PROCEDIMIENTO DE PRUEBA”TOROIDAL”

CONTROL DE AUTORIZACIONES

Elaboró Revisó Aprobó

Nombre Abraham J. Muciño V. Ing. Marco A. Ibarra P. Ing. J. Antonio Sarmiento

Firma

Fecha Febrero 2019 Febrero 2019 Febrero 2019

Puesto Laboratorista Jefe de Laboratorio Gerente de Calidad

CONTROL DE VIGENCIA
FECHA DE
PAGINAS. REV. OBSERVACIONES SUSTITUYE A:
VIGENCIA
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CONTENIDO

1. OBJETIVO................................................................................................................................................2
2. ALCANCE................................................................................................................................................2
3. DOCUMENTOS DE REFERENCIA Y RELACIONADOS...................................................................2
4. DEFINICIONES.......................................................................................................................................3
4.1 Núcleo del estator......................................................................................................................................3
4.2 Perdidas por Foucault................................................................................................................................3
5. RESPONSABILIDAD Y ACTIVIDAD...................................................................................................3
5.1 Gerencia de aseguramiento de calidad......................................................................................................3
5.2 Laboratorio de Pruebas.............................................................................................................................3
6. TEÓRIA Y TÉCNICA DE MEDICIÓN..................................................................................................3
6.1 Prueba toroidal o de núcleo.......................................................................................................................3
6.2 Evaluación de la prueba............................................................................................................................4
6.3 Cálculos preliminares................................................................................................................................5
6.4 Precauciones..............................................................................................................................................7
7. EQUIPO UTILIZADO.............................................................................................................................7
8. DESARROLLO........................................................................................................................................7
9. REEVISIONES Y CAMBIO....................................................................................................................8

1. OBJETIVO

Evaluar la condición de la laminación de un núcleo de producción o de reparación por medio

de las pérdidas por histéresis o Foucault.

2. ALCANCE

Este procedimiento aplica a los núcleos de corriente alterna de producción y de reparación.

Los laboratoristas deberán evaluar la condición de laminación, siguiendo los lineamientos

descritos en este procedimiento.

3. DOCUMENTOS DE REFERENCIA Y RELACIONADOS

EASA TECHNICAL Electrical Testing

MANUAL

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4. DEFINICIONES

4.1 Núcleo del estator.

Circuito magnético de una máquina eléctrica, usualmente de un montaje de laminaciones

de acero.

4.2 Perdidas por Foucault.

Se deben a las corrientes inducidas sobre el material ferromagnético como consecuencia

de estar sometido a un campo magnético variable con el tiempo. Las pérdidas por
Foucault se miden en [W/kg].

5. RESPONSABILIDAD Y ACTIVIDAD

5.1 Gerencia de aseguramiento de calidad.

- Es responsable de revisar el cumplimiento de este procedimiento por medio de

auditorías, así como informar cualquier desviación del mismo.

5.2 Laboratorio de Pruebas

- Los laboratoristas son responsables de realizar la prueba toroidal.

- El jefe de laboratorio es responsable de supervisar las actividades y de verificar los

resultados de la prueba toroidal.

- Los laboratoristas son responsables de realizar correctamente los registros en el

formato FLP-10-14-71 Rev. 01- Prueba toroidal.

- Los laboratoristas son responsables de dar aviso si el estator presenta puntos

calientes o zonas calientes.

- Los laboratoristas son los responsables de utilizar los equipos de medición en

buenas condiciones y calibrados.

6. TEÓRIA Y TÉCNICA DE MEDICIÓN

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6.1 Prueba toroidal o de núcleo

Los núcleos nuevos serán probados cuando el departamento de ingeniería o manufactura

lo solicite con base a un requerimiento en específico.

Los estatores de las máquinas de reparaciones deben ser probados antes y después de
extraer el devanado, y después de reparar el núcleo, para asegurarse que las
pérdidas del núcleo no se hayan incrementado.

La prueba toroidal es efectiva para detectar laminaciones en mal estado en la estructura

ferromagnética del estator, estableciendo un nivel de inducción especifico en el
núcleo, haciendo un toroide y energizándolo con una fuente monofásica a la tensión
de prueba a la misma frecuencia nominal de la máquina, haciendo que en la
laminación circule una corriente inducida simulando las pérdidas del núcleo durante la
operación normal, calentando el material ferromagnético.

Las condiciones en que se encuentra el núcleo se determinan a partir de su temperatura y

de la potencia consumida.

Figura 1. Esquema de la prueba toroidal.

El núcleo empezará a calentarse una vez que el toroide sea energizado, cuando la
laminación no está dañada la temperatura superficial se mantendrá uniforme y su
incremento será de 5 a 10 °C en 30min.

Cuando en el núcleo presenta daños en la laminación se presentaran aumentos en las

mediciones de temperatura en alguna zona durante la prueba, estos incrementos se
les llamará zonas calientes o puntos calientes los cuales se incrementan varias veces
su temperatura más rápido que en las zonas en buen estado, los puntos calientes
cerca de la superficie pueden ser detectados en poco tiempo, mientras que en los que
están en la parte interior de hierro pueden necesitar un tiempo de 20 min
aproximadamente para hacerse evidentes en la superficie.

6.2 Evaluación de la prueba

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Los datos obtenidos durante la prueba se evalúan para determinar si el núcleo está en
buen estado, o si se necesita repararlo.

El núcleo puede ser utilizado si en la prueba indica:

1. Mínimo incremento de temperatura en el núcleo (ΔT = 5 a 10 °C).

2. No presenta puntos calientes.

3. Las pérdidas por kilogramos se comparan favorablemente con la información

ofrecida por el fabricante, o con valores obtenidos en núcleos semejantes.

El núcleo deberá ser reparado si la prueba indica:

1. La temperatura del núcleo es alto o se incrementa rápidamente.

2. Se detectan calentamientos locales elevados.

3. Los valores de las pérdidas por kilogramo son altos o se comparan desfavorables
con otros de referencia.

La prueba se debe realizar después de que el núcleo ha sido reparado a las mismas
condiciones de tensión y frecuencia que se realizó anteriormente.

6.3 Cálculos preliminares

Para realizar los cálculos preliminares se toman las dimensiones del núcleo que son: la
longitud del núcleo, el diámetro interior, profundidad de ranura y del yugo como se
muestra en la figura 2.

Primero calcularemos el diámetro medio del núcleo usando las dimensiones radiales del
yugo, de la profundidad de ranura y del diámetro interior con la siguiente ecuación:

D=D 1+ ( 2∗S ) + B en [ ¿ ] o [mm] (1)

Dónde.

D = Diámetro medio [in]

D1 = Diámetro interior [in]

S = Profundidad de la ranura [in]

B = Yugo [in]

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Para realizar el cálculo de la tensión de prueba proponemos X número de vueltas

La tensión de prueba será dada por las siguientes ecuaciones:

nv∗f∗L∗B
V s= con dimenciones en [¿ ] (2)
279

nv∗f∗L∗B
V s= con dimenciones en [mm] (3)
180000

Dónde:

Vs = Tensión de prueba [V]

L = Longitud del núcleo [in]

f = Frecuencia de prueba [HZ]

B = Yugo [in]

nv = Número de vueltas propuesto

La corriente requerida para la prueba toroidal se calcula para seleccionar el tamaño del
conductor y de la fuente de alimentación la cual debe ser de un amperaje mayor o
suficiente para realizar la prueba.

28∗D
I Est = con dimenciones en [¿] (4)
nv

1.1∗D
I Est = con dimensiones en [mm ] (5)
nv

Dónde:

D = Diámetro medio del núcleo en [in]

IEst = Corriente estimada en [Amp]

nv = Número de vueltas propuesto

Una vez calculada la corriente se selecciona el conductor de la tabla de conductores AWG,

cuyo amperaje exceda la corriente calculada, si la corriente calculada esta entre los
valores de la tabla, se utilizará el siguiente valor más alto.

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Se calcula el peso del núcleo para determinar las perdidas en watts por libras o kilogramos
con la siguiente ecuación:

Peso del núcleo=0.82∗D∗L∗B en [ Lb ] , con dimenciones en[¿] (6)

D∗L∗B
Peso del núcleo= en [ kg ] , con dimenciones en [mm] (7)
43821

Dónde:

D = Diámetro medio [in]

L = Longitud del núcleo [in]

B = Yugo [in]

Finalmente se calculan las pérdidas en Watts por libra o por kilogramo con el registro de la
potencia consumida durante la prueba toroidal y el valor obtenido del peso del núcleo
mediante en el cálculo realizado con las ecuaciones (6) o (7), y se determinan las
pérdidas con la siguiente ecuación:

Potencia medida W W
Pérdidas=
Peso del núcleo
en
lb
o [ ][ ]
kg

6.4Precauciones

1.- No tocar el núcleo del estator ni la bobina cuando este energizado

2.- No utilizar conductores blindados para hacer la bobina, ya que este también se le
inducirá un voltaje en el blindaje del cable.

3.- No dejar objetos metálicos dentro del núcleo durante el periodo de prueba.

7. EQUIPO UTILIZADO

El equipo que se utiliza para la medición es un analizador de potencia y una cámara termografía
los cuales deben estar en buen estado y calibrados.

8. DESARROLLO

El Laboratorista deberá medir el Yugo, la longitud de laminación, el diámetro interior, la

profundidad de la ranura en pulgadas o en milímetros.

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Figura 2. El esquema indica cómo realizar la mediciones y como se conecta el instrumento de medición.

Con los datos recopilados de las mediciones y proponiendo un número de vueltas realizar el
cálculo de la tensión de prueba y del calibre del conductor.

Seccionar el estator en seis partes iguales, para hacer el registro de la temperatura de cada zona.

Hacer el toroide con el conductor seleccionado con el número de vueltas propuestas en el cálculo
de la tensión de prueba.

Para los núcleos que son de reparación y tengan aún su embobinado se realizara la prueba
toroidal con las terminales abiertas y aisladas.

Registrar la tensión de prueba, corriente, factor de potencia, frecuencia, la potencia, la

temperatura ambiente y las temperaturas de cada una de las secciones en el formato FLP-
10-14-71 Rev. 01- Prueba toroidal.

9. REEVISIONES Y CAMBIO

1.1-Este procedimiento debe ser revisado de acuerdo a la periodicidad establecida en el

procedimiento PGAC-4.2-01/V o cuando ocurran cambios importantes en las
actividades.

1.2-La revisión y cambios deben cumplir lo indicado en el procedimiento PGAC-4.2-01/V. En

la aprobación de revisiones y cambios deben participar quienes revisaron y aprobaron el
documento original si es posible.

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