Apuntes de Bobinados de C.A.

MAQUINAS ELECTRICAS

BOBINADOS DE CORRIENTE

ALTERNA Cálculo y ejemplos

IES HISPANIDAD

15/11/2015

Resumen de los tipos de bobinados de corriente alterna más utilizados en los

motores eléctricos trifásicos

BOBINADOS ELÉCTRICOS EN CORRIENTE ALTERNA Página 2

BOBINADOS DE CORRIENTE ALTERNA

Grupos de bobinas


http://www.youtube.com/watch?v=bswpxsnQqDw&feature=player_embedded https://www.youtube.com/watch?v=9iI7De6xUGI https://www.youtube.com/watch?v=2BJ9EHMSOJk http://www.youtube.com/watch?v=h0GEuGzeWIU&feature=player_embedded La mayoría de los bobinados de corriente alterna son abiertos quedando libres los dos extremos de cada fase. Las condiciones que tienen que cumplir son 1º Todas las fases deben tener el mismo número de espiras en serie. 2º Todas la ramas deben tener igual resistencia. 3º Las fases deben estar desfasadas el ángulo característico del sistema. En los bobinados trifásicos 120º. Los bobinados pueden ser por polos (el número de grupos de bobinas es igual al número de polos) por polos consecuentes (el número de grupos de bobinas de bobinas es igual a ½ del numero de polos). Número de grupos por fase y total Por polos El número de grupos de cada fase Gf es igual al número de polos Gf( grupos por fase)= 2p 2p=polos El número total de grupos de bobinado será: G= 2.p.q q= número de fases Por polos consecuentes El número de grupos de cada fase Gf es igual al número de pares de polos Gf= p p= pares de polos El número total de grupos de bobinado será: G= p.q Conexión de los grupos Por polos Se une final del grupo1 con final del grupo2, el principio de grupo2 con el principio del grupo3, y así sucesivamente (principio con


principio y final con final)

Por polos consecuentes Se une final del grupo1 con principio del grupo2, el final de grupo2 con el principio del grupo3, y así sucesivamente (final con principio)

Número de ranuras por polo y fase Kpq= K/2.p.q Número de bobinas del bobinado Los bobinados pueden ser: -De una capa, en este caso hay una sola bobina en cada ranura. B=K/2 hay un número de bobinas igual al número de ranuras - De dos capas cuando hay dos bobinas en cada ranura B=K hay un número de bobinas igual a la mitad del número de ranuras de ranuras. Número de bobinas por grupo u=B/G el número de bobinas por grupo es igual al número total de bobinas del bobinado dividido entre el número total de grupos del bobinado. Extremos de las fases.


Distancias entre los principios de las fases En los bobinados trifásicos las fases deben ir situadas sobre ranuras desfasadas 120º eléctricos Y120= K/3P Determinación del principio de fases de un bobinado trifásico Los principios de una fase pueden ser todos aquellos que estén separados 120 º eléctricos. Para ver los principios de fases se prepara un cuadro con tantas filas como pares de polos y tantas columnas como fases. Ejemplo un motores de 2 pares de polos (2p=2) y 24 ranuras (K=24) y otro de 2p=2 K=36 U1 V1 W2 1 5 9 13 17 21 Y120= K/3P=24/3. 2=4 Y120= K/3P=36/3. 2=6 Bobinados concéntricos

Moldes para bobinas concentricas Los lados activos de una misma fase situados frente a polos consecutivos se unen por cabezas concéntricas (las bobinas de un grupo son de amplitudes diferentes. Los bobinados trifásicos por razones de construcción se hacen por polos consecuentes, menos los bipolares que se hacen por polos Posibilidad de ejecución de un bobinado concéntrico Kp.q=K/2.p.q Número de ranuras por polo y fase Por polos Kp.q tiene que ser entero en los bobinados por polos, en el

U1 V1 W2 1 7 13 19 25 31


caso de que sea impar una de las bobinas tiene que tener la mitad del número de espiras o los grupo tienen que ser alternativamente unos de una bobina más que el otro. Por polos consecuentes Kp.q da igual que sea par o impar y también se puede hacer cuando la parte decimal sea 0,5 haciendo que la bobina exterior tenga la mitad de espiras. Numero de bobinas por grupo (una capa) Por polos consecuentes u= k/2.p.q Por polos u= k/4.p.q Amplitud de grupo Es el número de ranuras en el interior del grupo (q-1). Kp.q

Por polos consecuentes m= (q-1).u Por polos m=(q-1).2.u Ancho de bobina Y1=m+1 la mas interior Y2=m+3 Y3=m+5 Indicaciones del trazado -Se debe utilizar colores diferentes para cada fase. - Debe haber tantos lados activos por fase como ranuras por polo y fase - En los bobinados por polos los lados activos de un grupo van al lado de los de otro de la misma fase. -En los bobinados por polos consecuentes los lados activos de un grupo van separados de los de otro de la misma fase la amplitud del grupo. - La colocación de las cabezas por polos cada fase va en un mismo plano, por polos consecuentes el plano se va alternando excepto en el caso que el número de pares de polos es impar en el que habrá un grupo en dos planos. - Después de elegir los principios de las fases se deben conectar los grupos de una misma fase. Por polos consecuentes final con principio del siguiente grupo. Por polos final con final de la siguiente y así sucesivamente.

- Por último se señalan los polos teniendo en cuenta el sentido de la corriente en la entrada v1 es contrario a las de las entradas u1 y w1.


POR POLOS

CONSECUENTES POR POLOS

NÚMERO DE RANURAS POR POLO Y FASE

Kp.q= K/2.p.q Kp.q= K/2.p.q

NÚMERO DE BOBINAS POR GRUPO

u=K/2.p.q u=K/4.p.q

AMPLITUD DEL GRUPO

m=(q-1) . u m=(q-1) . 2.u

ANCHO DE BOBINA y1=m+1, y1=m+3, y1=m+5

y1=m+1, y1=m+3, y1=m+5

y120 y120=K/3p y120=K/3p


Bobinado imbricado de una capa de K= 24, p= 2, q=3 Número de ranuras por polo y fase. Kp.q= K/2.p.q =24/2 .2 .3= 2 Número de bobinas por grupo u=B/2.p.q donde B= K/2 en bobinados de una capa y B= K en bobinados de dos capas B=K/2= 24/2= 12 bobinas u u=B/2.p.q = 12/2 .2 . 3= 1 Yp= K/2p = 24/2 .2= 6, Yk= Yp -1= 6 -1 =5 Y120 K/3p= 24/ 3. 2= 4 u1 v1 w1 1 5 9 13 17 21

Bobinado de un motor de las mismas características concéntrico


Para dibujar el bobinado se dibujan todos los grupos de todas las fases, teniendo cuidado de usar un color diferente para cada fase. Después se unen por polos los grupos de colores iguales, teniendo en cuenta que cada fase debe comenzar por una ranura que este en el cuadro de principios.


BOBINADOS IMBRICADOS FRACCIONARIOS Fundamento de estos bobinados. Un bobinado imbricado es fraccionario cuando no resulta entero el número de bobinas por grupo: U= B/2.p.q Los bobinados fraccionarios son muy empleados en alternadores ya que, con ellos, se obtiene una curva de f.e.m senoidal, lo que es siempre conveniente. Para formarnos una idea de la importancia de los bobinados fraccionarios, comparemos dos bobinados imbricados de dos capas, uno entero, con U = 1 (o sea, dos ranuras por polo y fase), y otro fraccionario, con U= 2,5 (o sea, dos y media ranuras por polo y fase). En el primero, en un mismo instante, hay un eje dé ranura frente a los ejes de todos los polos, tanto N como S, sumándose los efectos de las armónicas de las f. e. ms. de todos los conductores situados en dichas ranuras. En el segundo bobinado, en un instante, si frente a los ejes de po-los N se encuentra un eje de ranura, frente a los ejes de polos S hay un eje de diente, compensándose parcialmente las armónicas de las f. e. ms. Es de notar que, al decir que el valor del número de bobinas por grupo es 2,5, no significa que cada grupo vaya a ser formado por dos bobinas enteras y una media, lo que es imposible, si no que los grupos sucesivos de una misma fase tendrán, alternativamente, dos y tres bobinas. Los bobinados fraccionarios pueden ser, simétricos O asimétricos. En los bobinados fraccionarios simétricos las fuerzas, electromotrices generadas en las distintas Fases que componen el conjunto son exactamente iguales y está desfasadas el ángulo


característico del sistema. Si no se cumplen cualquiera de estas condiciones el bobinado es asimétrico

Bobinados fraccionarios simétricos. En muchos de los bobinados fraccionarios se puede conseguir la perfecta igualdad de las f. e. ms. de todas las fases, así como su correcto desfase, mediante el reparto del bobinado, de forma que las fases estén constituidas por igual número de bobinas. Por otra parte, aunque no es posible que todos los grupos tengan el mismo número de bobinas, se puede conseguir distribuirlas de forma tal que haya una cierta simetría al obtener los llamados "grupos de repetición"'. Recibe el nombre de “grupos de repetición", el conjunto formado, por varios grupos polares que se repiten una o más veces en cada fase. Así, por ejemplo, si tenemos un bobinado exapolar, en el cual los seis grupos de una fase tienen sucesivamente 2-3-2-3-2-3 bobinas, el "grupo de repetición" comprende 2 grupos polares, ya que, como vemos, se repite tres veces la distribución 2-3 bobinas Por lo tanto, en cada fase de este bobinado hay dos grupos de repetición. Condición de simetría. No todos los bobinados fraccionarios permiten conseguir una per-fecta simetría. Para que ésta sea posible, es necesario y suficiente que se cumpla la siguiente condición: "El número total de bobinas de la armadura debe ser exactamente divisible por la llamada constante" propia del bobinado": La constante propia es un valor que depende del número de polos de la máquina y el número de fases del bobinado. En la tabla V, aparecen los valores de la constante propia de los bobinados bifásicos y trifásicos correspondientes a máquinas hasta de veinte polos.

Así, por ejemplo, el bobinado de dos capas trifásico octopolar de 42 ranuras que resulta fraccionario, ya que:


será simétrico, dado que el número de bobinas B = 42 es divisible por la constante propia, que para este bobinado vale 3. Por el contrario, el bobinado de dos capas trifásico exapolar de 48 ranuras, que también es fraccionario, ya que: no podrá ser perfectamente simétrico, dado que el número de bobinas K = 48 no es divisible por la constante propia, que, para este bobinado, vale 9. Distribución de las bobinas en los grupos. Distribuir un bobinado fraccionario consiste en efectuar el reparto del número de bobinas que componen una fase entre los grupos que forman esa fase, y determinar los "grupos de repetición". Para efectuar la distribución seguiremos el método llamado del mínimo común múltiplo, que consiste en lo siguiente: 1.° Se determina el mínimo común múltiplo del número total de bobinas B y del producto de los números de polos y fases, ó sea, 2pq ."Designemos por M dicho mínimo común múltiplo. 2.° Sobre un papel cuadriculado se prepara un cuadr o que con-tenga un número total de cuadritos igual al valor calculado del mínimo común múltiplo, o sea, que tendrá M cuadritos. Estos cuadritos serán dispuestos formando un cuadro rectangular con tantas líneas horizontales como número de polos tenga la máquina, o sea, 2p En consecuencia, el número de columnas verticales será M/2p. El número total de columnas quedará subdividido en tantos trozos como número de fases tenga el bobinado. 3.° Seguidamente se calcula el llamado paso de cuadro, teniendo en cuenta que en los M cuadritos del cuadro deben ser repartidas, uniformemente, las B bobinas que constituyen el bobinado. Así, pues, designando por Yc al paso de cuadro, su valor será igual a: Yc=M/B 4.° Dibujado el cuadro y calculado el paso de cuadr o, señalaremos con un aspa X el primero de los cuadritos, o sea, el situado en el ángulo superior izquierdo, y después pondremos aspas en todos los cuadritos que encontremos al ir saltando el número de cuadritos que indica el paso Yc. Cuando se llegue al final de una línea seguiremos en la siguiente. 5.° Las aspas indican exactamente el reparto de las bobinas que constituyen el bobinado, señalando las que forman cada grupo, según el polo (determinado por las líneas) y la fase (determinada por la columna vertical). 6.° Asimismo, sobre el cuadro se conocerá el número de grupos de repetición que forman el bobinado. Ejemplo 1 Efectúese la distribución de bobinas en el bobinado

BOBINADOS ELÉCTRICOS EN

de dos capas de un alternador trifásico octopolar cuya armadura tiene 54 ranuras. Este bobinado es fraccionario, ya que se verifica que:

Por otra parte, es simétrico, dado que el número de bobinas 54 es múltiplo de constante propiTabla V, vale 3. Siendo 216 el mínimo común múltiplo del número de bobinas 54 y del producto contenga 216 cuadritos, distribuidos en 8 líneas (por ser octopolar la máquina) y 27 columnas," subdivididas en tres trozos por ser trifásico el bobinado), con 9 columnas cada trozo.

Como quiera que en los 216 cuadritos deben quedar repartidas las 54 bobinas, el paso de cuadro tendr

Señalando el primer cuadrito y a partencuentran saltando los cuadritos de cuatro en cuatro quedardistribución de las bobinasComo vemos en el cuadro, el bobinado tendrrepetición, formado cada uno por cuatro grupos polares de cadbobinas repartidas en periferia del inducido de la forma siguiente: AAABBCCAABBBCCAABBCCCAABBCC(En esta distribución cada letra representa una bobina, quedando señaladas las fases por las letras A B y C)Proceso de c álculo de un bobinado frac1.Una vez visto que el bobinado es fraccionario, se comprobarposible, conseguir que sea simétrico.2.Se elegirá el paso de ranura o ancho de bobina de acuerdo el paso polar. En la práctica, la mayoría de los bobinados de esta clase tienen un paso acortado.

BOBINADOS ELÉCTRICOS EN CORRIENTE ALTERNA Página

de dos capas de un alternador trifásico octopolar cuya armadura

Este bobinado es fraccionario, ya que se verifica que:

étrico, dado que el número de bobinas 54 es

múltiplo de constante propia, que para este bobinado, según, la

ínimo común múltiplo del número de bobinas 2p q = 24, prepararemos un cuadro que

contenga 216 cuadritos, distribuidos en 8 líneas (por ser octopolar 27 columnas," subdivididas en tres trozos por ser

trifásico el bobinado), con 9 columnas cada trozo.

Como quiera que en los 216 cuadritos deben quedar repartidas las 54 bobinas, el paso de cuadro tendrá por valor:

el primer cuadrito y a partir de éste, todos los que se

cuadritos de cuatro en cuatro quedará determinada la distribución de las bobinas Como vemos en el cuadro, el bobinado tendrá dos grupos de

cada uno por cuatro grupos polares de cada fase y 27

periferia del inducido de la forma siguiente: AAABBCCAABBBCCAABBCCCAABBCC

ón cada letra representa una bobina, quedando señaladas las fases por las letras A B y C)

álculo de un bobinado frac cionario simétrico.Una vez visto que el bobinado es fraccionario, se comprobará, si

posible, conseguir que sea simétrico. á el paso de ranura o ancho de bobina de acuerdo el

paso polar. En la práctica, la mayoría de los bobinados de esta e tienen un paso acortado.

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de dos capas de un alternador trifásico octopolar cuya armadura

étrico, dado que el número de bobinas 54 es a, que para este bobinado, según, la

ínimo común múltiplo del número de bobinas B = = 24, prepararemos un cuadro que

contenga 216 cuadritos, distribuidos en 8 líneas (por ser octopolar 27 columnas," subdivididas en tres trozos por ser

Como quiera que en los 216 cuadritos deben quedar repartidas las

éste, todos los que se

á determinada la

á dos grupos de

a fase y 27

ón cada letra representa una bobina, quedando

cionario simétrico. á, si

á el paso de ranura o ancho de bobina de acuerdo el paso polar. En la práctica, la mayoría de los bobinados de esta


3.° Se preparará el cuadro de distribución de bobin as siguiendo el método del mínimo común múltiplo 4.° Preparado el cuadro de principios de fases, se elegirá la combinación de principios más conveniente. Obsérvese que en los bobinados / fraccionarios el paso de principios también puede ser fraccionario, por lo que se tendrá cuidado de preparar el cuadro con el paso de principios exacto, aun en el caso de que este valor sea fraccionario. 5.° Para dibujar el esquema se tendrá en cuenta que en la periferia del inducido deben ser situados los lados activos de acuerdo con la distribución de bobinas-resultante en el cuadro


preparado, siguiendo el método del mínimo común múltiplo. 6.° La conexión de los grupos sucesivos de una mism a fase será ejecutada para obtener un bobinado "por polos", por lo que se unirá final con final, principio con principio, etc.

Bobinado imbricado fraccionario de dos capas K= 21 p=1 q=3 Condición de simetría

B/CP= 21/3=7 al ser un número entero se puede hacer un bobinado fraccionario simétrico. Número de ranuras por polo y fase. Kp.q= K/(2.p.q)= 21/(2.1.3)= 3,5 Número de bobinas por grupo. U= B/(2.p.q)=21/(2.1.3)=3,5= 3+1/2 m.c.m. de B y 2.p.q 21 7 1

3 7

21=3.7

6 3 1

2 3

6= 2.3 m.c.m de 21 y 6 = 7.3.2= 42 Número de filas. Nº filas=2p= 2 Número de columnas Nºcolumnas= m.c.m/2p=42/2= 21 Subdivisión de columnas S columnas = Nºcolumnas/q= 21/3=7 Paso de cuadros Pcuadros= m.c.m/B= 42/21=2 Paso de ranura Yp=K/2p= 21/2= 10,5 Yk= Yp -0,5= 10 Paso de principios Y120=K/3.p=21/3=7 u v w


1 8 15

AAAABBBCCCCAAABBBBCCC

Método simplificado. A continuación, se expone un método de cálculo rápido de los bo-binados fraccionarios, que permite conocer sus posibilidades constructivas. Si el valor de la fórmula, que da el número de bobi-nas por grupo, lo disponemos en forma de número mixto, con la parte fraccionaria reducida a su mínima expresión, se obtiene una parte entera que designamos por E, y una fracción cuyo numerador lo designamos por D y el denominador d. Así, pues, resulta la expresión:

En esta expresión, todas las letras representan características inte-resantes del bobinado fraccionario.

DISTRIBUCIÓN DE BOBINAS FASE u FASE v FASE w X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X


En efecto, el denominador d indica, el número de grupos polares que constituyen un grupo de repetición por lo que, en consecuencia, el número de grupos de repetición del bobinado fraccionario viene dado por el cociente del número de polos por el denominador d, es decir," por la “fórmula: Gr= 2p/d El numerador D de la parte fraccionaria, indica el número de grupos grandes que hay en cada grupo de repetición; la diferencia d_— D indicará por consiguiente el número de grupos pequeños que hay en cada grupo de repetición. Finalmente, la parte entera indica el número de bobinas que forma el grupo pequeño, por lo que los grupos grandes estarán formados por E+ 1 bobinas. Ejemplo 2. Calcúlese bobinado de dos capas para un alternador trifásico decapolar cuya armadura tiene 72 ranuras. Este bobinado es fraccionario, ya que la fórmula (126), da en este caso:

Ahora bien, este bobinado resultará simétrico, dado que el número de bobinas B = 72 es múltiplo de la constante propia, que, en este caso, vale 3. Reduciendo la parte fraccionaria del valor U a la mínima expresión, resulta el siguiente valor: U=E+ D/d = 2+2/5 Esta expresión indica que, en este bobinado, cada grupo de repetición está formado por 5 grupos polares (d = 5), y que, por consiguiente, el número de grupos repetición será: Gr=2p/d = 10/5 =2 También hace ver que en cada grupo de repetición hay dos grupos polares grandes (D = 2), formados por 3 bobinas (E+ 1 = 3), y tres grupos polares pequeños d — D = 5 — 2 = 3, constituidos por 2 bobinas (E = 2). Tabla de distribución de bobinas . Si sucesivamente fuéramos calculando la distribución de bobinas en los bobinados fraccionarios ordinariamente usados, siguiendo el método del mínimo común múltiplo, podríamos registrar los resultados obtenidos en una tabla, lo que nos facilitaría el reparto de las bobinas en los casos que fuera necesario. La tabla VI ha sido preparada de esta manera: En la primera columna se encuentran los valores fraccionarios, que toma U más corrientemente. En las columnas siguientes, aparecen los números de bobinas que deben contener los grupos polares sucesivos, que constituyen un grupo de repetición.


Ejemplo 3. Determínese la distribución de bobinas del bobinado fraccionario del ejercicio anterior. Según sabemos, en dicho bobinado, el número de bobinas por grupo valía: U=2+2/5 De acuerdo con la tabla VI y teniendo en cuenta que E = 2, la distribución de las 72 bobinas que entran en un grupo de repetición es la siguiente: AAABBCCC A ABB CCCAABBBCCAABBBCCAAABBCC AAABBCCC A ABB CCCAABBBCCAABBBCCAAABBCC

196. Bobinados fraccionarios irregulares.

En los párrafos anteriores se ha dicho que, para que los bobinados fraccionarios sean simétricos, es necesario que el número de bobinas sea divisible por la constante propia. No obstante, determinadas armaduras de 6 ó 12 polos, con números de bobinas no divisibles por 9 (su constante propia), pero sí por 3, admiten un bobinado fraccionario irregular, suficientemente equilibrado para ser utilizado en alternadores y en estatores de motores asíncronos de jaula de ardilla.

En tales bobinados no es posible efectuarla distribución de bobinas siguiendo el método del mínimo común múltiplo expuesto en el párrafo 192, pero prácticamente se ha comprobado que han dado buenos resultados bobinados en los cuales la distribución de bobinas ha sido hecha de acuerdo con las indicaciones de la Tabla VII


MOTORES DE DOS VELOCIDADES CON UN BOBINADO ÚNICO (conexión dahlander) En este tipo de bobinado podemos tener dos velocidades en la relación 2:1 por ejemplo 1500 y 750 r.p.m. o 3000 y 1500 r.p.m. Para la realización de este bobinado debemos tener en cuenta:

1. Se suelen hacer casi siempre en bobinados imbricados de dos capas.

2. El cálculo se hace como un bobinado imbricado por polos teniendo en cuenta el número menor de polos, excepto para el cálculo del paso de ranura o ancho de bobina que se tiene en cuenta el número mayor de polos.

3. A la hora de dibujar el esquema dividiremos el número de grupos de cada fase en grupos pares e impares El principio del primer grupo impar será el principio de la fase, y uniremos el final del primer grupo impar con el principio del siguiente grupo impar y así sucesivamente. El final del último grupo impar se unirá con el principio del grupo par que tenga a continuación, y de esta unión sacaremos una salida que será el punto medio de la fase; después continuaremos uniendo el final de este grupo par con el principio del grupo par que tenga a continuación y así sucesivamente el último final de los grupos pares será el final de la fase.


Cuando la corriente entra al motor por los principios y sale por los finales se forma el mayor número de polos (menor velocidad) en cambio cuando la corriente entra por los puntos medios y sale por los finales obtenemos el menor número de polos (la velocidad mayor)

BOBINADO

N° de ranuras K = 24

N° de polos 2p = 4 y 2p = 8

N° de fases q = 3

B= K

Bobinado imbricado, realizado "por polos" para dos velocidades. Cálculo

N° de grupos del bobinado

G=2pq = 4 • 3= 12

Número de ranuras por polo y fase

Kp.q= K/(2.p.q)= 24/12=2

Número de bobinas por grupo

U= B/(2.pq)= 24/ (2.2.3)= 2

Paso de ranura

Yk= K/2P= 24/8=3

Paso de principios

Y120=K/3p= 24/6=4 Tabla de principios

U1 V1 W1

1 5 9

13 17 21

Se toman como principios U-l V-5 W-9

MODIFICACIÓN DE BOBINADOS DE CORRIENTE ALTERNA Es la relación existente entre la suma aritmética y la geométrica de la f.e.ms. producidas por las distintas bobinas de una fase siendo esta casi siempre menor: Kd= sen 300 /( Kp.q x sen 300/Kp.q)Para bobinados trifásicos Kd= sen 450 /( Kp.q x sen 450/Kp.q) Para bobinados monofásicos

Ka = sen α/2( también reduce la tensión)

α = 180 . Yk/Yp

Ka= sen (180 . Yk/Yp)/2= sen (180 .Yk)/(2 . Yp)= sen 90. Yk/Yp, En el caso de ser Yk = Yp , Yk/Yp = 1 por tanto: Ka=sen 90. Yk/Yp = sen 90 .1= sen 90= 1, en este caso no habrá reducción de tensión

Ka=sen 90. Yk/Yp

E = 4,44 x Ф x f x Ns x Kd xKa

Si en la última fórmula que nos da la f.e.m generada en el inducido de una máquina de c.a quitamos los valores constantes y los sustituimos por “ K”( manteniendo el calentamiento de la máquina para lo cual debemos mantener la inducción de la que dependen las

pedidas en el hierro y la densidad de corriente de la que dependen las perdidas en el cobre): E = 4,44 x Ф x f x Ns x Kd xKa = K x f x Ns

La f.e.m. generada E por Vb obtenemos la expresión: Vb = K x Ns x f que dice: "La tensión en bornes de una máquina de corriente alterna es directamente proporcional al número de espiras en serie por fase y a la frecuencia de la corriente". Cambio de tensión a frecuencia constante

Igual que en las máquinas de corriente continua, cuando se efectúa en las máquinas de corriente alterna un cambio de tensión se mantiene la potencia constante, mientras que las secciones de conductor e intensidades de corriente son inversamente proporcionales a la tensión en bornes. Por otra parte, de acuerdo con la fórmula Vb = K x Ns x f, el número de espiras en serie por fase está en razón directa con la tensión en bornes. La tensión en bornes Vb es proporcional al número de espiras (si la frecuencia no cambia) Vb ……………….. Ns Vb” ……………….. Ns” La sección del conductor es inversamente proporcional al número de espiras Ns o a la tensión en bornes Vb (si cuando disminuye la tensión disminuye el número de espiras, al disminuir la tensión también tiene que aumentar la sección para que el bobinado ocupe toda la ranura) Vb ……………….. Scu Vb” ……………….. Scu” Ns ……………….. Scu Ns” ……………….. Scu”

Ns” = Ns . Vb”/ Vb

Scu”= Vb . Scu / Vb”

Scu”= Ns * Scu / N”s

. Cambio del número de polos en motores

asíncronos.

Los motores asíncronos de 4 polos suelen tener un circuito magnético similar al de 6 polos. Por consiguiente, es factible la conversión de un motor de 4 polos en otro de 6 polos o a la inversa. Otras muchas veces ocurren lo mismo con motores de 6 y 8 polos.

Para efectuar el cambio del número de polos, manteniendo cons-tantes la tensión en bornes y la frecuencia de la corriente de alimen-tación, aplicaremos las siguientes reglas:

1.a Observemos que al variar el número de polos del motor el arco

polar varía en proporción inversa y, con él, el valor de la sección polar. Por consiguiente, sí se desea mantener el valor de la inducción, el flujo por polo deberá ser inversamente proporcional al número de polos del motor:

2.a En la fórmula: E = 4,44 x Ф x f x Ns x Kd xKa son constantes

todos los valores, a excepción del flujo Ф y del número de espiras en serie por fase Ns. Por lo tanto, el producto de estos dos valores debe de ser una cantidad constante. Así, pues, si con un número de espiras en serie Ns el flujo es igual a Ф, con un número de espiras en serie Ns” el flujo será Ф “, estando relacionados estos valores mediante la siguiente igualdad:

E = 4,44 x Ф x f x Ns x Kd xKa

Ф x Ns = Ф” x Ns” que se puede poner Ns/Ns”= Ф”/ Ф Expresión que dice: "Los números de espiras en serie por fase son

inversamente proporcionales a los flujos y, como éstos son también inversamente proporcionales a los números de polos del motor, resultara en definitiva, que los números de espiras en serie y de polos están en razón directa":

Ns/Ns”=2p/2p” donde Ns”= Ns x 2p”/2p

3.a El aprovechamiento de las ranuras exige que la sección del conductor sea inversamente proporcional al número de conductores a colocar en la ranura, o, lo que es igual, al número de polos:

4.a Manteniendo constante la densidad de corriente, la intensidad que podrá recorrer el conductor está en razón directa con su sección, lo que es igual, en razón inversa con el número de polos.

5ª Siendo constante el valor de tensión en bornes, la potencia del motor será directamente proporcional a la intensidad de corriente por lo tanto variará en razón inversa al número de polos:

6.a Teniendo en cuenta que permanece constante el

valor de la frecuencia, resulta que el producto de la velocidad por el número polos es una cantidad constante:

que nos dice: "La velocidad de un motor asíncrono varia en proporción inversa al número de polos".

NOTA. Es de observar que al variar el número de polos y, por

consiguiente, velocidad, se altera la refrigeración de la máquina, lo que modifica ligeramente la potencia posible en el motor.

Tenemos un motor trifásico con las siguientes características: q=3 2p=4 K=36 230/400 v Espiras por bobina =50 Ns =50 . 12 = 600 Diámetro = 0.4 mm Sección= 0,125 mm2 Bobinado imbricado de dos capas B=K=36 G=2.p.q=2. 2. 3= 12 U= B/G= 36/12=3 Yp= K/2p= 36/2.2= 9 Yp= Yk= 9 Y120 = K/3p= 36/3.2 =6 U1 v V1 W1 1 7 13 19 25 31 Queremos cambiar el motor trifásico anterior por las siguientes características: q=3 2p=6 K=36

230/400 v Espiras por bobina = ¿..? Bobinado imbricado de dos capas B=K=36 Vb= K . ф. Ns G=2.p.q=2. 3. 3= 18 Vb= K . ф”. Ns” U= B/G= 36/18=2 K . ф. Ns= K . ф”. Ns” ф/ ф”=2p”/2p Yp= K/2p= 36/2.3= 6 1/2p. Ns= 1/2p”. Ns” Ns”= Ns. 1/2p/ 1/2p”

Yp= Yk= 6 Ns”= Ns.2p”/2p= 600 .6/4=900 Y120 = K/3p= 36/3.3 =4 Espiras por bobina= Ns”/numero bobinas por fase= 900/12=75 U1 v V1 W1 1 5 9 13 17 21 25 29 33 Sección . Ns = Sección” . Ns” Sección . 2p = Sección” . 2p” Sección”= sección .2p/2p” = 0,125 . 4 /6 = 0,083mm2 ᴓ=√s.4/ π = √ 0,083 . 4/ π =0,32mm Queremos cambiar el motor trifásico anterior por las siguientes características: q=3 2p=6 K=36 400/700 v Espiras por bobina = ¿..? Bobinado imbricado de dos capas Vb = K * Ns * f Vb = Ns Vb” = Ns” Vb/vb” = Ns/Ns” Ns”=Ns .Vb”/Vb = 900. 400/230= 1665 Espiras por bobina= Ns”/numero bobinas por fase= 1665/12=130 Sección . Vb = Sección” . Vb” Sección”= sección Vb/Vb”= 0,083 . 230/400=0,0477 mm2 ᴓ=√s.4/ π = √ 0,0477 . 4/= π=0,25 mm

FORMULAS PARA EL CAMBIO DE CARACTERÍSTICAS DE BOBINADOS DE CORRIENTE ALTERNA Cambio de tensión a frecuencia constante Ns” = Ns * Vb”/ Vb. Scu”= Vb * Scu / Vb” Scu”= Ns * Scu / ” Ns Cambio del número de polos en motores asíncronos.

Bobinado imbricado de una capa de K= 24, p= 2, q=3 Número de ranuras por polo y fase con dos circuitos paralelos. Kp.q= K/2.p.q =24/2 .2 .3= 2 Número de bobinas por grupo u=B/2.p.q donde B= K/2 en bobinados de una capa y B= K en bobinados de dos capas B=K/2= 24/2= 12 bobinas u u=B/2.p.q = 12/2 .2 . 3= 1

Yp= K/2p = 24/2 .2= 6, Yk= Yp -1= 6 -1 =5 Y120 K/3p= 24/ 3. 2= 4 u1 v1 w1 1 5 9 13 17 21

Bobinado con dos circuitos paralelos

SENTIDO DE ROTACION El sentido de rotación del motor es indicado por una placa fijada en la carcasa en el lado accionado. RESISTENCIA DE AISLAMIENTO 1 Instrucciones de seguridad PELIGRO Para hacer la medición de la resistencia de aislamiento, el motor debe estar desconectado y parado. La bobina en test debe ser conectada a la carcasa y a tierra hasta remover la carga electrostática residual. Haga la puesta a tierra también de los capacitores (si hubiera) antes de desconectar y separar los terminales y medir con el megaóhmetro la resistencia de aislamiento. Consideraciones generales Cuando el motor no es colocado inmediatamente en operación, debe ser protegido contra humedad, temperatura elevada y suciedad, para evitar que la resistencia de aislamiento sea afectada. La resistencia de aislamiento de la bobina debe ser medida antes de colocar el motor en operación. Si el ambiente es muy húmedo, la resistencia de aislamiento debe ser medida en intervalos periódicos durante el almacenamiento. 4.3.3 Medición de bobinas del estator

La resistencia de aislamiento debe ser medida con un megóhmetro. La tensión del test para las bobinas de los motores debe ser conforme la Tabla 4.1 y conforme la norma IEEE43. Tabla Tensión para test de resistencia de aislamiento de las Bobinas

Antes de hacer la medición de la resistencia de aislamiento en la bobina del estator, verifique lo siguiente: - Si las conexiones del secundario de los TCs (si hubiera) no están abiertas. - Si todos los cables de fuerza están desconectados; - Si la carcasa del motor esta puesta a tierra; - Si la temperatura de la bobina fue medida; - Si todos los sensores de temperatura están aterrados. La medición de la resistencia de aislamiento de las bobinas del estator tiene que ser hecha en la caja de conexiones principal. El medidor (megohmetro) debe ser conectado entre la carcasa del motor y la bobina. La carcasa tiene que estar puesta a tierra. Conexión de megóhmetro

Si la medición total de la bobina presentara un valor inferior al recomendado, las conexiones del neutro deben ser abiertas y la resistencia de aislamiento de cada fase debe ser medida separadamente. ASPECTOS ELECTRICOS Conexiones eléctricas 4.6.1.1 Conexión principal Las conexiones a los terminales deben ser hechas de acuerdo con el diagrama de conexión del estator especifico para el motor. Certifíquese de que la sección y el aislamiento de los cables de conexión sean apropiados para la corriente y tensión del motor. Puesta a tierra La carcasa del motor y la caja de conexiones principal deben ser puestas a tierra antes de conectar el motor al sistema de alimentación.

Conectar el revestimiento metálico de los cables (si hubiera) al conductor de puesta a tierra común. Fijar firmemente todas las conexiones.

Apuntes de Bobinados de C.A.

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