecánicos

Una carga excesiva puede dañar con rapidez un motor; éste quizá haya sido al principio del tamaño apropiado para la carga, pero una variación en ésta o en el mecanismo para impulsión puede producir sobrecarga del motor. Los cojinetes empezarán a fallar, los engranes pueden trabarse, o pueden presentarse otras causas de fricción o cargas extra. En este caso, el motor consumirá más corriente v se incrementará su temperatura. Si la corriente del motor excede del amperaje nominal a plena carga, aunque sea por un tiempo breve, el rápido sobrecalentamiento reducirá la duración del motor. Si se tienen relevadores de sobrecarga del tamaño correcto, se dispararán en caso de una sobrecorriente muy intensa.

Las fallas de los cojinetes se encuentran entre las más comunes en cualquier motor. Se calcula que casi el 50 % de las quemaduras de motores se deben a un cojinete dañado. Es necesario conocer a fondo los diversos motivos de las fallas de los cojinetes y los procedimientos correctos de mantenimiento para lograr un mayor aprovechamiento del motor.

La desalineación entre el motor y su carga en acoplamientos, engranajes, poleas y bandas es otra causa de fa(la mecánica.

Debe practicarse el “balanceo” o equilibrado dinámico de todos los componentes para obtener una larga duración del motor, lo cual, además, reducirá al mínimo la vibración y problemas asociados.

Fallas eléctricas

Si el voltaje de suministro es incorrecto o tiene variaciones notables, ocurrirá una avería prematura del motor. El bajo voltaje hace que la corriente sea mayor que la normal. Si la reducción en la tensión aplicada es considerable, el exceso de corriente producirá sobrecalentamiento del motor.

Un alto voltaje de alimentación para el motor reduce las pérdidas en el cobre, pero el flujo magnético más intenso ocasiona mayores pérdidas en el hierro.

Un pequeño incremento en el voltaje de suministro podría reducir el consumo de corriente; sin embargo, un aumento del orden del 10 % o más respecto al valor de la placa producirá saturación del hierro y una intensificación considerable en la corriente con el consecuente sobrecalentamiento perjudicial del motor.

Desequilibrio de voltaje

Los voltajes trifásicos desequilibrados o “desbalanceados”, pueden ocasionar una grave alteración en la corriente, que puede producir un rápido sobrecalentamiento del motor. Es necesario instalar una protección contra este problema, para lo cual suelen ser adecuados los relevadores de sobrecarga.

Ya se utilizan nuevos tipos de tales relevadores para proteger a un motor no sólo contra voltajes desequilibrados, sino también contra la caída de fases o “monofaseo”, que en realidad es la forma extrema del desbalanceo de la tensión aplicada.

Mantenimiento impropio

Casi siempre, el buen mantenimiento preventivo evita, o cuando menos demora, una posible falla del motor. Los técnicos han encontrado en algunas instalaciones condiciones tales como polvo y suciedad en los motores, conductos de ventilación obstruidos, motores sobrecalentados, corriente incorrecta en éstos, cojinetes ruidosos, humedad dentro y fuera de la máquina, debido todo ello a la falta de mantenimiento periódico.

En ocasiones, no todos los motores necesitan ni ameritan mantenimiento preventivo, en particular cuando el costo de este último puede ser mayor que el de reparar el motor. Por otra parte, cuando el motor se encuentra en una instalación crítica o es muy grande, costoso o difícil de sustituir, entonces sí se justifica un buen programa de mantenimiento. Se han realizado estudios en instalaciones industriales en las que se aplican un mantenimiento adecuado, y se ha descubierto que la producción no sufre interrupciones, los motores duran más y sus costos totales de operación son más bajos.

FALLA POR OPERACIÓN CON UNA SOLA FASE

Un caso de quemadura de tres motores de 100 hp en una planta industrial pone de relieve el hecho de que la protección usual contra sobrecarga en los controladores trifásicos, aunque tenga el ajuste adecuado, no es una seguridad total contra las costosas quemaduras de esos motores cuando quedan alimentados accidentalmente por una sola fase, lo que constituye un desastre demasiado común.

En un sistema eléctrico moderno y con buen mantenimiento instalado en una planta industrial, un caso reciente de costosos daños a motores por la apertura de una fase en el circuito de alimentación puso de manifiesto una triste realidad de la industria eléctrica: el empleo creciente de motores en todos los tipos de sistemas va acompañado de un número también creciente de quemaduras de motores por monofaseo.

Aunque el NEC exige la protección de los motores contra la sobrecarga, no menciona en absoluto la necesidad de proteger contra daños debidos a la operación monofásica accidental que puede producirse en motores trifásicos, cuando uno de los tres hilos de fase del circuito se desenergiza al fundirse uno de los tres fusibles que protegen el circuito derivado, o la línea alimentadora de tal circuito. Con tres relevadores de sobrecarga en el arrancador del motor éste se encuentra protegido, porque abren el arrancador en las condiciones de apertura de una fase, pero la realidad es que sólo constituyen una protección parcial y en condiciones muy específicas de carga y aplicación del motor.

DIAGNÓSTICO Y LOCALIZACIÓN DE AVERÍAS Y DEFECTOS

Consideración inicial del estado de un motor

Una prueba muy eficaz para verificar el estado general de un motor, sobre todo después de que ha sido sometido a una reparación, consiste en hacerlo funcionar sin carga observando los siguientes puntos:

Que la velocidad sea la correcta

Que no haya vibración excesiva

Que el ruido del motor sea el normal

Que no haya calentamiento anormal

Que la corriente no sea excesiva y esté equilibrada en las tres fases

Si la velocidad del motor es cercana a la velocidad síncrona, pero se tiene duda acerca de la naturaleza del ruido que aquél emite, es posible diferenciar entre el ruido de origen magnético y el debido al caudal de aire de enfriamiento desconectando momentáneamente la alimentación eléctrica, con lo cual se elimina el ruido originado por el campo magnético y se percibe sólo el debido a la ventilación, ya que el motor seguirá girando prácticamente a la misma velocidad a causa de la inercia del rotor. Si la vibración del motor parece exeesiva al simple tacto, puede verificarse en la forma ya descrita si es de origen magnético o mecánico. Si la vibración desaparece o se amortigua notablemente al cortar la alimentación, puede asegurarse que su origen está en el circuito magnético. Si no hay un cambio notable en el nivel de vibración cuando se desconecta el motor, seguramente será de índole mecánica.

Si se observa que el ruido es atribuible al circuito magnético, la causa más probable será una conexión incorrecta de los grupos de bobinas, o en algunos casos extraordinarios puede deberse a un entrehierro excéntrico. Cabe mencionar que un motor de inducción puede continuar operando a pesar de que el rotor esté descentrado por desgaste de los rodamientos, lo cual a veces sólo se manifiesta cuando tal desgaste permite que el rotor roce con la parte interna del estator.

Entre las causas de vibración de origen mecánico debe considerarse, en primer lugar, la falta de equilibrio dinámico del conjunto rotatorio. Hay ocasiones por ejemplo, en las que al reparar un motor se cambia su ventilador y no se tiene la precaución de balancearlo o equilibrarlo antes o después del montaje, lo cual seguramente producirá vibración.

Las armaduras de los motores de CD y los rotores con devanado de los de inducción siempre deben someterse a un equilibrado dinámico muy preciso después de ser rebobinados, pues es prácticamente imposible obtener simetría en la distribución del peso de las bobinas. Otros problemas mecánicos que pueden contribuir a producir vibraciones son, la deformación del eje (flecha), claro (holgura) excesivo entre el eje y los rodamientos, y acoplamientos excéntricos.

Si un rotor tipo jaula tiene barras dañadas o abiertas, esto también puede contribuir a producir vibración, aunque ello sería más notable al arrancar el motor y tendería a desaparecer a plena velocidad. Si se sospecha que existen fallas en el rotor puede hacerse una prueba sencilla alimentándolo con un voltaje monofásico reducido e insertando un amperímetro en el circuito. Si la lectura del amperímetro tiene variaciones considerables cuando el rotor se hace girar lentamente en forma manual, es muy probable que las barras del rotor estén parcialmente abiertas o haya un contacto defectuoso entre barras y aros de extremo.

Si el motor es del tipo de carcasa abierta podrá comprobarse al tacto si el devanado no se ha calentado en grado excesivo después de cierto tiempo de operación sin carga. Esto debe hacerse de preferencia desconectando el motor, para evitar la posibilidad de entrar en contacto con las partes giratorias. Si se trata de un motor de carcasa cerrada, sólo podrá apreciarse un calentamiento anormal en la superficie exterior de la carcasa, o bien verificarse el calentamiento de las bobinas por medio de un cambio de resistencia óhmica.

Si los puntos anteriores parecen correctos, el siguiente paso sería una verificación de la corriente sin carga que toma el motor. La intensidad de la corriente de magnetización de un motor de inducción, comparada con la de una corriente de plena carga, varía según la capacidad del motor y el número de polos. Es importante cerciorarse de que la corriente esté equilibrada en las tres fases del motor. De no ser así, deberá revisarse el devanado de la fase cuya corriente sea mayor o menor que la corriente de las otras dos.

Desperfectos más frecuentes en los devanados

Los defectos y averías que se encuentran con

más frecuencia al revisar devanados son:

1. Devanado con contacto a tierra

2. Espiras en cortocircuito en una o más bobinas

3. Bobinas con cortocircuito en sus extremos

4. Bobinas con conexión invertida

5. Grupos de bobinas invertidos, o toda una fase invertida

6. Distribución incorrecta de las bobinas en rotor o estator

7. Conexión del devanado para un voltaje distinto del de operación

8. Conexión del devanado para un número de polos incorrecto

9. Falta de continuidad en el circuito de alguna fase

10. Bobinas desconectadas en el devanado

Devanado con contacto a tierra

Este desperfecto consiste en un contacto franco o intermitente entre uno o varios conductores y el núcleo de hierro del estator. Puede encontrarse en un motor en el que, durante el trabajo normal, un aislamiento de ranura se haya deteriorado o una cuña se haya desplazado, o bien en un estator que se reparó sin el cuidado necesario. Por ejemplo, al formar los cabezales golpeándolos con un mazo puede romperse el aislamiento de una o varias ranuras.

Esta falla ocasiona que la envolvente del motor quede en contacto con un conductor “vivo” (con tensión), lo cual constituye un peligro para el personal que labora cerca del motor por el riesgo de cortocircuito.

Este tipo de falla puede detectarse en ocasiones con una simple lámpara de prueba si el contacto es abiertamente franco, o bien puede ser necesario aplicar un voltaje mucho mayor (el doble del nominal más 1 000 V) para detectar la falla; esto último suele hacerla visible en la forma de un pequeño arco, lo que facilita la reparación.

En ocasiones las fallas a tierra son más difíciles de localizar, lo que hace necesario abrir parcialmente el devanado para detectar y corregir el desperfecto.

Espiras en cortocircuito en una o más bobinas

Esto puede ocurrir cuando más de una espira hace contacto con el núcleo, con lo cual, además de una falla a tierra, se tiene un cortocircuito entre espiras; esto produce calentamiento excesivo y destruye con rapidez el aislamiento.

La falla puede ocurrir también sin que haya contacto con el núcleo, cuando dos espiras contiguas pierden su aislamiento por un descuido del operario al alojarlas en la ranura, o por otra causa similar.

Un cortocircuito entre espiras puede localizarse operando el motor sin carga durante varios minutos y tocando después las bobinas; la que tenga espiras en cortocircuito se calentará más que el resto del devanado, lo cual permitirá identificarla.

Otra forma de localizar espiras en cortocircuito cuando se ha desmontado el rotor consiste en hacer pasar un growler (una especie de electroimán en forma de herradura que actúa como un transformador de núcleo abierto). Cuando este aparato se desliza por el interior del estator que se prueba, al pasar sobre la ranura que contiene conductores en corto éstos actúan como el secundario en cortocircuito de un transformador, con lo cual se intensifica la corriente en la bobina del growler y por tanto se incrementa también el campo magnético producido. Esto puede detectarse por medio de una indicación luminosa -como la de una lámpara de neón-, o de una indicación sonora, o bien por la vibración de una lámina de acero al ser atraída por las espiras en cortocircuito.

Bobinas con cortocircuito en sus extremos

Esta falla es similar a la anterior, pero afecta a una bobina completa cuando sus extremos se ponen en contacto.

Como cada espira representa cierto número de volts, el hecho de que todas las espiras de una bobina se pongan en cortocircuito produce un efecto mucho mayor y, por tanto, más fácil de detectar que en el caso de un como entre espiras.

Cuando el cortocircuito abarca las bobinas correspondientes a todo un polo, es más fácil localizarlo aplicando un voltaje de corriente directa del orden del 30 % del nominal a cada fase del devanado y pasando una brújula por la parte circunferencial interna del estator. La brújula deberá señalar alternativamente polos norte y sur. con deflexión a uno y otro lado. En caso de un corto en un grupo de fase. La brújula no experimentará deflexión, con lo cual quedará localizado el grupo defectuoso.

Si el cortocircuito abarca una fase completa puede ser detectado por medio de una prueba de balance o equilibrio de fases en la cual se aplica un voltaje reducido de corriente alterna a cada fase, y se lee la corriente para verificar que la impedancia de las tres fases sea uniforme.

En un estator conectado en estrella puede aplicarse entre el neutro y cada terminal una tensión de casi 1/5 de la nominal.

Si el estator está conectado en delta es necesario abrir uno de los vértices para poder hacer la prueba en cada fase.

Bobinas con conexión invertida

Cuando hay una sola bobina con conexión invertida, su presencia puede detectarse por medio de la prueba de la brújula ya descrita, ya que en la prueba de balance de fases no se obtendría una indicación muy clara del defecto. En aquella prueba, la brújula tenderá a invertir su posición al pasar sobre la bobina conectada en forma invertida. Otra forma de comprobar que la conexión de las bobinas es la correcta consiste en recorrer la parte circunferencial interior del estator con un rodamiento montado en un tramo de eje (flecha), mientras se alimenta el devanado con un voltaje no mayor del 20 % del nominal. Si las conexiones son correctas, el rodamiento girará en forma continua en toda la circunferencia, mientras que al pasar por donde se encuentra una bobina invertida, el cojinete tenderá a frenarse, lo cual permitirá localizar la posición de la bobina incorrectamente conectada.

Grupos de bobinas invertidos o toda una fase invertida

Es fácil que el embobinador invierta de manera inadvertida las bobinas de todo un grupo o de una fase completa, con lo cual se crea distorsión del campo magnético, con los consiguientes problemas de ruido y calentamiento en el primer caso, e incapacidad total de rotación en el segundo, ya que la fase invertida formará un ángulo de 60° en vez de uno de 120° con las dos fases restantes, lo cual equivale a tener un campo magnético rotatorio en una sentido y otro en sentido inverso. Si el motor Ilega a girar lo hará con gran dificultad y emitiendo un ruido exageradamente intenso.

Distribución incorrecta de las bobinas

Este defecto resulta cuando el operario comete un error al contar las bobinas de un grupo y omite una, o bien conecta una de más. Por lo general, este defecto puede encontrarse haciendo una verificación cuidadosa en el devanado. Este problema se presenta con mayor facilidad cuando se tiene un devanado en el que el número de bobinas por polo y por fase resulta un número fraccionario, por lo que no todos los grupos tienen el mismo número de bobinas.

Conexión del devanado para un voltaje distinto del de operación

Cuando se trata de un devanado para operación a dos voltajes en proporción de 2 a 1, el defecto se detecta fácilmente. Si el motor está conectado para la mitad del voltaje al que va a operar, la corriente sin carga resulta muy elevada y se produce un fuerte zumbido al poner en marcha el motor. Si, por el contrario, el motor está conectado para el doble del voltaje de operación, la corriente sin carga resulta demasiado baja y el motor tiende a frenarse cuando se le aplica carga.

Si la diferencia entre el voltaje de operación y el voltaje para el que fue conectado el motor no es tan notable como en el caso anterior, la definición del problema resulta más complicada, y si no se tienen datos definidos, probablemente la única forma sencilla de encontrar una solución sea probar el motor a rotor bloqueado con valores crecientes de voltaje, a fin de poder decidir la forma de reagrupar las bobinas o reconectarlas para que el motor funcione correctamente al voltaje disponible.

Conexión del devanado para un número incorrecto de polos

AI probar el motor sin carga (o en vacío), se comprueba fácilmente si la velocidad corresponde al número de polos que el motor debe tener. De no ser así, deberán estudiarse las posibilidades de reconectar el devanado para obtener el número de polos deseado.

Falta de continuidad en el circuito de alguna fase

La falta de continuidad en una fase puede ser consecuencia de una soldadura deficiente al momento de hacer las conexiones, o de la ruptura de uno de los conductores durante el proceso de embobinado.

Si la conexión del motor es en serie, éste no arrancará por tener sólo alimentación monofásica, y si dicha conexión es en estrella, podrá localizarse con facilidad cuál es la fase abierta utilizando la lámpara de prueba o un ohmiómetro, o aplicando una tensión reducida al motor para haIlar la fase en que la corriente es nula.

Si se trata de una conexión en estrella y dos paralelos, mediante un ohmiómetro podrá verificarse cuál es la fase que contiene el defecto; su resistencia será igual al valor de las dos fases restantes. Posteriormente será necesario desconectar las dos ramas de la fase averiada para precisar en cual de las dos reside la falta de continuidad. En el caso de una conexión en delta, deberá abrirse uno de los vértices o esquinas de la delta para poder determinar la fase abierta. Una vez abierta la delta, la interrupción podrá detectarse por medio de una lámpara de prueba o un ohmiómetro, o bien aplicando un voltaje de prueba con valor bajo entre las terminales de cada fase.

Para una conexión en delta-dos paralelos, la mejor opción consistirá en medir la resistencia entre terminales. Si la delta está ya abierta, la resistencia en la fase que contiene la interrupción causará una lectura del doble de las otras dos fases. Si la comprobación se hace antes de abrir la delta, la lectura más alta que se obtenga midiendo en cada par de terminales será indicativa de la fase que tiene la interrupción.

En efecto, la resistencia equivalente que indicará la lectura del ohmiómetro entre las terminales a y b será igual a la mitad de la resistencia R de cada rama de la delta, mientras que la resistencia entre b y c, o entre a y c, será igual al 38.5 % del mismo valor R. Desde luego que la Iectura del ohmiómetro sólo indicará entre qué par de terminales está el problema, y posteriormente será necesario desconectar las dos ramas en paralelo para precisar en cuál de ellas deberá buscarse la falta de continuidad.

Una vez localizada la rama que tiene el defecto es posible concentrar la atención en las bobinas que la forman, a fin de encontrar el lugar exacto de la falla. Una manera de lograrlo consiste en aplicar un voltaje relativamente bajo a los dos extremos de la cadena de bobinas, e ir verificando con un voltímetro la diferencia de tensión hasta localizar el grupo en que reside el problema. Si una vez identificado dicho grupo no se puede apreciar la avería a simple vista, es posible repetir el procedimiento de aplicar voltaje sólo a este grupo, a fin de obtener una indicación precisa de cuál es la bobina o la conexión con el desperfecto.

REVISIÓN Y REPARACIÓN DE LOS NÚCLEOS DE LAMINACIONES

Cuando se rebobina un motor averiado o cuando se realiza la inspección periódica de un motor, surgen en ocasiones dudas sobre el estado de la estructura o núcleo laminar del acero, y sobre si sus características habrán sido afectadas o no por algún desperfecto, por pequeño que parezca.

Generalidades

Las láminas delgadas o laminaciones de acero especial utilizadas para fabricar el núcleo magnético de un motor deben satisfacer ciertos requisitos mínimos, como son:

Espesor dentro de límites prefijados.

Resistencia interlaminar aceptable.

Pérdidas magnéticas por debajo de cierto valor.

Características mecánicas aceptables.

Ausencia de rebabas.

Dimensiones dentro de tolerancias.

El núcleo laminar puede dañarse durante la operación del motor por varias causas, entre las que pueden citarse:

Contacto a tierra de una parte del devanado.

Inundación del local donde se encuentra el motor.

Rozamiento del rotor durante el funcionamiento por desbalanceo, sobrecalentamiento, avería de rodamientos, etc.

Daños superficiales producidos al montar o desmontar el rotor.

Falla del aislamiento del devanado por sobrecarga, sobre elevación de temperatura, etc.

Rebobinado: examen de las laminaciones

Cuando se va a rebobinar un motor, el objetivo básico consiste en reproducir el funcionamiento original, por lo que es necesario partir de un núcleo que tenga las mismas características que cuando la máquina fue construida originalmente.

Si no se tiene la precaución de verificar el estado del núcleo antes de iniciar el rebobinado, puede encontrarse al terminar dicho trabajo que ocurren calentamientos locales en partes en que se ha perdido la resistencia interlaminar, lo cual podría estropear el más cuidadoso trabajo de rebobinado. Lo menos que podría pasar en cualquier caso es que la máquina operara con menor eficiencia debido al incremento de las pérdidas por corrientes parásitas, y podría también ocurrir disminución del flujo magnético si hubiera un daño que afectara considerablemente el volumen de hierro.

Cuando se dañan las laminaciones, por ejemplo por la falla a tierra en una bobina, la solución más correcta sería sustituir las laminaciones averiadas por piezas nuevas de idénticas características, lo cual no siempre es posible. La alternativa consiste en desensamblar el paquete de laminaciones, reaislar las láminas dañadas y rehacer el paquete acomodando las hojas de forma que las porciones faltantes queden uniformemente distribuidas en el paquete, a fin de evitar hasta donde sea posible que se produzcan calentamientos locales, y obtener así una distribución más homogénea del flujo magnético. Cuando no es factible la operación de desensamblar el paquete de laminaciones, en algunos talleres se “moldea” la parte faltante del núcleo con una mezcla de resina epóxica cargada con limaduras de hierro, lo cual si bien no constituye una solución completamente satisfactoria, puede aminorar el problema y permitir la puesta en operación del motor en un tiempo relativamente corto.

REVISIÓN DE LOS MOTORES DE CAPACITOR Y SUS CAPACITORES

Un análisis sistemático de los circuitos y componentes de estos populares motores, junto con ciertas pruebas sencillas, facilitan mucho el diagnóstico de averías. Cuando un motor con capacitor no arranca o funciona mal, no se debe necesariamente a que exista un devanado dañado, pues la falla podría estar en otros componentes, como los relevadores o interruptores y sus mecanismos, capacitores o auto transformadores averiados, conexiones flojas en los relevadores térmicos de sobrecarga integrados o bien, en rodamientos en malas condiciones en el motor o en la carga impulsada.

Consideraciones generales

En los motores con desperfectos deben hacerse pruebas sistemáticas a fin de localizar la dificultad con rapidez. En general, cuando un motor con capacitor está inmóvil, suele haber dos circuitos en paralelo en él, por lo que cuando se energiza el motor debe percibirse un zumbido; en caso contrario, primeramente debe comprobarse que los aparatos protectores o los interruptores de circuito derivado no estén abiertos. Entonces se conecta una lámpara de prueba entre las terminales de línea en el motor. Si la lámpara no se enciende, el circuito de alimentación está abierto; después de localizar y corregir tal condición, el motor debe funcionar bien. Si la lámpara de prueba se enciende pero el motor no produce el zumbido, la causa puede ser abertura o rotura de los conductores de línea dentro del motor, o un circuito abierto en los circuitos de arranque y de marcha. El sitio más probable de esa interrupción interna es un protector

térmico con los contactos abiertos debido a sobrecalentamiento o por arranque deficiente. Algunos protectores son de restablecimiento automático cuando se enfrían; otros son de restablecimiento manual. Otra causa de circuitos internos abiertos puede encontrarse en contactos o conexiones defectuosos en el protector térmico, lo cual se determina si la lámpara de prueba no se enciende al conectarla a las terminales.

Arranque incorrecto con carga

Si el motor, al ser energizado, produce el zumbido pero no arranca o lo hace de manera deficiente, el voltaje de alimentación puede estar bajo o, en el caso de un motor para doble voltaje, estar éste mal conectado, con sus devanados en serie en el voltaje más bajo. Obviamente, sólo en el arranque inicial deben sospecharse conexiones incorrectas. Si el voltaje de línea y las conexiones están correctos, debe desacoplarse el motor de !a máquina impulsada y hacerse funcionar sin carga. Si ahora arranca en forma normal, entonces el arranque incorrecto con carga puede deberse a 1) sobrecarga, 2) falla a tierra o cortocircuito en los devanados, 3) capacitor o auto transformador en malas condiciones, 0 4) circuito abierto en el capacitor de arranque en un motor para voltaje doble. Cuando el motor arranca en forma correcta en vacío pero no lo hace con carga, ello puede deberse a que los cojinetes estén demasiado gastados y haya rozamiento del rotor contra el núcleo del estator.

Si el rotor no tiene rozamiento contra dicho núcleo y el motor arranca bien sin carga, hay que observar su funcionamiento. Si se sobrecalienta en un tiempo muy corto hay que pararlo, debido a que probablemente los contactos de un relevador o del interruptor centrífugo para el arranque se quedaron cerrados (pegados, soldados). En este caso, el sobrecalentamiento cesará cuando se desconecte un conductor terminal del devanado de arranque, después de que el motor haya arrancado y alcanzado su velocidad normal. Para corregir tal falla hay que reemplazar el mecanismo de arranque averiado.

El sobrecalentamiento del auto transformador utilizado en algunos motores con capacitores y para doble voltaje puede deberse a un cortocircuito en cl capacitor, o bien a un corto o una falla a tierra en el auto transformador; con una de estas dos situaciones continuará el sobrecalentamiento después de desconectar el capacitor.

Prueba de los devanados

Si el motor se sobrecalienta cuando funciona sin carga y después de que se desconectó un conductor terminal del devanado de arranque, hay una fa(la a tierra o un cortocircuito en los devanados. Para probar si hay tal falla a tierra, pueden emplearse una lámpara de prueba para el voltaje de línea y un transformador de doble devanado con relación 1:1. Para probar si hay cortocircuito entre el devanado de trabajo o principal y el auxiliar del estator, hay que desconectarlos uno del otro y aplicar las puntas de prueba X y Y en cada extremo de ambos, por orden. Para probar si hay cortocircuito en un devanado principal se debe medir y comparar la resistencia óhmica (o a la CD) de secciones similares del devanado, lo cual es sencillo en un motor de doble voltaje. Si hay resistencias desiguales en secciones similares se deberá a un cortocircuito.

Un motor de doble voltaje con capacitor y auto transformador quizá no arrancará con carga, pero lo hará sin carga si el capacitor de arranque está en circuito abierto. En este caso es probable que se pueda mejorar el arranque si se puentea el capacitor con una lámpara o se le pone en cortocircuito con un trozo de conductor. Otros motores arrancarán en forma correcta cuando se encuentren sin carga sólo si se coloca en derivación (se puentea) el capacitor de arranque. En estos casos se mejorará el arranque si se desconecta el capacitor y sus conductores terminales se puentean con una lámpara adecuada. Un cortocircuito en un capacitor electrolítico se descubrirá a veces en virtud de la tapa desprendida por el aumento en la presión interna aunque disponga de una válvula de seguridad.

Apéndice

TIPOS DE MOTORES: DEFINICIONES

Motor: Máquina que convierte en energía mecánica cualquier otra forma de energía.

Motor asincrónico: Motor de corriente alterna cuya velocidad media no es proporcional a la frecuencia de la tensión aplicada.

Motor CA/CD: Motor que funciona con corriente directa o con corriente alterna indistintamente.

Motor compound: Motor de excitación mixta.

Motor compound diferencial: Motor diferencial de excitación mixta.

Motor con condensador: Motor monofásico de inducción con un arrollamiento principal conectado a la fuente de energía de CA y un arrollamiento auxiliar conectado en serie con un condensador a la misma fuente.

Motor con devanados en serie: Motor serie.

Motor con espira de sombra: Motor de inducción monofásico con uno o más cortocircuitados que sólo actúan sobre una parte del circuito magnético. El devanado auxiliar suele ser encastrado en la cara del polo. .

Motor con inversión de marcha: Motor cuyo sentido de giro puede invertirse mientras éste se halla girando a plena velocidad. El motor se parará, invertirá su sentido de giro y alcanzará la velocidad de régimen en el nuevo sentido de giro.

Motor-convertidor: Motor de inducción y convertidor síncrono cuyos respectivos motores se hallan montados en et mismo eje y cuyos devanados del rotor se hallan conectados en serie. El convertidor funciona sincrónicamente a una velocidad igual a la suma de los números de polos de las dos máquinas.

Motor de arranque: Motor eléctrico que engrana con e1 motor principal para el arranque.

Motor de arranque por condensador: Motor con condensador en el que dicho condensador se conecta en el circuito sólo durante el periodo de arranque. El condensador y su devanado auxiliar se desconectan automáticamente después del arranque cuando el motor alcanza cierta velocidad.

Motor de arranque por resistencia: Motor de fase partida con resistencia conectada en serie con el elemento auxiliar. El circuito auxiliar se abre cuando el motor alcanza cierta velocidad.

Motor de arrastre: Motor que suministra la potencia para accionar los mecanismos de exploración o registro. La velocidad se controla mediante un motor síncrono.

Motor de avance gradual: Motor paso a paso.

Motor de avance magnético: Motor paso a paso.

Motor de bloque giratorio: Cualquier de los varios motores que combinan el movimiento alternativo del pistón con el movimiento giratorio de todo el bloque del motor.

Motor de colector: Motor eléctrico con colector.

Motor de copa: Motor de inducción que posee un rotor en forma de copa y en cuyo interior hay un núcleo magnético fijo.

Motor de corriente alterna (CA): Mecanismo que convierte la energía eléctrica de corriente alterna en energía mecánica al utilizar las fuerzas de los campos magnéticos producidos por el flujo de corriente a través de los conductores.

Motor de corriente directa (CD): Motor eléctrico en el que la tensión aplicada es directa. Las máquinas de corriente directa son reversibles; pueden utilizarse como generadores o como motores.

Motor de excitación mixta: Motor de corriente directa con dos arrollamientos de campos separados conectados uno en paralelo y el otro en serie con el circuito del inducido.

Motor de fase partida: Motor monofásico de inducción con un devanado auxiliar conectado en paralelo con el devanado principal, pero desplazado en posición magnética de éste a fin de crear el campo magnético giratorio p ara el arranque. A cierta velocidad del motor el circuito auxiliar del motor se abre.

Motor de inducción: Motor de corriente alterna en que un devanado primario en un miembro se halla conectado a la fuente de potencia, y el devanado secundario en el otro miembro sólo es recorrido por la corriente inducida por el campo magnético del primario.

Motor de inducción de arranque por repulsión: Motor de corriente alterna que arranca como motor de repulsión. A cierta velocidad cl colector se cortocircuita y e( devanado, en forma de jaula de ardilla, actúa como el dc un motor de inducción.

Motor de inducción-repulsión: Motor de repulsión que posee, además del suyo. un arrollamiento en jaula de ardilla en el rotor.

Motor de jaula de ardilla: Motor de inducción cuyo circuito secundario es un devanado de jaula de ardilla situado en ranuras en cl núcleo de hierro.

Motor de potencia fraccionaria: Motar de armazón menor que la de un motor de construcción abierta y potencia nominal menor que 745,7 Watts a 1,800 rpm en régimen permanente.

Motor de reacción: Motor síncrono con rotor de polos salientes, sin arrollamientos ni imanes permanentes.

Motor de reloj: Motor de temporación.

Motor de reductancia: Motor síncrono de construcción similar a la de un motor de inducción en el que el circuito secundario posee polos salientes sin excitación de corriente directa. Trabaja a velocidad síncrona.

Motor de repulsión: Motor de corriente alterna cuyos devanados del estator se hallan conectados a la fuente de alimentación de corriente alterna y cuyos devanados del rotor se hallan conectados al colector. Las escobillas del colector en cortocircuito producen el campo magnético rotativo necesario para el arranque.

Motor de temporación: Motor conectado a una red de corriente alterna de sincrónico con la frecuencia de ésta. Se usa en mecanismos de temporación y de reloj.

Motor diferencial de excitación mixta: Motor de corriente directa cuya velocidad se puede mantener constante o puede ser ajustada para que aumente con la carga.

Motor eléctrico: Motor en el que la energía mecánica se obtiene utilizando las fuerzas producidas por campos magnéticos sobre conductores que transportan corriente eléctrica.

Motor en paralelo: Motor de corriente continua cuyo circuito inductor y el del inducido se hallan conectados en paralelo.

Motor paso a paso: Motor que rota con movimientos angulares cortos y uniformes cuyas amplitudes usuales son de 30, 45, 90°. También se denomina motor de avance magnético, motor de avance gradual y/o servomotor paso a paso.

Motor paso a paso de reductancia variable: Motor paso a paso con un motor de hierro dulce y con una disposición de polos tal que no pueden alinearse simultáneamente con todos los polos del estator.

Motor Permasyn: Motor síncrono con imanes permanentes insertados en el rotor de jaula de ardilla necesarios en un campo equivalente de corriente directa.

Motor reversible: Motor cuyo sentido de giro se puede invertir mediante un conmutador. Éste varías las conexiones del motor cuando se halla parado.

Motor serie: Motor de colector con devanados de excitación e inducido en serie. Posee un elevado par de arranque, un incremento de la velocidad con la carga y velocidad en vacío excesivamente elevada.

Motor sincrónico: Motor de corriente alterna cuya velocidad de rotación es proporcional a la frecuencia de la tensión aplicada.

Motor sincrónico de arranque automático: Motor sincrónico provisto de un arrollamiento de jaula de ardilla que permite su arranque como un motor de inducción.

Motor sincrónico de histéresis: Motor sincrónico sin polos salientes y sin excitación de corriente directa que utiliza la histéresis y las pérdidas por corrientes parásitas inducidas en el rotor de acero con el objetivo de producir un par resistente de rotor.

Motor universal: Motor que puede funcionar a la misma velocidad y con la misma salida de corriente directa que en corriente alterna monofásica.

REPARACIÓN DE RADIOS

ANÁLISIS DE DEFECTOS EN LA SECCIÓN DE AUDIOFRECUENCIA DE UN RECEPTOR DE RADIO

Defectos de los componentes

Componentes abiertos. Ejemplos de este tipo de avería son los transistores con electrodos abiertos en que la conexión entre cualquiera de ellos y su terminal correspondiente está abierta; un resistor en que el terminal está separado del cuerpo o un resistor en que la rotura es interna y por consiguiente la medida de resistencia infinita (abiertos); una bobina o un transformador cuyos arrollamientos están rotos en algún punto y las mediciones que acusan discontinuidad entre los terminales; un condensador en que un terminal está separado del material de la placa, ya sea exterior o interiormente, en el punto de conexión; conexiones abiertas (hilo) entre los componentes; bobina móvil abierta en un altavoz, o una discontinuidad en el cableado o conjunto de conexiones del circuito.

Componentes en cortocircuito y con fugas. Estos miden resistencia nula o próxima a cero, cuando normalmente su resistencia es más alta. Son ejemplo los condensadores, bobinas, arrollamientos de transformador en cortocircuito, u otros elementos del transistor. También se incluyen en esta categoría los componentes cuyos conectores pueden estar cortocircuitados o tocar a otros conductores de componentes, o cualquier superficie conductora tal como el chasis, los botes de f.i., etcétera. En algunos casos un componente puede no estar completamente en cortocircuito, pero puede presentar un camino de fuga que impide el funcionamiento normal, como, por ejemplo, un condensador con fugas o un arrollamiento de transformador parcialmente en cortocircuito. La fuga excesiva dentro de un transistor es otro ejemplo de este tipo de defecto.

Componentes con valor alterado. Son ejemplo los resistores y los condensadores.

Componentes deteriorados mecánicamente. Son ejemplos los altavoces rotos, las formas de bobina rotas, controles o mandos con ejes rotos y zócalo de transistor rotos.

Consecuencia de los defectos de los componentes sobre el funcionamiento del amplificador audio

Componentes abiertos. Si un componente está abierto en un circuito de amplificador audio, el resultado puede ser la pérdida absoluta de sonido, la reducción del volumen de sonido, la distorsión de éste o el aumento de volumen de sonido. El efecto real depende del componente y de su posición en el circuito.

El amplificador de dos etapas consiste en caminos de c.c. y c.a. (ver la figura). La corriente continua está restringida al circuito base-emisor, al circuito colector-emisor y a las redes resistivas que forman los divisores de tensión de polarización de base. La corriente alterna (señal) circula en los caminos de c.c. y en los componentes de acoplo de c.a. entre la entrada y la salida (altavoz).

Si los caminos de c.c. están abiertos, la corriente de señal también resultará afectada en el circuito y puede dejar de circular. Por ejemplo, si el conductor del colector de Q4 (a la base de Q2) estuviese abierto, la corriente de colector dejaría de circular en Q4. Q5 tendría ahora polarización 0 V y no habría corriente en él. No oiría sonido en el altavoz. Si el conductor interior de emisor de Q, estuviese abierto, dejaría de circular la corriente de señal y la c.c. de ambos amplificadores. Si el emisor de Q5 estuviese abierto, la corriente continua y la c.a. en Q5 no existirían.

No en todas las circunstancias una interrupción en el camino de c.c. hace que no haya corriente de señal. Por ejemplo, si R8 en el circuito de polarización de base de Q4 estuviese abierto, la corriente continua dejaría de circular en Q4 en ausencia de señal de entrada. Sin embargo, la rectificación tendría lugar si fuese aplicada a la entrada de Q4 una señal audio de amplitud suficientemente alta. En el altavoz se oiría un sonido débil y distorsionado. Por el contrario, una interrupción completa en el camino de c.c. de cualquiera de los circuitos de colector, emisor o base de Q4 o Q5 haría que no hubiese corriente alterna (señal) y tampoco habría sonido.

Análogamente, si los componentes de acoplo de c.a. están abiertos, el sonido cesará, aunque puede no ser afectado el circuito de c.c. Por ejemplo, si C13, condensador de entrada en la base de Q4, está abierto, la señal audio no pasará por él. Pero los caminos de c.c. no resultarán apreciablemente afectados para Q4 y Q5 y las tensiones de c.c. en los electrodos de Q4 y Q5 darán lecturas casi normales. Además, si el secundario del transformador de salida T3 estuviese abierto, no funcionaría el altavoz, pero las mediciones de c.c. en Q4 y Q5 serían normales. En cambio, una interrupción en el arrollamiento primario de T3 impediría que hubiese sonido y también afectaría a las tensiones de Q4 y Q5.

C16 está destinado a filtrar los residuos de f.i. contenidos en la señal audio después de la detección. Un C16 abierto puede ser causa de que el receptor dé silbido. Ordinariamente éste no es un efecto apreciable. C21 provee alta atenuación de audiofrecuencia y, por consiguiente, tiene el efecto de reforzar el circuito de base. Un C21 abierto puede dar lugar a un sonido de tono más alto. Cu es un desacoplo de audio en el circuito de emisor de Q4. Un C15 dará lugar a la degeneración de señal audio en Q4 y por consiguiente a que el volumen sea más bajo.

Componentes en cortocircuito. Los componentes en cortocircuito pueden ser causa de que el amplificador quede completamente inactivo, o a un aumento o disminución del volumen de sonido, o a sonido distorsionado, dependiendo del componente y de su posición en el circuito. El condensador C16 está en el circuito de colector de Q4. Si C16 está en cortocircuito, desaparecerá el sonido. Luego estudiaremos la razón. También un C21 en cortocircuito enmudecerá al receptor.

Componentes mecánicamente deteriorado: y componentes defectuosos

Los componentes mecánicamente deteriorados producen una pérdida completa de sonido o sonido distorsionado. Por ejemplo, un cono de altavoz rasgado produce ordinariamente un sonido distorsionado. Un resistor roto puede abrir los caminos de c.c. y de señal, dependiendo de su posición en el circuito.

Los transistores deteriorados o deficientes pueden también perturbar el funcionamiento del circuito y conducir a la pérdida completa de sonido o a que éste sea débil y distorsionado.

Efectos de los componentes defectuosos sobre las lecturas de tensión

Las lecturas de tensión pueden servir para saber si los circuitos con transistor funcionan o no correctamente. A este fin vamos a analizar las tensiones obtenidas introduciendo perturbaciones en un amplificador experimental con transistor.

Resistor de colector abierto. Los efectos de un resistor abierto en el circuito de colector son casi obvios. Hay realmente 0 voltios en el colector y en el emisor, ya que la tensión de batería no llega al colector. Si el transistor estuviese completamente eliminado del circuito, la tensión en la conexión de base sería aproximadamente 1,17 voltios a causa de la acción del divisor constituido por R1 y R2.

Con el transistor en el circuito, se miden 0,29 voltio. La diferencia está motivada porque la sección emisor-base de Q2 actúa como un diodo con una resistencia de 720 ohmios aproximadamente. Ahora tenemos un divisor de tensión en la base consistente en la combinación paralelo de 3,300 ohmios y 940 (R4 + 720) en serie con 22,000 ohmios (R2). El resultado de la acción de este divisor es la lectura de 0,29 voltio. Una disposición de circuito diferente, o valores diferentes de R1, R2 y R3, podrían dar por resultado lecturas diferentes en la base y en el emisor. Sin embargo, la tensión en el colector seguiría siendo casi nula en condiciones de un componente abierto en el circuito exterior de colector.

Base abierta. Una interrupción en el circuito exterior desde la unión de R, y R, hasta la base impide la polarización directa de emisor a base. No habrá corriente de colector. La tensión medida en el emisor es por consiguiente 0, y en el colector será 9 voltios (toda la tensión de la batería). La tensión de base es efectivamente 0, pero en la unión de R1 y R2 la tensión será aproximadamente 1,17 voltios.

Emisor abierto. Con una interrupción en el circuito de emisor, por ejemplo R4 abierto, tampoco hay corriente de colector. De aquí que no haya caída IR en R3 y que Vc sea 9 voltios. Debido al divisor constituido por R1 y R2, la tensión en la base, Ve, mide 1,16 voltios. Lo previsible es que VE sea 0. Cuando el voltímetro está conectado entre emisor y masa, la resistencia de entrada del medidor completa, el circuito de emisor, y la lectura de tensión, en este caso 1,2 voltios, es igual aproximadamente a la tensión de base.

La causa de que el funcionamiento del circuito sea incorrecto es que las tensiones VE y VB están cambiadas. Además, el hecho de que Vc sea 9 voltios, potencial de la batería, indica que no hay corriente de colector, suponiendo que no haya un cortocircuito entre el colector y la batería.

Cortocircuito colector-emisor. Las tensiones medidas VE y Vc son las mismas, en este caso 6 voltios, a causa del divisor constituido por R3 y R4. La tensión medida en la base, 1,13 voltios, es debida al divisor formado por R1 y R2.

Cortocircuito base-emisor. La polarización directa emisor-base está suprimida y, por consiguiente, no hay corriente de colector. De acuerdo con esto, Vc es 9 voltios. VE y VB miden cada uno 0,07 voltio a masa a causa del divisor constituido por la combinación paralelo de R1 y R2, en serie con R2.

Base cortocircuitada a masa (o C1 en cortacircuito). Está suprimida la polarización directa emisor-base. Por consiguiente, no hay corriente de colector, por lo que Vc es 9 voltios, y VE y VB son 0 voltio.

Emisor cortocircuitado a masa. El cortocircuito del resistor R4 de estabilización de polarización aumenta la polarización directa emisor-base en 0,05 voltio, de acuerdo con la medición, por lo que la corriente de colector resulta aumentada. De aquí que Vc disminuya ligeramente hasta 8,5 voltios. VE es evidentemente 0. El cambio en la tensión medida en la base de 0,76 a 0,31 voltio tiene por consecuencia la disminución de la resistencia REB emisor base (diodo) y de la acción del divisor constituido por la combinación paralelo de REB y 3.300 ohmios, en serie con 22.000 ohmios.

Colector cortocircuitada a masa (o C, en cortocircuito). A consecuencia de esta condición no circulará corriente de colector. Vc y VE serán ambas cero. VB mide 0,22 voltio a causa del divisor en el circuito de base constituido por la combinación paralelo de (REB + 220) ohmios y 3.300 ohmios en serie con 22.000 ohmios.

En esta discusión hemos empleado un transistor NPN con fuente de tensión positiva. Si se hubiese utilizado un transistor PNP y una fuente de tensión negativa, los resultados medidos hubiesen sido diferentes, pero hubiéramos llegado a análogas conclusiones en lo que concierne a las tensiones medidas. De la discusión podemos sacar la conclusión de que si las tensiones medidas desde los electrodos del transistor a masa difieren acusadamente de las tensiones nominales establecidas por el fabricante, esto indica una anomalía o avería en el transistor o en su circuito exterior. La interpretación correcta de las lecturas puede indicar la naturaleza del defecto. Los transistores y sus componentes asociados pueden resultar deteriorados durante las mediciones de tensión. Las verificaciones de tensión deben realizarse, pues, muy cuidadosamente, evitando provocar cortocircuitos accidentales con las puntas de prueba entre los electrodos del transistor y los componentes del circuito.

REPARACIÓN DE LA SECCIÓN AUDIO SE UN RECEPTOR DE RADIO

Procedimiento general de reparación

La reparación eficiente de un receptor de radio requiere seguir un procedimiento lógico y sistemático. El procedimiento se basa en el supuesto de que existe precisamente un defecto en el receptor que es causa de la avería. El técnico intenta luego localizar el defecto de la manera más sencilla y rápida. Cuando ha sido encontrada y corregida la avería, el funcionamiento del receptor debe ser normal. De lo contrario, el técnico debe buscar una segunda causa posible de anomalía; luego, si es necesario, una tercera, etc. Los pasos en un procedimiento lógico de reparación del receptor son :

Pasos preliminares:

1. Escuchar cómo funciona el receptor. Los síntomas y la experiencia adquirida anteriormente puede conducir a un diagnóstico rápido.

2. Inspeccionar el receptor en cuanto a los defectos obvios, tales como resistores quemados, conexiones rotas, piezas o componentes rotos, placa de circuito impreso rota o agrietada y piezas recalentadas. Los resistores y los transformadores quemados tienen un olor característico. Determinar la causa de deterioro del componente defectuoso así localizado, antes de reemplazarlo.

3. Al llegar a este punto es aconsejable estudiar el esquema del receptor, si aún no ha sido encontrada la avería.

4. Medir la tensión de alimentación y la corriente del receptor bajo carga, es decir, con el interruptor del receptor cerrado. La causa más frecuente de anomalías en el receptor de transistor es la debilidad o agotamiento de las baterías o pilas. Ordinariamente éstas se consideran aceptables cuando la tensión entre sus terminales estando “cargadas” no disminuye más del 10 % de la tensión en circuito abierto, y las pilas o baterías de mercurio hasta el 5 %. En receptores que funcionan conectados a la línea de c.a., las tensiones de alimentación deben ser casi las mismas que las nominales.

Verificaciones en los puntas de ensayo para localizar la etapa defectuosa. Dependiendo de la naturaleza de la avería, procede efectuar las verificaciones en determinados puntos de ensayo. La finalidad de estas verificaciones es aislar o localizar, si es posible, la avería en una determinada etapa.

Localización del componente defectuoso. Una vez que la avería ha sido localizada en una determinada etapa, se efectuarán verificaciones de tensión en esta etapa y luego se comparan los resultados con los valores nominales del fabricante. Estas especificaciones suelen estar contenidas,~ en el manual de servicio del receptor en particular. Si wo dispone de ellas, el técnico debe ser capaz de determinar los valores aproximados por el examen del circuito. Las diferencias entre los valores medios y los nominales o especificados deben ser analizadas para determinar el componente que es causa de la avería. Luego puede ser probado el componente defectuoso o puede ser sustituido por otro en buen estado para comprobar que el análisis es correcto.

Corrección del defecto. El componente de recambio o sustitución debe satisfacer las especificaciones eléctricas y físicas del componente original. Debe quedar en la misma posición que el original y la disposición de los conductores también debe ser la misma.

Mantenimiento preventivo adicional. Después de corregido el defecto que ha sido motivo de la reparación, el técnico debe corregir cualquier otro pequeño defecto tal como el de lamparitas piloto quemadas, resistores sobrecargados, malas uniones de soldadura, etc., que haya observado durante la reparación del receptor.

Procedimientos de reparación para los amplificadores audio

NOTA: En este procedimiento y en los que siguen, se supone que la batería o la fuente de tensión de c.a. han sido ya probadas bajo carga.

Amplificador inerte o ineficaz. Si se sospecha que la causa de que un receptor no funcione es la sección audio, es fácil determinar si la avería está en el amplificador audio. La técnica de reparación utilizada le llama “sustitución de señal”. En el extremo superior del control dé volumen se inyecta en el circuito una señal audio de bajo nivel (la salida de un oscilador audio u otra fuente de tensión de audiofrecuencia). Si los amplificadores audio están funcionando, la señal será amplificada y se oirá en el altavoz. Si los amplificadores audio están defectuosos, la señal no se oirá. El control de volumen debe estar ajustado para máximo sonido.

Con referencia a los amplificadores audio de la figura , si la prueba inicial por sustitución de señal indica que hay avería en la sección audio, es posible localizarla en Q5, Q6 o Q7 y Q8, por el método de substitución de señal. La señal audio, que fue al principio aplicada al extremo superior del control de volumen, es inyectada en la base de Q,. Si ahora se oye sonido, la avería está en el circuito, antes de Q5. Un control de volumen abierto o en cortocircuito, un condensador C9 o C10 en cortocircuito, o un condensador C12 abierto impedirá que la señal audio llegue a la base de Q5.

Si todavía no hay sonido con una señal audio en la base de Q5, se inyecta la señal en el colector de Q5. Si ahora hay sonido, la avería está en el circuito de Q5. Si aún no hay sonido, se aplica la señal audio a la base de Q6. Si ahora se oye sonido, es que C14 está abierto. Si no hay sonido, lo probable es que la avería esté después de C14. Por un proceso análogo, se inyecta la señal audio progresivamente en el colector de Q6, las bases de Q7 y Q8. los colectores de Q7 y Q8 y, finalmente, entre los terminales del altavoz. La avería quedará localizada en el circuito en el punto de ensayo que precede inmediatamente al punto de ensayo en que se oyó el sonido. Una vez que ha sido localizada la avería en una etapa, la verificación de tensiones en ésta ayudará a determinar la causa de la avería.

Amplificador que produce sonido débil o distorsionado. Baterías débiles o tensiones de alimentación bajas son una causa frecuente de sonido distorsionado en un receptor con transistores. Si la fuente de tensión es normal y se sospecha que la avería está en los amplificadores audio, ordinariamente se localiza la avería por una técnica que combina la sustitución de señal y el seguimiento de ésta. El procedimiento dinámico consiste en inyectar una onda senoidal de audio de bajo nivel entre los extremos del control de volumen (sustitución de señal) y seguir el progreso de la señal a través de los amplificadores con un osciloscopio (seguimiento de señal). Es conveniente conocer el nivel de la señal de entrada que no sobrecargaría a un amplificador análogo funcionando normalmente. La salida del generador de señal audio se mantiene luego inmediatamente debajo de este nivel. Con referencia a la figura, primero se observa la señal entre los extremos del control de volumen. Si es una onda senoidal no distorsionada, lo normal es que haya una forma de onda no distorsionada en cada etapa que funciona correctamente. Luego se observa sucesivamente la forma de onda en las bases y colectores de Q5, Q6, Q7 y Q8 y entre los extremos de la bobina móvil del altavoz. La avería quedará localizada en la etapa o en las etapas siguientes en que primero aparezca la distorsión. Las etapas siguientes pueden estar también implicadas, ya que hay interacción entre las diversas etapas de un amplificador. Si una forma de onda es normal hasta llegar a la bobina móvil del altavoz, el defecto estará en éste. Las verificaciones de tensión efectuadas en el circuito o circuitos sospechosos indicarán cuál es la causa de la avería.

ANÁLISIS DE DEFECTOS EN LA SECCIÓN DE ENTRADA Y EN LAS ETAPAS F.I. Y DETECTOR DE UN RECEPTOR DE RADIO

Defectos de los componentes y sus efectos sobre el funcionamiento del receptor

La clasificación de los defectos de los componentes en la sección audio de un receptor de radio se aplica igualmente a las otras etapas. Así el técnico puede encontrar componentes abiertos en las etapas de r.f., f.i. y detector; componentes en cortocircuito; componentes de valor cambiado y componentes con fugas; asimismo puede encontrar componentes deteriorados físicamente y transistores defectuosos.

Se encuentran los siguientes componentes en las etapas de r.f., f.i. y detector: el condensador de sintonía, la bobina de oscilador, la bobina de antena y los transformadores de f.i.

Condensador de sintonía. Este condensador se compone ordinariamente de dos o tres condensadores variables acoplados mecánicamente sobre un eje común. Las placas de rotor están conectadas eléctricamente al cuerpo o bastidor del condensador, y cada una de las secciones de los estatores está aislada de las otras y del bastidor. También hay pequeños trimers de mica ajustables montados sobre cada sección del condensador.

A causa de su construcción mecánica, las placas del condensador de sintonía se cortocircuitan fácilmente. Esto puede ser debido a un manejo incorrecto, cuando las placas son accidentalmente empujadas contra las otras, o a acumulación de partículas de polvo entre ellas. La prueba con el ohmiómetro ayudará a descubrir esta condición. Naturalmente, las bobinas de r.f. y oscilador, respectivamente, deben ser desconectadas del condensador cuando se prueba éste para no hacer deducciones erróneas. Algunas veces es posible descubrir por el sonido que hay placas que rozan contra las otras cuando se gira el eje. Esto indica un condensador en cortocircuito.

Los condensadores de sintonía pueden establecer cortocircuito en un punto, en varios, o en todo su recorrido. También la prueba del ohmiómetro revelará cualquiera de estas condiciones. En el funcionamiento normal de un receptor, los puntos ruidosos o inertes en el margen de sintonía pueden indicar la existencia de cortocircuitos en el condensador de sintonía. El aislamiento de mica de los condensadores trimer puede estar perforado y causar los efectos de una sección en cortocircuito en todo el margen de sintonía.

Las placas de los condensadores manejados incorrectamente se deforman y pueden ser causa de mal seguimiento de las frecuencias.

Refiriéndonos al esquema de la figura de las etapas en cuestión, es evidente que si una de las secciones C1 o C3 del condensador de sintonía están en cortocircuito, será imposible captar una estación. Sin embargo, el receptor no estará completamente inerte, ya que se podrá oír un zumbido o ruido originado en las etapas audio o de f.i.

Bobina de oscilador. El primario o el secundario de la bobina de oscilador con 5 terminales pueden estar abiertos, interiormente o en el punto de conexión de los terminales. Las bobinas abiertas suelen ser, más a menudo, causa de avería que las bobinas con espiras en cortocircuito o las bobinas completamente cortadas. Una bobina abierta se puede probar fácilmente con un ohmiómetro. Las bobinas parcialmente en cortocircuito no son fácilmente detectables. Una bobina abierta impedirá la recepción. Sin embargo, lo mismo que en el caso de un condensador de sintonía en cortocircuito, en el altavoz se oirá ruido o zumbido.

Las bobinas parcialmente en cortocircuito pueden causar diversidad de efectos, desde el absoluto silenciamiento del receptor hasta el cubrimiento de sólo una parte de la banda, o que no haya seguimiento de frecuencias. Sin embargo, este tipo de defecto es raro.

Bobina de antena. Una bobina de antena abierta o en cortocircuito puede impedir o dificultar la recepción.

Transformadores de f.i. Los transformadores de f.i. de entrada (T1) y salida (T2) pueden tener arrollamientos abiertos, y harán inoperante al receptor. También puede estar un arrollamiento cortocircuitado interiormente. Asimismo se pueden producir cortocircuitos entre los arrollamientos. La señal de f.i. no será acoplada por un transformador de f.i. en cortocircuito, y por consiguiente el receptor no funcionará.

Defectos diversos (circuito abierto). Lo mismo que en el caso de los amplificadores audio, una interrupción en el camino de c.c. o de la señal de c.a. impedirá la recepción, un emisor, una base o un colector abiertos interrumpirán la corriente de señal. Análogamente, resistores R1, R2, R3, R4, R5, R63, R7 R13 y R20 abiertos en el extremo vivo o superior enmudecerán normalmente al receptor, es decir, será imposible oír una estación. Un resistor R3 o R12 abierto producirá un sonido intenso distorsionado, ya que suprimirá la polarización de c.a.v. y afectará a las tensiones de Q1 y Q2 y por consiguiente a su modo de funcionamiento. Condensadores C1, C3, C5, C7 y C8 abiertos enmudecerán al receptor.

Condensadores C10, C14 y C18 abiertos serán también causa de que el sonido sea débil o de que falte en absoluto. Un condensador de desacoplo C9 de c.a.v. puede causar el aumento de intensidad de sonido, ruido de “canoa” (motorboating) o un ruido más intenso. Un condensador de neutralización C17 abierto puede ser causa de regeneración en Q3, amplificador de f.i., que se evidenciará por el silbido en él receptor. El primario o el secundario abiertos en T1 o T2 será causa de que el receptor no funcione.

Diversos defectos (cortocircuitos). Es más probable encontrar cortocircuitos en los condensadores que en los resistores. El efecto de un condensador en cortocircuito dependerá de su posición en el circuito. En el caso del receptor experimental, cualquiera de los siguientes condensadores hará que el receptor no funcione: C1 a C12, C14, C18 o C20. Si C17 está en cortocircuito, será imposible oír una estación, aunque el receptor puede producir muchos ruidos.

REPARACIÓN DE LA SECCIÓN DE ENTRADA Y DE LAS ETAPAS F.I. Y DETECTOR EN UN RECEPTOR DE RADIO

Procedimiento general de reparación

Inicialmente:

1. Operaciones preliminares.

2. Verificaciones en los puntos de ensayo para localizar la etapa defectuosa.

3. Verificaciones para localizar el componente defectuoso.

4. Corregir el defecto.

5. Mantenimiento preventivo.

Procedimiento de reparación para las etapas de r.f., f.i. y detector; sustitución de señal

En la reparación de un receptor de radio defectuoso, después de efectuadas

las verificaciones o pruebas preliminares, es conveniente determinar cuál de las tres secciones principales del receptor está defectuosa. Estas tres secciones son (1) la fuente de alimentación, (2) la sección audio y (3) la sección de r.f., f.i. y detector.

Si una verificación de tensión muestra que la fuente de alimentación funciona normalmente y una prueba de las etapas audio indica que funcionan correctamente, es indudable que la avería está en la sección de r.f., f.i. y detector. Un procedimiento recomendado consiste en localizar la avería en una de las etapas de esta sección.

Cuando se ha localizado o aislado la etapa, se procede a localizar el componente defectuoso mediante verificaciones de tensión, resistencia y pruebas de substitución.

Un método más rápido para localizar la avería en una determinada etapa, consiste en el empleo de un generador de señal en un proceso de substitución de señal. Se inyecta una señal desde el generador (análoga a la que se supone que habría de pasar por un punto determinado del receptor) en el receptor en una serie de puntos de ensayo y se anotan los efectos. Se verifica cada una de las etapas, empezando por el detector y retrocediendo hacia la etapa de r.f. Se alcanzará un punto en que no llega la señal o en que los resultados son anormales. Luego se busca la avería entre éste y el último punto de ensayo en que las indicaciones han sido normales.

Para explicar el procedimiento utilizamos el esquema de las etapas de detector, mezclador, f.i. y detector del receptor experimental. Si el receptor está defectuoso y se ha comprobado que las etapas audio y la fuente de alimentación funcionan normalmente, la avería tiene que estar en los circuitos de D1, Q3, Q2 o Q1.

Primero se prueba la etapa de detector D1. Se inyecta una señal f.i. de AM (455 Khz. en este caso) entre los terminales del condensador de 0,01 F incorporado en el circuito de colector de Q3. Se conecta un medidor de c.a. o un medidor de salida (alcance 0-3 voltios) entre los extremos de la bobina móvil del altavoz. El medidor indicará si llega allí la señal y dará lectura de la diferencia de niveles de la señal en la entrada y en la salida de cada etapa. En lugar de un medidor se puede emplear el altavoz como indicador. El tono de modulación se debe oír claramente en el altavoz si el generador de señal da suficiente salida de señal. Un generador capaz de suministrar una salida de 0,3 voltio producirá una indicación adecuada en este punto de ensayo del receptor experimental. Si el medidor da la indicación o si se oye el tono, se puede concluir que el detector y el transformador de f.i. T2 están bien. De lo contrario se puede deducir que la avería está en D1 o en el circuito de colector de Q3.

Si la primera prueba no da indicación de avería, se inyecta en el circuito de base de Q3, amplificador de f.i., la salida AM del generador de señal en la frecuencia intermedia. En este punto se requiere un nivel más bajo de señal a causa de la ganancia de Q3, en funcionamiento normal. Si la señal no Ilega, se investiga el circuito de Q3.

Si Ilega la señal f.i. desde la base de Q3 y el paso tiene ganancia, la avería debe estar en el oscilador (Q2), en el mezclador (Q1) o en sus circuitos asociados.

Se inyecta en la base de Q1 la salida AM del generador de señal, todavía ajustado en 455 Khz. Si Q, funciona normalmente, se debe oír el tono de modulación en el altavoz. Si se oye el tono (o si el medidor da lectura de señal), se puede inferir que el mezclador Q1, el amplificador f.i. Q3, el detector D1 y sus circuitos asociados funcionan normalmente, y que la avería debe estar en el oscilador Q2 y su circuito asociado, o en el circuito de antena (incluyendo el condensador variable de sintonía).

Una sencilla prueba determinará si la etapa osciladora es inoperante. El generador de señal se utiliza como sustituto del oscilador local. Esta técnica requiere inyectar en el terminal 4, extremo superior de la bobina del oscilador, una señal no modulada del generador r.f. Se ajusta el condensador de sintonía en una posición

en que se oiga normalmente la estación. Luego se varía lentamente la frecuencia del generador r.f. en el margen de frecuencias de 1 a 2,1 Mhz. Este es el margen aproximado de frecuencias del oscilador local. Si en algún punto de este margen se oye una estación de radiodifusión, se puede sacar la conclusión de que el defecto está en el oscilador local.

El método de sustitución de señal nos ha servido para localizar la etapa defectuosa. Las mediciones en esta etapa nos revelarán ahora cuál es el defecto.

REPARACIÓN DE LOS RECEPTORES DE FM

Localización de averías en el receptor de FM

Procedimiento general de reparación. Las verificaciones o pruebas a efectuar, en el orden indicado, son las siguientes :

1. Pruebas preliminares.

Determinación de la avería.

Escuchar para observar el funcionamiento del receptor. Los síntomas pueden conducir a un diagnóstico rápido.

Inspeccionar visualmente los defectos obvios.

Medir la tensión c.c. (con batería o fuente de alimentación) bajo carga.

Probar los transistores o tubos sospechosos.

Estudiar el circuito del receptor y la colocación de los componentes.

2. Hacer las verificaciones en los puntos de ensayo para localizar la etapa defectuosa.

3. Hacer las verificaciones para localizar los componentes defectuosos.

4. Corregir los defectos.

5. Mantenimiento preventivo.

Los métodos y técnicas de reparación empleados en los receptores de AM se aplican también a los de FM. En efecto, el técnico debe determinar qué etapa o etapas están defectuosas por el método de medición de tensión en los puntos de ensayo, seguimiento de señal y sustitución de señal. Una vez localizada la etapa defectuosa se efectúan las mismas verificaciones que en la reparación de receptores de AM para encontrar el componente defectuoso.

Técnicas de reparación privativas de la modulación de frecuencia. Los métodos de prueba de la fuente de alimentación y de los amplificadores de audiofrecuencia son los mismos que en el receptor de AM. Una vez descartadas estas etapas como fuente posible de avería, el defecto debe estar evidentemente en el detector de FM, en los amplificadores de f.i., en el mezclador, oscilador o amplificador de r.f. A menudo la avería se puede hallar por la verificación sistemática de tensiones de estas etapas. Si éstas verificaciones no revelan la causa de la avería, se puede emplear una fuente exterior de señal para aplicar el método de sustitución de señal.

1. Reparación del detector de FM. Un método dinámico de ensayo del detector de FM consiste en inyectar una señal de onda continua entre los extremos del primario del detector, variar la frecuencia de la señal a ambos lados de la frecuencia portadora intermedia y medir la salida del detector con un voltímetro electrónico. Este proceso es el mismo que el descrito en «Procedimiento» en la Práctica 25. Si la salida del detector es cero en la frecuencia intermedia y luego varía normalmente a cada lado de 0 voltio cuando se varía la frecuencia del generador 100 Khz. a cada lado de la frecuencia intermedia, se puede inferir que el detector funciona normalmente.

También se puede efectuar una verificación satisfactoria utilizando un generador de señal AM sin voltímetro electrónico. Se inyecta la señal, con máxima salida, entre los extremos del primario del transformador de detector. Entonces, cuando se varía la frecuencia del generador 100 Khz. a cada lado de la frecuencia intermedia, si la etapa funciona correctamente el nivel de sonido será mínimo en la frecuencia intermedia y aumentará a medida que aumente la desviación, hasta aproximadamente 100 Khz., a cada lado de la frecuencia intermedia. Otra manera de comprobar esto es observar que, cuando se aumenta la frecuencia del generador desde 100 Khz. por debajo de la frecuencia portadora intermedia hasta la portadora de f.i. y luego hasta una frecuencia 100 Khz. más alta que la portadora de f.i., el volumen. de sonido varía del máximo al mínimo y luego vuelve al máximo otra vez.

Si las pruebas revelan que el detector FM está defectuoso, una verificación de las tensiones (y de las resistencias cuando sea aplicable) de este circuito revelará la causa de la

avería. En este proceso deben ser sustituidos los componentes sospechosos por otros en buen estado, como comprobación final.

2. Reparación de los amplificadores f.i. de FM, incluyendo el limitador y el mezclador. Si se comprueba que el detector de FM funciona normalmente, se inyecta la señal en la entrada del último amplificador de f.i. o limitador y se varía nuevamente la frecuencia del generador a cada lado de la portadora de f.i., lo mismo que en el caso del detector. El voltímetro se conecta, como antes, en paralelo con la salida del detector. Si el amplificador de f.i. funciona normalmente, la tensión de salida será más alta y seguirá las mismas variaciones que en el caso del detector.

Si la salida medida no es correcta, se efectúan las mediciones de tensión en las etapas para localizar el componente defectuoso. Lo mismo que antes, se sustituyen los componentes cuando sea necesario.

Cuando se comprueba que una etapa funciona normalmente, se inyecta la señal en la entrada de la etapa precedente y se sigue el mismo proceso hasta ella, incluyendo la entrada del mezclador.

Reparación del oscilador y del amplificador de r.f. Si todas las etapas desde el mezclador, incluyendo los amplificadores de audiofrecuencia, funcionan normalmente, la avería está en el amplificador de r.f. o en el oscilador. Se puede utilizar un generador de señal de onda continua para suministrar una señal en lugar de la señal del oscilador y determinar si éste está trabajando. Si se consigue recibir una estación mediante la señal de onda continua del oscilador, pero no sin ella, es que el oscilador no funciona. Por este método se puede localizar una avería en el oscilador o en el amplificador r.f.

Bibliografía Consultada

Robert W. Smeaton, Enciclopedia de Motores Eléctricos: Selección, mantenimiento y reparación (Segunda Edición) Tomo II. Editorial McGraw Hill, México, 1990. Páginas 160-189

R. J. Laurie, Biblioteca Práctica de Motores Eléctricos, Tomo II. Editorial Océano/ Centrum, España, 1992. Páginas 271-325 y 387-388

Paul B. Zbar, Prácticas de Radio y Radio-reparación. Editorial Marcombo, Barcelona-México, 1982. Páginas 63-85 y 186-190