Estudio de microfatiga en conductores de cobre esmaltado empleados en el bobinado de un motor eléctrico de 300hp

O.A. LAMBRI; J.A. CANO; R.R. MOCELLINI; O. STAMPELLA

Santiago de Chile, Chile

Congreso; SAM/CONAMET 2006; 2006

SAM/CONAMET

Este trabajo, contiene el estudio de microfatiga realizado sobre conductores aislados con esmalte (de tipo polimérico) que presentaron una falla de aislamiento, de tipo repetitiva, en el bobinado de un motor eléctrico de 300HP, mientras se encontraba en servicio en una planta industrial. El conductor con su recubrimiento, se estudia como un material compuesto de tipo "sándwich" con dos capas cilíndricas concéntricas, a saber: núcleo de matriz metálica (cobre) y su recubrimiento polimérico. A fin de determinar la causa intrínseca que provoca esa falla, se emplearon varios tipos de técnicas experimentales, como ser: espectroscopía mecánica (EM) y ensayos de microfatiga. Las mediciones de microfatiga bajo torsión, se llevaron a cabo en función del número de ciclos, a temperatura ambiente en muestras del material compuesto. Se determinó el comportamiento del amortiguamiento dependiente de la amplitud de deformación y el módulo elástico en función del número de ciclos. En tanto, el deterioro del recubrimiento polimérico, producido por microdeformaciones en el rango microplástico, también se reveló mediante microscopía de luz. Del análisis correlacionado de estos ensayos, se determinó la existencia de un comportamiento metaestable a nivel microplástico y no deseado, en el cobre del conductor, que contribuye al mecanismo de falla. Es interesante destacar, que el presente estudio revela, en forma clara, la fuerza promotora que llevará a la falla de aislación en la cabeza de bobina, por efecto electrodinámico. En efecto, si bien es conocido que las cabezas de bobinas son el lugar de falla predilecto, en este trabajo se muestra la causa que promueve esta falla. El estudio presentado, es fundamentalmente diferente a los estudios de vibraciones o de ruido. En efecto, en el presente trabajo se estudian las probabilidades de falla a nivel del componente del bobinado en relación con los estados de solicitaciones durante el servicio. Esto brinda mucha más información que un estudio usual de ruido (por ejemplo mediante acelerómetros), que sólo brindan información de la repuesta sobre la imagen del ruido en el sistema.