MXPA97003322A - Metodo y aparato para evaluar en formacuantitativa la tension de las cuñas del estatorde un alternador electrico - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un método para evaluar en forma cuantitativa la tensión de las cuñas del estator de un alternador que comprende un rotor y un estator, los cuales definen juntos un intervalo de aire de un ancho dado;el estator tiene ranuras radiales, con salidas que tienen una comunicación abierta, con el intervalo de aire;en cada una de las ranuras, al menos una de las bobinas del estator estáfijada por un mecanismo de retención elástico que estáen contacto con unas cuñas que están insertadas de manera deslizable en un conjunto simétrico de muescas provistas a este fin en el estator en la salida de cada ranura;este método estácaracterizado por comprender los siguientes pasos:a. insertar en el intervalo de aire un sensor que tiene un elemento móvil, capaz de ser desplazado en dirección transversal a este intervalo de aire por el efecto de una presión ejercida por un fluido;b. posicionar el sensor delante de la cuña del estator cuya tensión seráevaluada, de tal manera que este elemento móvil quede enfrente de la cuña del estator;c. ejercer una presión sobre el fluido para desplazar el elemento móvil del sensor y hacer que este elemento se contacte primero y presione luego la cuña del estator, mientras el sensor es retrocedido contra el rotor;d. medir la presión ejercida de esta manera, siendo esta presión proporcional a la fuerza aplicada al mecanismo de retención elástico que se encuentra detrás de la cuña del estator;e. medir el desplazamiento de la cuña del estator cuando se ejerce la presión;y f. determinar la tensión de la cuña del estator, utilizando la fuerza y el desplazamiento medidos de esta manera;en el cual:g. porque el sensor utilizado tiene un cuerpo formado por una placa plana y delgada, con un grosor ligeramente menor al ancho del intervalo de aire;esta placa tiene una superficie con un rebajo que actúa como un cilindro en el cual se inserta un pistón que opera como el elemento móvil ya mencionado;este pistón se puede operar a distancia, inyectando el fluido presurizado en el cilindro, y h. porque la medición del desplazamiento de la cuña se logra midiendo el desplazamiento del pistón en su cilindro, por medio de al menos una hoja elástica que tiene un primer extremo fijado firmemente a la superficie del sensor;un segundo extremo montado sobre el pistón, para que pueda ser desplazado con este;y una porción central a la cual se adosa al menos un medidor de deformación que da una señal proporcional al desplazamiento del pistón y por lo tanto, al desplazamiento de la cuña del estator cuando este es presionado.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA EVALUAR EN FORMA CUANTITATIVA LA TENSIÓN DE LAS CUÑAS DEL ESTATOR DE UN ALTERNADOR ELÉCTRICO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. Campo de la Invención Esta invención se relaciona con un método para evaluar en forma cuantitativa la tensión de las cuñas del estator de un alternador grande. La invención también se relaciona con un aparato para llevar a cabo este método. En la siguiente especificación, el término "alternador", tal como es empleado, designa cualquier clase de hidroalternadores y turboalternadores, con un eje vertical u horizontal. 2. Descripción de la Técnica Anterior Como se sabe, un alternador comprende un rotor y un estator que definen un intervalo de aire de un ancho dado entre los mismos. En la práctica el estator consiste generalmente en placas metálicas sobrepuestas, en las cuales hay ranuras radiales con salidas que se abren dentro del intervalo de aire. En cada una de estas ranura, un mecanismo de retención elástico sostiene al menos una y preferentemente dos bobinas del estator; este mecanismo de retención puede consistir en una perla aisladora de caucho o un resorte para fluctuaciones que, a su vez, puede consistir en una franja larga de material compuesto que está ondulado longitudinalmente o transyersalmente. El mecanismo de retención elástico está en contacto, directamente o por medio de un material de empaque y/o ángulos, con un conjunto de pequeñas cuñas de un estator, de pocos centímetros de largo, que están insertadas de manera deslizable y fijadas en un conjunto de muescas simétricas dispuestas a ese fin en las placas metálicas del estator, en la salida de la ranura correspondiente. En los alternadores grandes, como los alimentados por las turbinas de una represa, hay una gran cantidad de estas cuñas, fabricadas preferentemente con un material compuesto del tipo fibra de vidrio. En verdad, en los alternadores grandes, el estator puede tener hasta 500 ranuras a lo largo de su periferia, y cada una de ellas puede tener varios metros de altura. Es sabido que una de las principales causas de las interrupciones forzadas del uso de los alternadores empleados en las plantas de energía hidroeléctricas se debe a defectos en el devanado de las bobinas del estator, los cuales son provocados a su vez por las vibraciones de las bobinas del estator. Las vibraciones pueden ser causadas por el montaje incorrecto de las cuñas en sus muescas o si el mecanismo de retención elástico montado entre estas cuñas y las bobinas del estator deja de estar tenso con el uso. En estos casos, existe de hecho un desgaste prematuro y el consiguiente riesgo de que se produzcan cortocircuitos. Por lo tanto, un procedimiento estándar es verificar a intervalos regulares si las bobinas del estator están calzadas correctamente. El método empleado actualmente para evaluar la tensión de las cuñas del estator de un alternador, es decir, para detectar si las bobinas del estator están calzadas correctamente en su lugar, consiste en golpear con un martillo cada una de las cuñas del estator y detectar por el sonido producido si la presión ejercida por el mecanismo de retención elástico ubicado detrás de las cuñas mantiene las mismas correctamente en sus muescas. Este método es simple y eficaz pero tiene dos desventajas principales. Primero el rotor debe ser desmontado parcial o completamente, para que el operador pueda efectuar los golpes necesarios. Esto sólo puede realizarse en algunas ocasiones importantes. Segundo, este método es puramente subjetivo, porque la determinación del grado de "tensión" de las cuñas según el sonido producido por las mismas queda completamente a criterio del operador quien, aunque esté bien capacitado para hacerlo, puede cometer errores. Para tratar de superar estas desventajas, ELIN-UNION A.G. de Austria propuso golpear las cuñas del estator sin remover el rotor, con un micromartillo que puede insertarse en un intervalo de aire cuyo ancho es mayor a 10 mm. El sonido producido por los golpes es registrado con un micrófono y por lo tanto puede ser evaluado por un operador que utiliza auriculares o por un sistema de análisis de sonido electrónico computarizado. Un método similar es propuesto también en la Patente US Nro . 4.970.890, conferida el 20 de noviembre de 1990 a ESTINGHOUSE ELECTRIC CORPORATION. En la solicitud de patente alemana Nro. DE-A-3.438.468 que se abrió, publicada el 20 de junio de 1985, ELIN-UNION A.G. presentó también otro método para evaluar la tensión de las cuñas del estator de un alternador sin tener que remover el rotor, que consiste en verificar la tensión de las cuñas del estator del mecanismo de retención elástico que fija las cuñas en su lugar, con un sensor que tiene un grosor menor al ancho del intervalo de aire; el sensor comprende un elemento móvil que puede ser operado a distancia por mecanismos en forma de cuña ubicados en los extremos de un pistón, operado a su vez por un fluido hidráulico. Durante el uso, el sensor es insertado en el intervalo de aire y colocado delante de la cuña donde se realizará la evaluación, para que el elemento móvil del sensor quede enfrente de la cuña. Luego se acciona el pistón y se mide la presión "P" del fluido inyectado, al mismo tiempo que el desplazamiento longitudinal del pistón el cual, gracias a los mecanismos en forma de cuña, provocan un desplazamiento transversal simultáneo del sensor, cuyo valor "L" se puede calcular fácilmente. La curva que indica la presión "P" como una función del desplazamiento "L" obtenido de esta manera permite evaluar la tensión de las cuñas del estator del mecanismo de retención elástico. Aunque este método es muy eficaz, se puede utilizar solamente, según sus fabricantes, en intervalos de aire cuyos anchos son mayores a 20 mm. Además, este método es difícil de aplicar en alternadores grandes porque no parece incluir mecanismos para posicionar el sensor y su elemento móvil correctamente delante de cada una de las cuñas a verificarse. Un método similar se propuso en la Patente U.S. nro. 5.012.684, conferida el 7 de mayo de 1991 a ESTING HOUSE ELECTRIC CORPORATION. En esta patente se describe un método para evaluar la tensión de las cuñas del estator de un alternador, utilizando un sensor especialmente diseñado para medir la elasticidad de la perla aisladora de caucho o el resorte para fluctuaciones que fija las cuñas, y midiendo el desplazamiento de esta perla aisladora de caucho o resorte para fluctuaciones como una función de la presión ejercida. En este caso particular, las ranuras radiales del estator en las cuales se encuentran las bobinas del estator deben tener dos conjuntos de muescas: uno para las cuñas del estator y el otro en el cual pueda insertarse el sensor. Esta configuración no permite que el sensor sea operativo, salvo que el alternador sea del tipo descrito con anterioridad. WESTING HOUSE ELECTRIC CORPORATION propuso también otro tipo de sensor que puede insertarse en el intervalo de aire de un alternador, para medir la desviación de los resortes para fluctuaciones que fijan las cuñas del estator. El sensor objeto de la Patente U.S. nro. 5.020.234, conferida el 4 de junio de 1991, es muy complicado desde un punto de vista estructural. Además, aunque no se requiere un conjunto de muescas adicional, las cuñas deben tener perforaciones, porque el sensor está diseñado para medir la desviación de los resortes para fluctuaciones, por el contacto de los mismos con una varilla que debe estar alineada con la perforación seleccionada, utilizando una cámara de televisión para hacerlo. SUMARIO DE LA INVENCIÓN Un primer objeto de la invención es proporcionar un método para evaluar en forma cuantitativa la tensión de las cuñas del estator de un alternador; la principal ventaja de este método es que no tiene ninguna de las limitaciones de los métodos conocidos ya descritos. Un segundo objeto de la invención es proporcionar un aparato para llevar a cabo este método. En especial, el primer objeto de la invención es proporcionar un método para evaluar la tensión de las cuñas del estator de un alternador que tiene las siguientes ventajas, gracias al uso de un nuevo sensor diseñado especialmente para este fin, que es muy simple, delgado y eficaz: • utiliza mecanismos estructurales muy simples; • puede ser efectuado sin tener que remover o desmontar el rotor del alternador; • puede se efectuado en cualquier tipo de alternador, aún cuando el ancho del intervalo de aire del alternador es tan delgado como 10 mm; • permite obtener una evaluación cuantitativa del porcentaje de compresión equivalente del mecanismo de retención elástico, en forma simple, eficaz y confiable; • puede ser automatizado. Como sucede en todos los métodos arriba mencionados, el método de la invención se utilizará para evaluar en forma cuantitativa la tensión de las cuñas del estator de un alternador que comprende un rotor y un estator, los cuales definen juntos un intervalo de aire de un ancho dado; el estator tiene ranuras radiales, con salidas que tienen una comunicación abierta con el intervalo de aire. En cada una de las ranuras, un mecanismo de retención elástico, como una perla aisladora de caucho o un resorte para fluctuaciones, sujeta al menos una bobina del estator; este mecanismo está en contacto con unas cuñas que están insertadas de manera deslizable en un conjunto simétrico de muescas provistas a este fin en el estator, en la salida de cada ranura. Como en el método descrito en la solicitud de patente alemana nro. DE-A 3.438.368, que se abrió, el método de la invención es del tipo caracterizado por comprender los siguientes pasos: a. insertar en el intervalo de aire un sensor que tiene un elemento móvil, capaz de /ser desplazado en dirección transversal a este intervalo de aire por un fluido, sujeto a una presión; b. posicionar el sensor delante de la cuña del estator cuya tensión será evaluada, de tal manera que el elemento móvil de este sensor quede enfrente de la cuña; c. ejercer una presión sobre el fluido para desplazar el elemento móvil del sensor y traer este elemento para que se conecte y presione luego contra la cuña, mientras el sensor es retrocedido contra el rotor; d. medir la presión ejercida de esta manera, siendo esta presión proporcional a la fuerza aplicada al mecanismo de retención elástico que se encuentra detrás de la cuña del estator; e. medir el desplazamiento de la cuña del estator cuando se ejerce la presión; y f. determinar la tensión de la cuña del estator, utilizando la fuerza y el desplazamiento medidos de esta manera para hacerlo. Sin embargo, el método de la invención se distingue de los métodos conocidos arriba mencionados: g. porque el sensor utilizado tiene un cuerpo formado por una placa plana y delgada, con un grosor ligeramente menor al ancho del intervalo de aire; este cuerpo tiene una superficie con un rebajo que actúa como un cilindro en el cual se inserta un pistón que opera como el elemento móvil ya mencionado; este pistón se puede operar a distancia, inyectando el fluido presurizado en el cilindro; y h. porque la medición del desplazamiento de la cuña se logra midiendo el desplazamiento del pistón en su cilindro, por medio de al menos una, y preferentemente dos hojas elásticas que tiene cada una un primer extremo fijado firmemente a la superficie del sensor; un segundo extremo montado sobre el pistón, para que pueda ser desplazado con éste; y una porción central a la cual se adosa al menos uno, y preferentemente dos o cuatro medidores de deformación que dan una señal proporcional al desplazamiento del pistón y por lo tanto, al desplazamiento de la cuña del estator cuando este es presionado. Desde un punto de vista práctico, es posible determinar la tensión de las cuñas del estator con un primer método que puede llevarse a cabo de dos maneras distintas, es decir: 1. ejerciendo una fuerza constante y midiendo el desplazamiento obtenido; ó 2. determinando un desplazamiento dado para la cuña del estator y midiendo la fuerza requerida para lograr este desplazamiento. Antes de aplicar este método, puede ser muy útil calibrar correctamente el sensor, midiendo en el laboratorio la fuerza que será ejercida como una función de desplazamiento a obtenerse, para el tipo de mecanismo de retención elástico que se probará en distintos niveles de compresión iniciales. De esta manera, es posible trazar una curva de calibración que indique el desplazamiento producido por una fuerza "F" dada, o la fuerza requerida para obtener un desplazamiento "D" dado, como una función del nivel de compresión inicial. La expresión "nivel de compresión inicial", según se utiliza en esta especificación, designa - Il ¬ la relación de la compresión real del mecanismo de retención elástico cuando acaba de ser instalado, con la compresión máxima que puede darse a ese mecanismo, expresada como un porcentaje. De esta manera, en el caso que el mecanismo de retención elástico es un resorte, este nivel de compresión inicial es la relación, expresada como un porcentaje, del recorrido real del resorte (expresado en una unidad de longitud dada) cuando acaba de ser instalado, con el recorrido total que ese resorte tiene cuando es comprimido completamente. El nivel de compresión (o tensión) de cada cuña durante las pruebas puede derivarse entonces directamente de la medición del desplazamiento producido por una fuerza "F" dada aplicada a la cuña, o de la medición de la fuerza requerida para desplazar la cuña por una longitud "D" dada, utilizando cualquiera de las curvas de calibración para hacerlo. Esto se explicará en detalle a continuación. La evaluación de la tensión de las cuñas del estator puede lograrse también por un segundo método que consiste en evaluar la ordenada en el origen de las curvas que indican la fuerza como una función del desplazamiento. Esto corresponde a la fuerza real aplicada por el mecanismo de retención elástico sobre las bobinas del estator. En este caso, la ordenada inicial puede obtenerse por el procesamiento computarizado de las curvas.

Si es necesario, se puede proceder a analizar comparativamente las curvas que indican la fuerza como una función del desplazamiento de mecanismos de retención elásticos nuevos y usados, respectivamente, para determinar el estado mecánico del mecanismo de retención elástico que será evaluado en el momento de la medición. Como se mencionó antes, el sensor utilizado para llevar a cabo la invención tiene un pistón en miniatura y un conjunto de hojas elásticas. La estructura de este sensor le permite tener un grosor delgado de 10 mm que facilita su uso en los intervalos de aire de la mayoría de los alternadores existentes. La fuerza se mide con un sensor de presión de fluido y el desplazamiento se mide con las hojas elásticas que tienen medidores de deformación que miden directamente su flexión, es decir, el desplazamiento del pistón. El aparato que incorpora este sensor puede ser completado con una consola que tiene un control, un módulo, un módulo de adquisición de datos, un módulo de análisis y una pantalla de video. Además, se puede incluir un sistema de posicionamiento automatizado para que desplace y posicione automáticamente el sensor de una cuña a la otra y de una muesca a la otra. También puede haber una cámara para facilitar el posicionamiento del sensor cuando éste se utiliza en forma manual, y para permitir una inspección visual de las aberturas de ventilación y de la superficie del centro del estator, asi como verificar el pistón, las cuñas y las hojas del sensor cuando es necesario. Como se mencionó antes, el segundo objeto de la invención es proporcionar un aparato diseñado especialmente para llevara a cabo el método ya descrito. Se describirá este aparato en detalle a continuación. La lectura de la siguiente descripción no limitativa de una configuración preferida de la invención, hecha con referencia a los dibujos adjuntos, permitirá entender mejor la invención y sus numerosas ventajas. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una vista lateral, parcialmente transversal, esquemática, de un aparato según la invención, para evaluar la tensión de las cuñas del estator; el aparato se muestra en posición de uso, con el sensor insertado en el intervalo de aire de un alternador, enfrente de una cuña del estator, cuyo porcentaje de compresión se determinará. La figura 2 es una vista transversal, tomada a lo largo de las lineas II-II de la figura 1. La figura 3 es una vista aérea superior del aparato de la figura 1. La figura 4a es una vista aérea superior del sensor del aparato ilustrado en las figuras 1 a 3.

La figura 4b es una vista transversal del sensor, tomada a lo largo de la linea IV-IV de la figura 4a. La figura 5 es un diagrama de bloques del circuito de control del aparato. La figura 6 es una representación gráfica que muestra la fuerza aplicada por el sensor como una función del desplazamiento medido en distintos niveles de compresión. La figura 7 es una representación gráfica que muestra el desplazamiento provocado por una fuerza determinada, en distintos niveles de compresión. La figura 8 es una representación gráfica que muestra la fuerza requerida para obtener un mismo desplazamiento predeterminado en distintos niveles de compresión. DESCRIPCIÓN DE LA MODALIDAD PREFERIDA DE LA INVENCIÓN Como se explicó antes, el método y el aparato de la invención están diseñados para ser utilizados en la evaluación en forma cuantitativa de la tensión de las cuñas del estator de un alternador que comprende un rotor 1 y un estator 3, los cuales definen juntos un intervalo de aire 5 de un ancho dado (ver figuras 1 y 2) . El estator 3 presenta las ranuras radiales 7 con salidas que se abren hacia el intervalo de aire 5; en cada una de las ranuras, una o dos bobinas del estator 9 están sujetas por un mecanismo de retención elástico que puede consistir en perlas aisladoras de caucho u otro material similar o en resortes para fluctuaciones formados por un material compuesto, ondulados longitudinal o transversalmente. En los dibujos adjuntos y en esta especificación, el mecanismo de retención elástico ilustrado consiste exclusivamente en un resorte para fluctuaciones 11 ondulado longitudinalmente que está en contacto con las cuñas del estator 13 de la sección transversal trapezoidal, insertadas en un conjunto de muescas 15, dispuestas en forma simétrica a ese fin en el estator, en la salida de cada ranura 7. Sin embargo, se entenderá que la invención no está limitada a la misma clase especifica de resorte para fluctuaciones ilustrado. De esta manera, en la configuración ilustrada, el resorte para fluctuaciones 11 consiste en una hoja alargada de material compuesto, ondulado, que está en contacto, directamente o por medio de un tramo de material de empaque 17 y una pluralidad de ángulos 19, con la bobina del estator 9 adyacente y con las cuñas del estator 13 que también están formadas por un material compuesto. Como puede verse más claramente en las figuras 1 y 3, el aparato de la invención comprende un sensor 21 dimensionado de tal manera que puede insertarse en el intervalo de aire 5. La estructura de este sensor es un elemento esencial de la invención y será descrita en detalle a continuación. El aparato comprende también unos mecanismos para posicionar el sensor delante de cada cuña del estator 13 donde es necesario evaluar la tensión. Estos mecanismos incluyen preferentemente un primer sistema mecánico, adaptado para mover el sensor 21 a lo largo de cada ranura radial 7, y un segundo sistema mecánico, adaptado para mover el sensor desde esa ranura hasta una u otra ranura adyacente. Como se observa, el primero de estos dos sistemas mecánicos tiene una cadena 23, con los eslabones 24 que giran alrededor de un eje solamente respecto de los otros. La cadena 23 está enrollada alrededor de un tambor 25 y tiene un extremo libre que puede extenderse desarrollándolo en el intervalo de aire, y al cual está adosado el sensor 21. El tambor es operado, en forma manual o eléctrica, por un motor 27 que puede conectarse a un sistema de control apropiado, para desplazar el sensor automáticamente a lo largo de cada ranura radial 7, de tal manera que el sensor 21 se posiciona delante de cada cuña sucesiva del estator 13, insertada en forma deslizable en las muescas 15 de la ranura. El segundo de los sistemas mecánicos mencionados comprende un carrito 29 sobre el cual está montado el primer sistema mecánico, y otros mecanismos, tales como un tornillo sin fin 31 que puede ser operado por un motor eléctrico 33 para mover el carrito durante el traslado. El motor 33 también puede ser conectado al sistema de control 28, para garantizar el desplazamiento automático del dispositivo desde una ranura 7 hasta una o varias otras ranuras adyacentes. Estos sistemas mecánicos son simples y ocupan poco espacio. Pueden estar montados en una caja 35, transportable como un kit y diseñada para ser instalada fácilmente con electroimanes sobre un alternador, justo por encima del área del intervalo de aire donde se valuará la tensión de las cuñas del estator. Cuando esto es posible, la caja puede ser montada ventajosamente sobre el rotor del alternador para que pueda rotar con el mismo y pueda moverse de esta manera a lo largo de toda la periferia del estator a inspeccionarse. Con respecto a las figuras 2 y 4, el sensor 21 de la invención comprende un cuerpo 37 que consiste en una placa metálica delgada cuyo grosor "h" es constante y es elegido para que pueda insertarse el sensor en el intervalo de aire. El grosor "h" es preferentemente menor o igual a 10 mm. El cuerpo delgado 37 está adosado al extremo del último eslabón 24 de la cadena. Tiene una superficie 39, - lí formada por un rebajo 41 preferentemente cilindrico que actúa como un cilindro de pistón, en el cual está insertado un pistón 43 en forma móvil. El pistón tiene una cabeza 45 del mismo diámetro que el rebajo 41 y una varilla coaxial corta 47, que presenta o no una punta inclinable 48, montada sobre una charnela cilindrica 49 (ver figura 2). Esta punta inclinable 48 se ajusta a la superficie de la cuña del estator 13 e impide que la presión ejercida aplique una fuerza cantilever sobre esta cuña. El pistón 43 está fijado en el rebajo 41 por un anillo de retención 50, sujeto a la periferia del rebajo por los tornillos 51. El pistón 43 se puede controlar a distancia por un mecanismo para inyectar un fluido bajo presión, preferentemente aire, en el rebajo 41 del cuerpo, detrás de la cabeza 45 del pistón. Este mecanismo de inyección incluye una fuente de aire comprimido (no ilustrada) , un tubo de alimentación de aire 53 que pasa por la cadena, y un paso 55 efectuado en el cuerpo del sensor que se abre el en rebajo 41. El objeto de este mecanismo de inyección es ejercer esencialmente una presión por medio del fluido inyectado, de tal manera que el pistón 43 se desplace en dirección transversal al intervalo de aire 5 cuando el sensor 21 es insertado en este último, para que el pistón aplique una presión contra la cuña del estator 13 que tiene delante, mientras el sensor es retrocedido contra el rotor 1. Además, hay un mecanismo retractor que consiste en una pluralidad de pequeñas hojas de elástico 56 para mover el pistón 43 de vuelta dentro del cilindro, tan pronto como se detiene la inyección de fluido. Hay otros mecanismos no ilustrados, pero bien conocidos per se, para medir la presión ejercida de esta manera, cuando el pistón 43 presiona contra la cuña del estator 13. Se entenderá que la presión ejercida es proporcional a la fuerza aplicada al resorte para fluctuaciones 11, detrás de la cuña del estator 13. Asi mismo, hay otros mecanismos para medir simultáneamente el desplazamiento de la cuña del estator 13, mientras ejerce la presión. Estos otros mecanismos miden realmente el desplazamiento del pistón 43 en su cilindro 41. Para ello, estos mecanismos comprenden al menos una, y preferentemente dos hojas elásticas 57; cada una de ellas tiene un primer extremo fijado firmemente con tornillos a la superficie 39 del cuerpo 37 del sensor, un segundo extremo que está en contacto con la cabeza 45 del pistón 43 para que se mueva con éste, y una porción central. Sobre al menos una de estas porciones centrales, está fijado al menos uno o preferentemente dos o cuatro medidores de deformación 59, conectados eléctricamente a mecanismos de medición (no ilustrados) por una instalación alambica 61. Cuando se desplaza el pistón, las hojas 57 que también actúan como un mecanismo retractor del pistón, se flexionan y provocan un cambio en la resistencia del alambre de cada medidor 59. Este ultimo emite luego una señal proporcional al desplazamiento 43 y, por lo tanto, al desplazamiento de la cuña del estator 13 cuando es presionada . Según una configuración preferida de la invención, especialmente útil cuando el posicionamiento del sensor se hace en forma manual, se puede instalar un sistema de visualización para permitir al operador localizar cada cuña del estator, y posicionar entonces el sensor 21 respecto de aquella. Este sistema puede comprender una microcámara o un fibróscopo, como los utilizados para una endoscopia. En este caso, la fibra óptica 62 del sistema de visualización tiene un extremo que actúa como un lente, fijado al sensor 21 en una cabina 63, dispuesto a ese fin en el cuerpo 37 (ver figura 4), en forma transversal al pistón 43. El extremo de la fibra 62 que actúa como un lente se puede ajustar a distancia, como es sabido, y, enfrente del mismo, hay un espejo 65 de 45° incorporado a la cavidad 63. Se puede incorporar convenientemente un mecanismo de iluminación 67, además de los del sistema de visualización en el cuerpo 37 del sensor, para facilitar la localización de la cuña del estator cuya tensión se evaluará utilizando la fibra 61 y el espejo 65. El aparato, en la práctica, una vez instalado, puede utilizarse de la siguiente manera: a. el sensor 21 es insertado en el intervalo de aire 5; b. el sensor es posicionado enfrente de la cuña del estator 13 donde se debe evaluar la tensión, de tal manera que el pistón 43 quede enfrentado a la cuña del estator; c. una constante o presión variable es ejercida por aire comprimido o cualquier otro fluido, para desplazar el pistón 43 del sensor y traerlo para que se contacte primero y presione después contra la cuña del estator 13, mientras el sensor es retrocedido contra el rotor 1; d. se mide la presión ejercida de esta manera; esta presión es proporcional a la fuerza aplicada al resorte para fluctuaciones 11 (o perla aisladora de caucho) por la cuña del estator; e. al mismo tiempo, el desplazamiento de la cuña del estator se mide por los medidores de deformación 59, fijados a las hojas elásticas 57, cuando se está ejerciendo la presión; y f. el nivel de compresión (o tensión) del resorte es determinado por la fuerza y el desplazamiento medidos de esta manera, utilizando cualquiera de los métodos arriba mencionados .y descritos en detalle a continuación. Esta última determinación puede ser realizada por un sistema de acondicionamiento electrónico y un sistema de procesamiento computarizado 69 que tenga o no una pantalla de video. Antes de llevar a cabo los pasos (b) a (f), es conveniente efectuar una precalibración del sensor 21, posicionándolo en el intervalo de aire y entre las superficies rígidas del rotor 1 y el estator 3, y midiendo el desplazamiento del pistón como una función de las presiones de trabajo que pueden utilizarse. En el paso (f), se puede restar luego el valor del desplazamiento medido de esta manera, del valor medido del mismo desplazamiento cuando se ejerce la presión sobre la cuña 13. Para evitar tener que efectuar esa precalibración y, lo que es más importante, tomar en cuenta cualquier variación en el ancho del intervalo de aire, el aparato puede tener además un conjunto de zapatas 71, montadas sobre los extremos libres de las hojas elásticas 73 que están fijadas en las cavidades dispuestas a este fin en el cuerpo 37; estas zapatas tienen medidores de deformación 74 conectados al sensor por instalaciones alambicas apropiadas. Estas zapatas 71 están posicionadas de tal manera que se encuentran delante de, están en contacto con y se deslizan sobre la superficie del centro del estator 3, a ambos lados de la ranura donde se realiza la medición. Cualquier variación en el ancho del intervalo de aire desviará las hojas 73 y será medida por los medidores de deformación 75 montados sobre la porción central de estas hojas. Entonces, los valores medidos se restarán de los valores medidos del desplazamiento del pistón, para obtener el valor real del desplazamiento de la cuña del estator y del resorte para fluctuaciones. En la práctica, el paso de la determinación (f) puede realizarse de tres maneras: Después de una correcta precalibración, se pueden trazar curvas de referencia en el laboratorio, indicando el valor de la fuerza como una función del desplazamiento para el mecanismo de retención elástico probado, en distintos niveles de compresión iniciales. Luego, se puede trazar una curva de calibración que indique el valor de desplazamiento provocado por una fuerza F, como una función del nivel de compresión inicial del mecanismo de retención elástico (ver figura 6) . Este nivel de compresión (o tensión) de la cuña del estator durante la prueba puede ser deducido entonces directamente de la medida del desplazamiento causado por una fuerza F dada, aplicada a la cuña del estator, utilizando la curva de calibración. Ver figura 7. De esta manera, según este método, se ejerce una presión constante y se mide el desplazamiento resultante. Se puede evaluar también la tensión de las cuñas de un estator, definiendo una longitud dada para el desplazamiento y midiendo la presión que debe ejercerse para lograr este desplazamiento (ver figura 8) . Por último, se puede evaluar la tensión de las cuñas de un estator, evaluando la ordenada en el origen de las curvas que indican la fuerza como una función del desplazamiento, lo que corresponde a la fuerza real aplicada por el resorte sobre las bobinas del estator. En este caso, se puede establecer un valor de umbral correspondiente a una ordenada que a su vez corresponde a un nivel de compresión requerido, y verificar luego si el valor medido de la fuerza ejercida alcanza o no este umbral. Se puede obtener esta ordenada en el origen por el procesamiento computarizado de las curvas. Como se mencionó antes, todo este proceso se puede automatizar. Se entiende que se podrá realizar modificaciones al aparato descrito en la presente, que sólo es ilustrativo, sin apartarse del ámbito de la invención según es definida en las siguientes reivindicaciones. De esta manera, por ejemplo, el aparato de la invención podría tener también al menos una placa de separación 77 que puede fijarse al cuerpo del sensor sobre su superficie opuesta al pistón, para que el grosor del sensor aumente y lo haga útil en intervalos de aire más anchos (ver figura 1) .

Claims (24)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo descrito en las siguientes reivindicaciones. 1. Un método para evaluar en forma cuantitativa la tensión de las cuñas del estator de un alternador que comprende un rotor y un estator, los cuales definen juntos un intervalo de aire de un ancho dado; el estator tiene ranuras radiales, con salidas que tienen una comunicación abierta, con el intervalo de aire; en cada una de las ranuras, al menos una de las bobinas del estator está fijada por un mecanismo de retención elástico que está en contacto con unas cuñas que están insertadas de manera deslizable en un conjunto simétrico de muescas provistas a este fin en el estator en la salida de cada ranura; este método está caracterizado por comprender los siguientes pasos : a. insertar en el intervalo de aire un sensor que tiene un elemento móvil, capaz de ser desplazado en dirección transversal a este intervalo de aire por el efecto de una presión ejercida por un fluido; b. posicionar el sensor delante de la cuña del estator cuya tensión será evaluada, de tal manera que este elemento móvil quede enfrente de la cuña del estator; c. ejercer una presión sobre el fluido para desplazar el elemento móvil del sensor y hacer que este elemento se contacte primero y presione luego la cuña del estator, mientras el sensor es retrocedido contra el rotor; d. medir la presión ejercida de esta manera, siendo esta presión proporcional a la fuerza aplicada al mecanismo de retención elástico que se encuentra detrás de la cuña del estator; e. medir el desplazamiento de la cuña del estator cuando se ejerce la presión; y f. determinar la tensión de la cuña del estator, utilizando la fuerza y el desplazamiento medidos de esta manera; en el cual: g. porque el sensor utilizado tiene un cuerpo formado por una placa plana y delgada, con un grosor ligeramente menor al ancho del intervalo de aire; esta placa tiene una superficie con un rebajo que actúa como un cilindro en el cual se inserta un pistón que opera como el elemento móvil ya mencionado; este pistón se puede operar a distancia, inyectando el fluido presurizado en el cilindro; y h. porque la medición del desplazamiento de la cuña se logra midiendo el desplazamiento del pistón en su cilindro, por medio de al menos una hoja elástica que tiene un primer extremo fijado firmemente a la superficie del sensor; un segundo extremo montado sobre el pistón, para que pueda ser desplazado con este; y una porción central a la cual se adosa al menos un medidor de deformación que da una señal proporcional al desplazamiento del pistón y por lo tanto, al desplazamiento de la cuña del estator cuando este es presionado.
2. 2. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque, antes de realizar los pasos (b) a (f), el sensor es posicionado en el intervalo de aires entre las superficies rígidas del rotor y del estator, y se mide el valor del desplazamiento del pistón correspondiente a las presiones de trabajo, y en el cual, en el paso (f), el valor de desplazamiento medido de esta manera se resta al valor del mismo desplazamiento medido cuando la presión se ejerce sobre la cuña del estator.
3. 3. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque cuando se completa el paso (b) , cualquier verificación en el ancho del intervalo de aires es medida por al menos un medidor de deformación montado sobre una hoja elástica que tiene un extremo fijado al cuerpo del sensor, y otro extremo libre con una zapata que se conecta con y se desliza sobre una superficie rígida del estator, y en el cual, el paso (f), la variación medida de esta manera se resta del valor del desplazamiento medido para obtener el valor real del desplazamiento de la cuña del estator cuando se ejerce presión sobre la misma.
4. 4. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque el paso (b) es realizado por medios mecánicos diseñados para desplazar ese sensor a lo largo de cada ranura radial.
5. 5. El método de la reivindicación 4, caracterizado porque los medios mecánicos están controlados para desplazar automáticamente ese sensor a lo largo de cada ranura radial, para que el sensor se posicione delante de cada cuña sucesiva del estator y se inserte de manera deslizable en las muescas realizadas en esa ranura radial.
6. 6. El método de la reivindicación 5, caracterizado porque los medios mecánicos también están diseñados para desplazar el sensor de una ranura dada a al menos otra ranura adyacente.
7. 7. El método de la reivindicación 4, caracterizado porque los medios mecánicos son controlados manualmente, y en el cual el sensor tiene un sistema de visualización de fibra óptica que permite al operador localizar cada cuña del estator y posicionar el sensor respecto de dicha cuña del estator.
8. 8. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque el fluido utilizado es aire comprimido .
9. 9. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque el paso (f) consiste en determinar el porcentaje de compresión del mecanismo de retención elástico, ejerciendo una presión constante durante el paso (c) y midiendo el desplazamiento obtenido de esta manera.
10. 10. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque el paso (f) consiste en determinar el porcentaje de compresión del mecanismo de retención elástico, estableciendo un desplazamiento dado y midiendo la presión requerida para lograr ese desplazamiento.
11. 11. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque el paso (f) consiste en determinar el porcentaje de compresión del mecanismo de retención elástico, estableciendo un valor de umbral correspondiente a una ordenada de las curvas que indican la fuerza como una función del desplazamiento, esta ordenada corresponde a un porcentaje de compresión equivalente requerido, y luego verificando si el valor medido de la fuerza ejercida alcanzó o no este valor de umbral.
12. 12. Un aparato para evaluar en forma cuantitativa la tensión de las cuñas del estator de un alternador que comprende un rotor y un estator, los cuales definen juntos un intervalo de aire de un ancho dado; el estator tiene ranuras radiales, con salidas que tienen una comunicación abierta con el intervalo de aire; en cada una de las ranuras, al menos una de las bobinas del estator está fijada por un mecanismo de retención elástico que está en contacto con unas cuñas que están isertadas de manera deslizable en un conjunto simétrico de muescas provistas a este fin en el estator en la salida de cada ranura; este aparato está caracterizado por comprender: a. un sensor dimensionado de tal manera para que pueda insertarse en el intervalo de aire, con un elemento móvil, capaz de ser desplazado en dirección transversal a este intervalo de aire por el efecto de una presión ejercida por un fluido: b. un mecanismo para posicionar el sensor delante de la cuña del estator cuya tensión será evaluada, de tal manera que este elemento móvil quede enfrente de la cuña del estator; c. un mecanismo para ejercer una presión por medio de un fluido, para desplazar el elemento móvil del sensor y hacer que este elemento se contacte primero y presione luego contra la cuña del estator, mientas el sensor es retrocedido contra el rotor; d. un mecanismo para medir la presión ejercida cuando el elemento móvil presiona contra la cuña del estator, siendo esta presión proporcional a la fuerza aplicada al mecanismo de retención elástico que se encuentra detrás de la cuña del estator; e. un mecanismo para medir el desplazamiento de la cuña del estator cuando se ejerce la presión; y f. un mecanismo para determinar la tensión de la cuña del estator, utilizando la fuerza y el desplazamiento medidos de esta manera; en el cual : g. porque el sensor tiene un cuerpo formado por una placa plana y delgada, con un grosor ligeramente menor al ancho del intervalo de aire; esta placa tiene una superficie con un rebajo que actúa como un cilindro en el cual se inserta un pistón que opera como el elemento móvil ya mencionado; este pistón se puede operar a distancia, inyectando el fluido bajo presión en el cilindro; y h. el mecanismo para medir el desplazamiento de una cuña del estator consiste en un mecanismo para medir el desplazamiento del pistón en el cilindro; ese mecanismo de medición del desplazamiento del pistón consiste en al menos una hoja elástica que tiene un primer extremo fijado firmemente a la superficie del sensor; un segundo extremo montado sobre el pistón, para que pueda ser desplazado con este; y una porción central a la cual se adosa al menos un medidor de deformación que da una señal proporcional al desplazamiento del pistón y por lo tanto, al desplazamiento de la cuña del estator cuando este es presionado.
13. 13. El aparato de la reivindicación 12, caracterizado porque el mecanismo (b) tiene un primer sistema mecánico que permite el desplazamiento del sensor a lo largo de cada ranura radial.
14. 14. El aparato de la reivindicación 13, caracterizado porque el primer sistema mecánico es operado por un motor que está controlado por un dispositivo de control, para desplazar automáticamente el sensor a lo largo de cada ranura radial, en el cual el sensor puede posicionarse delante de cada cuña sucesiva del rotor, insertada de manera deslizable en las muescas de dicha ranura radial.
15. 15. El aparato de la reivindicación 14, caracterizado porque el primer sistema mecánico tiene una cadena enrollada en un tambor dado por el motor, y esta cadena tiene un extremo libre que se puede desenrollar dentro del intervalo de aire y al cual está adosado el sensor.
16. 16. El aparato de la reivindicación 14, caracterizado porque el mecanismo (b) tiene también un segundo sistema mecánico que permite el desplazamiento del sensor desde una ranura dada hasta al menos otra ranura adyacente .
17. 17. El aparato de la reivindicación 16, caracterizado porque el segundo sistema mecánico tiene un carrito sobre el cual está montado el primer sistema mecánico, y mecanismos para desplazar el carrito durante el traslado.
18. 18. El aparato de la reivindicación 14, caracterizado porque el primer sistema mecánico es controlado manualmente y el sensor tiene un sistema de visualización de fibra que permite a un operador localizar cada cuña del estator y posicionar el sensor respecto de la - misma.
19. 19. El aparato de la reivindicación 18, caracterizado porque el primer sistema mecánico tiene una cadena enrollada en un tambor dado por el motor, y esta cadena tiene un extremo libre que se puede desenrollar dentro del intervalo de aire, y al cual está adosado el sensor.
20. 20. El aparato de la reivindicación 8, caracterizado porque el sistema de visualización comprende una fibra óptica que tiene un extremo adaptado para servir como un lente y está adosado al sensor.
21. 21. El aparato de la reivindicación 20, caracterizado porque el extremo de la fibra óptica que sirve como un lente se extiende en forma transversal al pistón en una cavidad provista en el cuerpo del sensor, y se encuentra enfrente de un espejo incorporado en esa cavidad y en el cual hay un mecanismo de iluminación a nivel de ese sensor, para facilitar la visualización de una cuña del estator, cuya tensión se valuará, con la fibra óptica.
22. 22. El aparato de la reivindicación 12, caracterizado porque el aparato tiene además al menos una placa de separación que se adosa al cuerpo del sensor, en el lugar opuesto a la superficie donde el pistón está montado, por la cual se aumenta el grosor del sensor, permitiendo su uso en un intervalo de aire cuyo ancho sea mayor.
23. 23. El aparato de la reivindicación 12, caracterizado porque el mecanismo (f) tiene un sistema de acondicionamiento electrónico y un sistema de procesamiento computarizado.
24. 24. El aparato de la reivindicación 23, caracterizado porque el fluido inyectado es aire comprimido y el aparato tiene la forma de un equipo portátil. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Se describe un método para evaluar en forma cuantitativa la tensión de las cuñas del estator de un alternador que puede efectuarse sin tener que remover o desmontar el rotor de un alternador, aunque el intervalo de aire del alternador sea tan delgado como 10 mm, y que permite evaluar cuantitativamente el porcentaje de compresión del resorte para fluctuaciones que sujeta las cuñas de manera simple, eficaz y confiable. Este método utiliza un sensor en forma de placa delgada y plana que tiene una superficie con un rebajo en el cual se inserta un pistón. Este sensor se inserta en el intervalo de aire del alternador y se posiciona delante de la cuña del estator que se evaluará, para que el pistón quede enfrente de la cuña. Entonces, se inyecta un fluido en el sensor para que el pistón tome contacto con y luego presione la cuña, mientras el sensor es retrocedido contra el rotor. La presión del fluido inyectado que es proporcional a la fuerza aplicada al resorte para fluctuaciones es medida, asi como el desplazamiento de la cuña del estator, mientras ejerce la presión, y la fuerza y el desplazamiento medidos de esta manera se utilizan para determinar la tensión de la cuña. Esta medición del desplazamiento de la cuña se logra midiendo el desplazamiento del pistón en su cilindro, por medio de un medidor de deformación fijado a hojas elásticas que se apoyan contra el pistón. También se describe un aparato para llevar a cabo este método.