Anexo Análisis de funcionamiento del grupo motor-alternador MG 138A-F : análisis de averías y propuesta de soluciones

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Este trabajo es un estudio sobre el grupo motor-alternador (GMA) modelo MG 138A-F de MITSUBISHI. Se aplica la teoría de máquinas eléctricas al GMA para comprender su funcionamiento y poder predecir sus principales magnitudes de tensión, intensidad, potencia, pérdidas... Además se realiza un análisis sobre la avería más repetida que sufre el GMA, el cortocircuito entre espiras en el devanado shunt. Tras un estudio sobre la resistencia del cobre se llega a la conclusión que los valores de resistencia son más bajos que los especificados en el diseño y esto aumenta la temperatura de funcionamiento. Para corregir este problema se propone un reajuste del potenciómetro conectado en serie al devanado shunt. Además se hace un resumen sobre los métodos de alimentación de los servicios auxiliares en locomotoras en España y una descripción de la locomotora de la serie 269.2, que utiliza GMA MG 138A-F.
Ingeniería Industrial
Publicado el : miércoles, 01 de diciembre de 2010
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ANEXO 1. DATOS GMA MG138A-F
TABLA 1. DEVANADOS LADO MOTOR
Devanado Shunt Sustractivo Aditivo Serie Conmutación Compensación Inducido 1 Inducido 2
Abreviatura sh ss ad se cm cp i1 i2
Nº EspirasSección Resis.a 20ºC 4.635 0,3848mm² 812Ω 177 4,523mm² 3,52Ω 218 4,523mm² 3,9Ω 11 2x8,5mm² 88 2x8,5mm² 0,61Ω ---- ----mm² 365 1,1x6mm² 0,43Ω 365 1,1x6mm² 0,43Ω
TABLA 2. DEVANADOS LADO GENERADOR
Devanado Excitación Fase 1 Fase 2 Fase 3
Abreviatura e a b c
Nº Espiras -----144 144 144
Sección 2,54 mm² 2,6x5 mm² 2,6x5 mm² 2,6x5 mm²
TABLA 3. RESISTENCIAS
Resistencia R. serie shunt R. de arranque R. de arranque R. serie GMA R. serie GMA R. serie sustrac. R. serie aditivo
Nombre MGFR MGR1 MGR2 MGR3 MGR4 R6 R7
Valor 575Ω 4,56Ω 3,25Ω 0,715Ω 2,863Ω 0,214Ω 0,24Ω
Resis. a 20ºC 5,34Ω 0,017Ω 0,017Ω 0,017Ω
ensayo tensión(V) 2.000 2.500 vacio 3.000 3.600 2.000 2.500 plena carga 3.000 3.600 2.000 2.500 2/3 de carga 3.000 3.600 2.000 2.500 1/3 de carga 3.000 3.600 2.000 2.500 sobre carga 3.000 3.600
corriente (A) 4,50 4,00 4,00 4,00 98,00 68,00 55,00 45,50 58,00 44,50 36,50 31,00 28,50 22,00 19,00 16,00 111,00 75,00 60,00 49,00
ANEXO 2. ENSAYOS LADO DEL MOTORLADO DEL GENERADOR tensión de líneacorriente defactor deCorriente de shunt (A)sustractivo (A)aditivo (A)frecuencia (A)(V) línea(A) potencia(%) excitación(A) 0,630 2,3000,600 49,3 391,20 856,6 0,775 0,4000,100 49,8 391,20 856,5 0,935 1,0003,400 50,8390 085 6,3 1,120 2,90010,800 52390 085 6,2 0,540 12,0002,900 47,5370 24385 18,8 0,715 8,0002,000 47,8 371,2243 8518,7 0,885 3,4000,900 48,5372 24385 18,6 1,080 1,1003,800 51374 24385 18,2 0,580 8,2002,000 47,8380 16085 14,3 0,750 5,1001,300 48,5380 16085 14,2 0,900 0,3000,100 49,5 380,8160 85 14 1,125 2,1007,300 51,8382 16085 13,5 0,600 5,2001,300 48,5386 8085 10,2 0,770 2,4000,650 49 385,280 8510 0,920 0,4001,300 50,5 385,280 859,7 1,120 2,5009,000 51,8 385,280 859,5 0,525 13,0003,100 47366 26885 20,2 0,715 8,5002,100 47,5366 26885 20 0,880 4,1001,100 48,5368 26885 19,8 1,090 1,1003,900 51,3370 26885 19,5
Nº GMA 7443 7443 7443 7468 7468 7481 7481 7487 7487 7488 7489 7489 7489 7499 7499 7505 7506 7515 7521 7521 7552 7552 7554 7554 447425 447426 447426 447426 447426 447426 447761 447761 447772 447774 447774 447777 447777 447778 447778 447779 447779 447779 447780 447780 447424 448128 448137 448137 49566 49592 115 119
ANEXO 3. AVERÍAS FECHA AVERÍAS 03/06/09 shunt.Corto entre espiras 22/09/08 shunt.Corto entre espiras 12/07/06 rodamientosdefectuosos 28/09/07 shunt.Corto entre espiras 14/04/04 rodamientosdefectuosos 13/03/08 rodamientosdefectuosos 12/09/03 shunt.Corto entre espiras 16/02/10 Derivaciónen cable 11/01/04 shunt.Corto entre espiras 22/09/06 Colectoresdesgastados 10/06/09 shunt.Corto entre espiras 22/10/08 shunt.Corto entre espiras 24/10/06 anillosdesgastados 03/04/08 Derivaciónen cable 23/03/04 Flasheado 04/02/03 shunt.Corto entre espiras 11/07/07 campoalternador quemado 30/08/07 shunt.Corto entre espiras 16/03/07 rodamientosdefectuosos 24/11/04 shunt.Corto entre espiras 20/02/08 anillosdesgastados 17/03/06 rodamientosdefectuosos 17/08/06 Flasheado 18/08/05 shunt.Corto entre espiras Flasheado 03/03/09 shunt.Corto entre espiras 21/09/07 polo auxiliar derivado 11/06/07 inducido derivado 28/02/07 portaescobillas derivado 21/12/04 inducido derivado 04/03/08 Flasheado 05/02/04 Colectoresdesgastados 21/02/04 Flasheado 29/05/06 Flasheado 11/10/05 shunt.Corto entre espiras 25/02/09 shunt.Corto entre espiras 08/10/05 inducido derivado 03/06/08 shunt.Corto entre espiras 21/10/03 shunt.Corto entre espiras 23/02/09 shunt.Corto entre espiras 11/09/07 shunt.Corto entre espiras 23/10/01 inducido quemado 30/10/07 shunt.Corto entre espiras 14/11/05 Flasheado 23/01/08 Colectoresdesgastados 30/03/06 shunt.Corto entre espiras 20/01/09 Estator derivado 03/10/07 shunt.Corto entre espiras 16/01/09 shunt.Corto entre espiras 07/11/05 Flasheado 27/06/07 Flasheado 22/12/08 Shunt.Corto entre espiras
ANEXO 4. PLANO CONJUNTO DE BOBINAS INDUCTORAS
ANEXO 5. TABLAS DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA DEL COBRE NORMA IEC 60317-0-1
Diam.(mm) 0,018 0,020 0,022 0,025 0,028 0,032 0,036 0,040 0,045 0,050 0,056 0,063 0,071 0,080 0,090 0,100 0,106 0,112 0,118 0,125 0,132 0,140 0,150 0,160 0,170 0,180 0,190 0,200 0,212 0,224 0,236 0,250 0,265 0,280 0,300 0,315 0,335 0,355 0,375 0,400 0,425 0,450
Sec. (mm²) 0,0003 0,0003 0,0004 0,0005 0,0006 0,0008 0,0010 0,0013 0,0016 0,0020 0,0025 0,0031 0,0040 0,0050 0,0064 0,0079 0,0088 0,0099 0,0109 0,0123 0,0137 0,0154 0,0177 0,0201 0,0227 0,0254 0,0284 0,0314 0,0353 0,0394 0,0437 0,0491 0,0552 0,0616 0,0707 0,0779 0,0881 0,0990 0,1104 0,1257 0,1419 0,1590
R. (Ω/m) 67,1752 54,4119 44,9686 34,8236 27,7612 21,2547 16,7938 13,6030 10,7480 8,7059 6,9403 5,4837 4,3176 3,4007 2,6870 2,1765 1,9371 1,7351 1,5631 1,3929 1,2491 1,1104 0,9673 0,8502 0,7531 0,6718 0,6029 0,5441 0,4843 0,4338 0,3908 0,3482 0,3099 0,2776 0,2418 0,2193 0,1939 0,1727 0,1548 0,1360 0,1205 0,1075
Diam.(mm) 0,475 0,500 0,530 0,560 0,600 0,630 0,670 0,710 0,750 0,800 0,850 0,900 0,950 1,000 1,060 1,120 1,180 1,250 1,320 1,400 1,500 1,600 1,700 1,800 1,900 2,000 2,120 2,240 2,360 2,500 2,650 2,800 3,000 3,150 3,350 3,550 3,750 4,000 4,250 4,500 4,750 5,000
Sec. (mm²) 0,1772 0,1963 0,2206 0,2463 0,2827 0,3117 0,3526 0,3959 0,4418 0,5027 0,5675 0,6362 0,7088 0,7854 0,8825 0,9852 1,0936 1,2272 1,3685 1,5394 1,7671 2,0106 2,2698 2,5447 2,8353 3,1416 3,5299 3,9408 4,3744 4,9087 5,5155 6,1575 7,0686 7,7931 8,8141 9,8980 11,0447 12,5664 14,1863 15,9043 17,7205 19,6350
R. (Ω/m) 0,0965 0,0871 0,0775 0,0694 0,0605 0,0548 0,0485 0,0432 0,0387 0,0340 0,0301 0,0269 0,0241 0,0218 0,0194 0,0174 0,0156 0,0139 0,0125 0,0111 0,0097 0,0085 0,0075 0,0067 0,0060 0,0054 0,0048 0,0043 0,0039 0,0035 0,0031 0,0028 0,0024 0,0022 0,0019 0,0017 0,0015 0,0014 0,0012 0,0011 0,0010 0,0009
ANEXO 6. MEDIDAS DE RESISTENCIA EN DEVANADOS NUEVOS
Fecha 03/06/09 22/09/08 28/09/07 12/09/03 11/01/04 10/06/09 22/10/08 04/02/03 30/08/07 24/11/04 18/08/05 03/03/09 11/10/05 25/02/09 03/06/08 21/10/03 23/02/09 11/09/07 30/10/07 20/01/09 16/01/09 22/12/08
GMA Nº 7443 7443 7468 7481 7487 7489 7489 7505 7515 7521 7554 447426 447774 447777 447778 447778 447779 447779 447780 448137 49566 119
Rshunt (Ω) 772 762,61 763 769 798 781,1 762,5 800 770 809 796 767 788 770,9 793,2 803 773 768,4 757,2 780,1 770,6 757,5
Raditvo (Ω) 3,69 3,65 3,61 3,54 3,5 3,78 3,63 3,5 3,72 3,6 3,6 3,68 3,6 3,69 3,60 3,6 3,67 3,75 3,61 3,69 3,65 3,57
Rsus. (Ω) 4,02 3,82 3,91 3,8 3,8 4,06 3,93 3,9 4,03 3,8 3,8 3,97 4 3,99 3,88 3,9 3,98 4,02 3,89 3,98 3,96 3,66
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