BOBINADO DE MOTORES ELÉCTRICOS DE CORRIENTE ALTERNA

CEFIRE ELDACEFIRE ELDA

BOBINADO DE MOTORES ELÉCTRICOSBOBINADO DE MOTORES ELÉCTRICOSDE CORRIENTE ALTERNADE CORRIENTE ALTERNA

APUNTES Y EJERCICIOS PRÁCTICOSAPUNTES Y EJERCICIOS PRÁCTICOS

Juan José Hoyos García20/04/2007

CEFIRE DE ELDA BOBINADO DE MOTORES

ÍNDICE

1 INTRODUCCIÓN

2 OBJETIVOS

3 CONCEPTOS GENERALES 3.1 Generación de fem 3.2 Bobinas 3.3 Conceptos de paso polar y paso de ranura 3.4 Bobinados de una y de dos capas por ranura 3.5 Bobinados abiertos 3.6 Velocidad eléctrica. Frecuencia de una fem alterna

4 BOBINADOS DE CORRIENTE ALTERNA 4.1 Condiciones de los bobinados de corriente alterna 4.2 Conexión de los conductores activos de una bobina.

Tipos de bobinados 4.3 Bobinados por polos y por polos consecuentes 4.4 Conexión de los grupos de una fase 4.5 Número de ranuras por polo y fase 4.6 Número de bobinas por grupo 4.7 Extremos de las fases y distancias entre los principios de fases 4.8 Determinación de los principios en un devanado trifásico 4.9 Verificación de las conexiones de las fases

5 BOBINADOS CONCENTRICOS 5.1 Por polos 5.2 Por polos consecuentes

6 BOBINADOS EXCÉNTRICOS 6.1 Bobinados imbricados enteros 6.2 Bobinados imbricados fraccionarios 6.3 Bobinados fraccionarios irregulares 6.4 Bobinados fraccionarios con tres secciones muertas

7 DOCUMENTOS DE APOYO Y BIBLIOGRAFÍA

ANEXO I RELACIÓN DE ABREVIATURAS EMPLEADAS

ANEXO II TABLAS DE FÓRMULAS

ANEXO III EJERCICIOS PROPUESTOS

JUAN JOSÉ HOYOS GARCÍA 1


1 INTRODUCCIÓN

La publicación de estos apuntes sobre bobinados de motores eléctricos pretender ser una herramienta de aprendizaje tanto para los alumnos como para los profesores de Ciclos Formativos de la rama de Electricidad. Con la mínima teoría y a partir de esquemas, dibujos y ejercicios se pretende que el aprendizaje sea un proceso evolutivo y continuo. Espero y deseo que los compañeros profesores de ciclos puedan aprovecharlos en sus clases lectivas, profundizando en ellos lo que les interese en cada curso.

Los contenidos de estos apuntes son de provecho para el CFG Medio de Equipos e Instalaciones Electrotécnicas, en concreto para el módulo de Mantenimiento de Máquinas Eléctricos impartido en segundo curso.

Para el desarrollo curricular de los ejercicios propuestos se han tomado como referencias las capacidades terminales, criterios de evaluación y contenidos del currículo que aparecen en los siguientes Reales Decretos:

- RD 629/1995, título y enseñanzas mínimas.- RD 196/1996, currículo.

En este módulo de carácter práctico se incluye el cálculo y diseño de bobinados no solo de motores eléctricos de todo tipo sino también de transformadores. Además de ensayos y formas de controlarlos.

Es un módulo que se desarrolla normalmente en los talleres de electricidad. No obstante, también es aconsejable el uso de ordenadores para buscar información en catálogos CD-ROM, Internet o utilizar programas de diseño o de cálculo.

2 OBJETIVOS

Los ejemplos resueltos y ejercicios propuestos en esta publicación tienen la siguiente capacidad terminal:

1. Diseñar y calcular máquinas eléctricas rotativas de corriente alterna. Comprender su funcionamiento para poder realizar ensayos normalizados y su mantenimiento. Además de localizar y corregir las averías. Asegurar el rendimiento y seguridad en su régimen nominal de funcionamiento.



3 CONCEPTOS GENERALES

3.1 GENERACIÓN DE FEM

a) En un conductor. Es necesario que dicho conductor se encuentre en el interior de un campo magnético y que exista un movimiento relativo entre ambos (puede ser el conductor el que se mueva mientras que el campo permanece fijo, o viceversa)

El valor de esta FEM inducida en el conductor es:

e = B.l.v

y su polaridad se determina mediante la aplicación de la regla de la mano derecha.

b) En una espira. La espira está constituida por dos conductores, en los que se inducen fems que han de sumarse, para lo cual es necesario que dichos conductores, que reciben el nombre de activos, se encuentren bajo polos de nombre contrario.

La parte de conductor que los une, recibe el nombre de cabeza de espira

3.2 BOBINAS

Son los conjuntos compactos de espiras que unidos entre si constituyen el bobinado inducido de una máquina.

El valor de la FEM que se induce en una bobina tiene la siguiente expresión:

eB = 2.N.B.l.v

3.3 CONCEPTOS DE PASO POLAR Y PASO DE RANURA

a) Paso polar. Es la distancia que existe entre los ejes de dos polos consecutivos expresada en número de ranuras. Su valor corresponde a la siguiente expresión:

b) Ancho de bobina o paso de ranura. Para que en una bobina se sumen las fems inducidas en la totalidad de los conductores, es preciso que en todo instante los dos lados activos de cada espira de esa bobina se encuentren situados simultáneamente bajo polos de nombre contrario. Para ello es necesario que el ancho de bobina, es decir el número de ranuras que hay que saltar para ir de un lado activo de la bobina al otro, sea aproximadamente igual al paso polar. Por lo tanto tendremos:


YKpp 2


Paso diametral, acortado y alargado. El paso de ranura se llama diametral cuando coincide con el paso polar es decir:

Yk = Yp

Se llama paso acortado cuando Yk<Yp, bien porque Yp no es entero o por razones constructivas o de funcionamiento. Paso alargado es cuando Yk>Yp

3.4 BOBINADOS DE UNA Y DE DOS CAPAS POR RANURA

Los bobinados de le máquinas eléctricas, van alojados en huecos practicados sobre la periferia interior del estator, si es este el que soporta dicho bobinado o bien sobre la periferia exterior del rotor en el caso de tener que alojarlo en esta parte de la máquina. En cualquier caso estos huecos reciben el nombre de ranuras y se distribuyen uniformemente a lo largo de la periferia del rotor o del estator.

Según el número de lados activos de bobinas distintas que encontremos alojados en cada ranura, podemos clasificar los bobinados en:

- Bobinados de una capa: Son aquellos en los que solo existe un haz activo por ranura. En este tipo de bobinados cada bobina ocupará dos ranuras.

B = K/2

- Bobinados de dos capas: En este tipo, de bobinados tendremos dos haces activos por ranura. La capa que está al fondo de la ranura se llama inferior o interior y la que se encuentra junto al entrehierro se llama superior o exterior.

Cada bobina tiene un lado en la capa inferior y otro en la superior. En este caso el nº de bobinas será

B = K

3.5 BOBINADOS ABIERTOS


Y YK p


Las máquinas de corriente alterna tienen bobinados abiertos, pues cada una de sus fases presenta dos extremos libres, principio y final, que se llevan a la placa de bornas o al colector de anillos.

3.6 VELOCIDAD ELÉCTRICA. FRECUENCIA DE UNA FEM ALTERNA

Para generar una fem alterna debemos hacer girar un conductor en el seno de un campo magnético uniforme y fijo. De esta forma obtendremos una señal completa cada vez que demos una vuelta, por lo tanto la frecuencia de la señal, será el número de vueltas que demos por segundo.

Es decir: f = n/60 n en rpm

Si colocamos dos pares de polos en lugar del único que tenemos hasta ahora la frecuencia de la señal será el doble (manteniendo la misma velocidad) pues en cada vuelta avanzaremos dos ciclos eléctricos completos.

De forma general tendremos:

f = p. n/60



4 BOBINADOS DE CORRIENTE ALTERNA

4.1 CONDICIONES DE LOS BOBINADOS DE CORRIENTE ALTERNA

- Todas las fases deberán tener el mismo número de espiras por fase.- En los bobinados con circuitos paralelos todas las ramas deben tener igual

resistencia y producir fems iguales.- Las fases deben estar desfasadas el ángulo característico del sistema al que

correspondan.

4.2 CONEXIÓN DE LOS CONDUCTORES ACTIVOS DE UNA BOBINA. TIPOS DE BOBINADOS

Sean los conductores activos A B C D E F que se encuentran bajo dos polos de nombre contrario y son consecutivos, nos encontramos que los podemos conectar de dos formas distintas manteniendo igual fem resultante entre principio y final de cada grupo.

Como vemos podemos conseguir el mismo resultado con dos formas constructivas diferentes. Ésto permite dividir los bobinados en dos grandes grupos:

Bobinados Concéntricos:Son aquellos bobinados en los lados activos de

una misma fase situados frente a polos consecutivos, son unidos por cabezas concéntricas formando así verdaderos grupos de bobinas

Bobinados Excéntricos:Son aquellos en los cuales los lados activos de una misma fase situados frente a polos

consecutivos irán unidos mediante un solo tipo de cabezas de forma que el bobinado está constituido por un determinado número de bobinas iguales.

4.3 BOBINADOS POR POLOS Y POR POLOS CONSECUENTES

El conjunto de bobinas que unen los lados activos de una misma fase, situados enfrente a polos consecutivos recibe el nombre de grupo.

Según el número de grupos que conforman cada fase de los bobinados de ca se clasifican en:



Bobinados por polos:Son aquellos bobinados en los que en cada fase hay tantos grupos como número de

polos, por lo tanto:

Gf = 2p G = 2pq

Las fem generadas son alternativamente de sentido contrario, de manera que si en un grupo el sentido es horario, en el siguiente será antihorario.

Bobinados por polos consecuentes:Un bobinado se dice ejecutado por polos consecuentes cuando el número de grupos

que lo componen es igual al número de pares de polos.

Por tanto tendremos: Gf = pG = pq

La característica constructiva de estos bobinados es que todos los lados activos de una misma fase colocados bajo un mismo polo, son unidos a los lados activos de esa misma fase situados frente a un sólo polo vecino al primero, sea el anterior o el posterior.

Ésto da lugar a que todos los lados activos de los grupos de una misma fase, generen fems, con el mismo sentido instantáneo, bien sea horario o antihorario.

4.4 CONEXIÓN DE LOS GRUPOS DE UNA FASE

De acuerdo con lo anteriormente expuesto, existen dos reglas para la correcta conexión de los grupos de una fase.



En los bobinados por polos se unirá el final del primer grupo con el final del segundo grupo, el principio de este con el principio del tercero, el final del tercero con el final del cuarto, etc. Se une final con final y principio con principio.

En los bobinados por polos consecuentes se unirá el final del primer grupo con el principio del segundo; el final de este con el principio del tercero, el final del tercero con el principio del cuarto, etc. Es decir, se une final con principio.

4.5 NÚMERO DE RANURAS POR POLO Y FASE

El número de ranuras que bajo cada polo corresponde a cada fase la obtenemos dividiendo el número total de ranuras entre el número de polos. Es decir:

Kpq = K/2pq

Para que este número sea entero, para cada valor de “p” y “q” el número de ranuras totales “K” habrá de tener un valor determinado por la expresión anterior.

4.6 NÚMERO DE BOBINAS POR GRUPO

El número de bobinas totales, según hemos visto viene determinado por el número de capas del bobinado.

- Si el bobinado es de una capa tendremos que B = K/2- Si el bobinado es de dos capas tendremos que B = K

Conocidos el número total de bobinas "B" y el número total de grupos “G” (PP = 2pq y PPC = pq), el número de bobinas por grupo vendrá determinado por:

U = B/G

4.7 EXTREMOS DE LAS FASES Y DISTANCIAS ENTRE LOS PRINCIPIOS DE FASES

En los bobinados de ca, cada fase presenta dos extremos libres, principios y final. Para denominarlos se utiliza la siguiente nomenclatura:

1ª fase U X2ª fase V Y3ª fase W Z



Para que las fases que forman el bobinado generen fem defasadas en el ángulo característico del sistema, es necesario que los principios de las fases estén alojados en ranuras separadas un ángulo que corresponda al sistema.

A una vuelta del inducido corresponden tantos ciclos eléctricos como pares de polos tiene la máquina y como cada ciclo representa 360º eléctricos, resulta que:

1 vuelta del inducido = p. 360º eléctricos

A una vuelta del inducido le corresponden las "K" ranuras de la armadura, luego 360º eléctricos abarcarán un número da ranuras igual a:

360º = K/p

Si el sistema es trifásico, los principios de las fases deben estar situados sobre ranuras defasadas 120º eléctricos, luego la distancia entre los mismos expresada en ranuras será de:

Y120 = K/3p

Si el sistema fuese bifásico tendríamos:

Y90 = K/4p

4.8 DETERMINACIÓN DE LOS PRINCIPIOS EN UN DEVANADO TRIFÁSICO

En un devanado trifásico, pueden ser tomados como principio de una fase determinada todas las ranuras separadas un ángulo correspondiente a un ciclo completo. En una máquina multipolar, existen varias ranuras en tales condiciones. Para determinarlas, se prepara un cuadro con tres columnas una para cada fase, y con tantas líneas como pares de polos tenga la máquina. Conociendo el paso de principios de fase (Y120), comenzaremos colocando un 1 en el cuadro superior izquierdo, para posteriormente en sentido de le escritura, ir situando los números que se obtienen al ir añadiendo sucesivamente el paso de principios.

Así obtendremos en cada columna los números de las ranuras que pueden ser los principios de fase, eligiendo de entre ellos los más interesantes, con la precaución de que cada uno de ellos pertenezca a una columna distinta.

Si el bobinado es estatórico, conviene elegir la construcción que exija cables de salida a la placa de bornas lo mas cortos posibles. Si el bobinado es rotórico conviene elegir la construcción de principios equidistantes geométricamente con el fin de equilibrarlo dinámicamente.



K/3P K/P

4.9 VERIFICACIÓN DE LAS CONEXIONES DE LAS FASES

Sobre el esquema podemos comprobar si la conexión entre las bobinas de las distintas fases es o no correcta sin mas que verificar que se forma el número de polos correctos de la máquina al hacer circular imaginariamente las corrientes por los devanados, teniendo en cuenta el sentido de recorrido de acuerdo con la polaridad de cada fase en el instante elegido.

Para la comprobación de los bobinados trifásicos, tendremos en cuenta que una fase tiene siempre polaridad contraria a otras dos, por lo que al hacer circular las corrientes por las tres fases del bobinado deberemos dar sentidos positivos en dos de ellas y negativo en la otra.


U V W1


5 BOBINADOS CONCENTRICOS

Se dice que un bobinado es concéntrico, cuando todas las bobinas que lo constituyen tienen un mismo centro, por lo que todas las bobinas de un mismo grupo son diferentes. Estos bobinados se pueden construir por polos y por polos consecuentes.

Cálculo de un bobinado concéntrico:

Es necesario disponer de los datos necesarios para calcular el bobinado:

a) Número de ranuras: Kb) Número de polos: 2pc) Número de fases: qd) Si el bobinado se realiza por polos o por polos consecuentes.

Solamente será posible la ejecución del bobinado cuando el número de ranuras por polo y fase sea un número entero.

Kpq = K2pq

número entero

- Por polos:

Número de grupos del bobinadoG = 2pq

Número de grupos por faseG 2pf

Número de ranuras por polo y fase

Kpq = K2pq

Número de bobinas por grupo

U = K4pq

Amplitud del grupom = q - 1 2U



- Por polos consecuentes:

Número de grupos del bobinadoG = pq

Número de grupos por faseG pf


Kpq = K2pq


U = K2pq

Amplitud del grupom = q - 1 U

Paso de principios para ambos: en la siguiente fórmula se da el paso de principios, teniendo presente que los bobinados aquí realizados son trifásicos.

Y K3p120

Tabla de principios para ambos: conociendo el paso de principios se establecerá las ranuras cuyos principios o finales corresponden a las tres fases U-V-W.

Forma práctica de realizar el esquema:

1) Para cada una de las fases del esquema, se emplearán trazos o colores diferentes, de forma que se distingan fácilmente entre sí.

2) Se realizará el trazado de los grupos con sus respectivos trazos y colores.3) Se procederá a la unión de los grupos que forman las fases.4) Los principios de las fases se elegirán con arreglo a la tabla de principios.5) Se determinará la polaridad. En sistemas trifásicos considerando que la corriente

entra por dos fases y sale por la tercera.

Ejemplo 1: Calcular un bobinado concéntrico por polos cuyos datos son:Nº de ranuras K = 24



Nº de polos 2p = 4Nº de fases q = 3

Nº de grupos del bobinadoG 2pq 4 3 12

Nº de ranuras por polo y fase

Kpq = K2pq

244 3

2

Como la fórmula que da la posibilidad de ejecución es la misma fórmula que la de número de ranuras por polo y fase, no será necesario hacer este cálculo, ya que si Kpq da entero, será posible la realización de este bobinado.

Nº de bobinas por grupo

U = K4pq

24

4 2 32424

1

Amplitud de grupo

m = q - 1 2U 3 1 2 1 2 2 1 4

Paso de principios

Y = K3p

120

243 2

246

4

Tabla de principios

U V W1 5 9

13 17 21



Dibujo del bobinado

U Z V W X Y (U1) (W2) (V1) (W1) (U2) (V2)



Ejemplo 2: Calcular un bobinado concéntrico por polos consecuentes cuyos datos son:Nº de ranuras K = 18Nº de polos 2p = 2Nº de fases q = 3

Nº de grupos del bobinado

G pq 1 3 3

Nº de ranuras por polo y fase

Kpq = K2pq

182 3

3

Como la fórmula que da la posibilidad de ejecución es la misma fórmula que la de número de ranuras por polo y fase, no será necesario hacer este cálculo, ya que si Kpq da entero, será posible la realización de este bobinado.

Nº de bobinas por grupo

U = K2pq

182 3

186

3

Amplitud de grupo

m = q - 1 U 3 1 3 2 3 6

Paso de principios

Y = K3p

120

183 1

183

6

Tabla de principios

U V W1 7 13



Dibujo del bobinado

U Z V X W Y



6 BOBINADOS EXCÉNTRICOS

En los bobinados excéntricos, todas las bobinas del devanado son iguales. Todos los bobinados excéntricos son realizados por polos, por lo que teniendo esto presente resulta que cada fase tiene tantos grupos de bobinas como polos tiene la máquina.

Los bobinados excéntricos de corriente alterna pueden ser imbricados y ondulados y realizarse con una o dos capas.

Los bobinados imbricados pueden ser enteros y fraccionarios.

Bobinados excentricosImbricados

Enteros

FraccionariosRegularesIrregulares

Ondulados

6.1 BOBINADOS IMBRICADOS ENTEROS

A continuación se enumeran los puntos a seguir en el proceso de cálculo de bobinados imbricados enteros que pueden ser de una o dos capas. Son los más sencillos de calcular, ya que no presentan ninguna irregularidad, tanto en su cálculo como en su ejecución.

Datos necesarios para calcular el bobinado imbricado.

a) Número de ranuras Kb) Número de polos 2pc) Número de fases qd) Indicar si el número de bobinas es igual al número de ranuras, es decir, si es de

una o dos capas.

Número de grupos del bobinadoG = 2pq


Kpq = K2pq


U = B2pq

1 capa (B = K/2 )2 capas (B = K )

Paso de ranura: corresponde aproximadamente al paso polar.

Y = K2p

k



Se podrá acortar según convenga y dentro de unos límites justificados. Cuando no se acorte y el paso de ranura YK sea igual al paso polar Yp, entonces el paso empleado se le llama diametral.

Paso de principios

Y = K3p

120

Tabla de principios: por último se establecerá el correspondiente cuadro de principios con el fin de poder elegir los principios de fase adecuados para el bobinado.

Ejemplo 3: Calcular un bobinado imbricado excéntrico por polos cuyos datos son:Nº de ranuras K = 12Nº de polos 2p = 2Nº de fases q = 3Nº de bobinas B = K/2

Número de grupos del bobinadoG = 2pq 2 3 6


Kpq = K2pq

122 3

126

2


U = B2pq

62 3

661

Paso de ranura

Y = K2p

k 122

6

YK = 5 (acortado en una unidad)Paso de bobina

1 + 5 = 6 De 1 a 6Paso de principios

Y = K3p

120

123 1

123

4

Tabla de principiosU V W1 5 9



Dibujo del bobinado

U Z V X W Y



Ejemplo 4: Calcular un bobinado imbricado excéntrico por polos cuyos datos son:Nº de ranuras K = 24Nº de polos 2p = 4Nº de fases q = 3Nº de bobinas B = K

Número de grupos del bobinadoG = 2pq 4 3 12


Kpq = K2pq

244 3

2412

2


U = B2pq

244 3

2412

2

Paso de ranura

Y = K2p

k 244

6

Paso de bobina1 + 6 = 7 De 1 a 7

Paso de principios

Y = K3p

120

243 2

246

4

Tabla de principios

U V W1 5 9

13 17 21



Dibujo del bobinado

U Z V W X Y



6.2 BOBINADOS IMBRICADOS FRACCIONARIOS

Un bobinado imbricado es fraccionario, cuando la fórmula que da el número de bobinas por grupo U, no es entero.

Si no es entero, el bobinado será fraccionario.

Los bobinados imbricados fraccionarios, se emplean con preferencia en los alternadores, por obtenerse en ellos una curva senoidal más precisa. Los bobinados fraccionarios pueden ser simétricos y asimétricos.

Si el número de bobinas por grupo no es un número entero, por ejemplo, 2,5 y como no es posible hacer un grupo con dos bobinas y media, la solución es hacer grupos alternados de dos y tres bobinas.

La distribución de los grupos no podrá ser arbitraria, sino con cierta uniformidad a la que llamamos SIMETRÍA y a partir de aquí se obtendrán los llamados grupos de repetición.

Condición de simetría:

Para que un bobinado fraccionario sea simétrico, se requiere que el número de bobinas del devanado dividido por la constante propia CP (expresada en la siguiente tabla) de un número entero.

Ejemplo: Determinar la clase de bobinado y si es simétrico un bobinado cuyo número de polos 2p = 2, número de bobinas B = 9 y número de fases q = 3.


es decir Por lo que el bobinado es fraccionario.

SIMETRÍA =

Por lo que al ser entero el bobinado es simétrico.


Nº de polos Constante propia (CP)2p Bifásica Trifásica2 4 34 8 36 4 98 16 3

10 4 312 8 914 4 3


Proceso de cálculo:

1. Datos necesarios para calcular el bobinado imbricado fraccionario simétrico.a) Número de ranuras Kb) Número de polos 2pc) Número de fases qd) Número de bobinas Be) Indicación de si el bobinado se realiza por polos.

2. Número de grupos del bobinado

3. Número de ranuras por polo y fase

4. Simetría: si el número de ranuras por polo y fase Kpq, resulta fraccionario se comprobará si dicho bobinado es simétrico, aplicando la fórmula de simetría.

Si el número resulta entero será simétrico.

5. Número de bobinas por grupo (1)

6. Distribución de los grupos en el bobinado: seguidamente se procederá a determinar como se han de distribuir los grupos, así como el número de bobinas que han de llevar cada grupo. De la fórmula (1), y cuyo resultado es fraccionario se indica de la siguiente manera.

E: parte entera.D: numerador de la fracción.d: denominador de la fracción.

- El número de bobinas del grupo pequeño viene dado por E.- El número de bobinas del grupo grande viene dado por E+1.- En cada grupo de repetición GR hay un número de grupos grandes D.- En cada grupo de repetición GR hay un número de grupos pequeños d-D.



Grupos de repetición: los grupos de bobinas que se repiten con simetría, se llaman grupos de repetición; su número está expresado por la siguiente fórmula:

A continuación se procederá a establecer la distribución de los grupos de bobinas para diferentes fracciones de U.

7. Paso de ranura.

8. Paso de principios.

9. Tabla de principios: la realización del cuadro de principios se hará igual a la empleada en los demás bobinados de ca

Ejemplo 5: Calcular un bobinado imbricado fraccionario realizado por polos cuyos datos son:Nº de ranuras K = 18Nº de polos 2p = 4Nº de fases q = 3Nº de bobinas B = K (a dos capas)

Número de grupos del bobinado

G = 2pq 4 3 12


entero, por lo que es simétrico.


Número de bobinas grupos pequeños: E = 1Número de bobinas grupos grandes: E+1= 1 + 1 = 2

Grupos de repetición



Número de grupos grandes en cada GR D = 1Número de grupos pequeños en cada GR d-D = 2 - 1 = 1

Así pues queda: AA-B-CC-A-BB-C (2 veces)

Paso de ranura

Acortado en 0,5Paso de principios

Tabla de principios

U V W1 4 7

10 13 16

Dibujo del bobinado

U Z V W X Y

Ejemplo 6: Calcular un bobinado imbricado fraccionario realizado por polos cuyos datos son:Nº de ranuras K = 18



Nº de polos 2p = 2Nº de fases q = 3Nº de bobinas B = K/2



entero, por lo que es simétrico


Número de bobinas grupos pequeños E = 1Número de bobinas grupos grandes E+1= 1 + 1 = 2Grupos de repetición

Número de grupos grandes en cada GR D = 1Número de grupos pequeños en cada GR d-D = 2 - 1 = 1Así pues queda: AA-B-CC-A-BB-C

Paso de ranura

Paso de bobina de 1 a 10Paso de principios

Tabla de principios.

U V W1 7 13



Dibujo del bobinado

U Z V X W Y



6.3 BOBINADOS FRACCIONARIOS IRREGULARES

Cuando en un bobinado fraccionario al determinar su simetría y dividir B por la constante propia CP, no da un número entero se tiene un bobinado irregular.

En los bobinados de seis y doce polos en los que el número de bobinas no es divisible por la constante propia 9, pero si lo es por 3, se pueden resolver estos bobinados utilizando el bobinado fraccionario irregular, tanto para motores de jaula de ardilla, como para alternadores. En estos bobinados la distribución no es regular y no se puede hacer por el método indicado para los bobinados fraccionarios regulares. En la tabla que se inserta a continuación se indica la forma práctica de hacer la distribución.

A excepción de la distribución de las bobinas, con su cálculo, el proceso de cálculo a seguir es similar al de los bobinados imbricados fraccionarios regulares.

Seguidamente se incluye un bobinado en que se podrá apreciar lo indicado en el punto anterior.

U Polo 1 Polo 2 Polo 3A B C A B C A B C

E+1/3 E+1 E E E E E+1 E E+1 EE+2/3 E+1 E+1 E E+1 E E+1 E E+1 E+1



Ejemplo 7: Calcular un bobinado imbricado fraccionario irregular realizado por polos:Nº de ranuras K = 30Nº de polos 2p = 6Nº de fases q = 3Nº de bobinas B = K (dos capas)



(al no ser entero no es simétrico).


Número de bobinas grupos pequeños E = 1Número de bobinas grupos grandes E+1= 1 + 1 = 2Grupos de repetición

Número de grupos grandes en cada GR D = 2Número de grupos pequeños en cada GR d-D = 3 - 2 = 1Así pues queda: AA-BB-C-AA-B-CC-A-BB-CC

Paso de ranura Paso de bobina de 1 a 6

Paso de principios

Tabla de principiosSe toman como principios:

U-1, V-14, W-8


U V W1

11

21


Dibujo del bobinado


U Z VW XY


6.4 BOBINADOS FRACCIONARIOS CON TRES SECCIONES MUERTAS

Existen bobinados fraccionarios irregulares, en los que eliminando tres bobinas denominadas bobinas muertas, se consigue hacerlos enteros.

Las tres bobinas no corresponderán a tres bobinas cualesquiera de la armadura, sino que deberán estar situadas a 120 grados eléctricos.

Para la distribución de las tres bobinas muertas se presentan dos casos:

1º Si el número de polos de la máquina no es múltiplo de 3. En este caso las tres bobinas muertas irán situadas a 120 grados geométricos entre sí, de modo que serán equidistantes entre ellas.

2º Si el número de polos de la máquina es múltiplo de 3. En este caso no sucederá lo expuesto para el primero y, por tanto, la distribución de las bobinas muertas se hará en las tres fases de la forma más equidistante posible, correspondiendo cada bobina muerta a cada una de las tres fases del bobinado.

A pesar de que las tres bobinas muertas no se conecten, no por eso han de dejarse de colocar en el bobinado, pues son necesarias, para equilibrar la masa, si son bobinados giratorios y para dar uniformidad a dicho bobinado y más cuando la distribución no es a 120 grados geométricos.

Sobre esta materia a continuación insertamos un ejercicio que resultará la mejor explicación sobre el tema.



Ejemplo 8: Calcular un bobinado imbricado fraccionario irregular realizado por polos con 3 bobinas muertas:Nº de ranuras K = 21Nº de polos 2p = 6Nº de fases q = 3Nº de bobinas B = K (dos capas)



entero, por lo que es simétrico

Poniendo tres bobinas muertas B’ = B - 3 = 21 - 3 = 18


Paso de ranuras

Paso de bobina De 1 a 4

Por ser el número divisible por 3, irán colocadas las bobinas muertas a 120 grados eléctricos, pero no geométricos. Las conexiones de las restantes bobinas se realizarán de forma normal como si el bobinado fuera entero

Paso de principios

Tabla de principios

Se toman como principios:U-1

V-3 (10/3)


U V W

1

8

15


W-6 (17/3)



Dibujo del bobinado

U Z V W X Y



7 DOCUMENTOS DE APOYO Y BIBLIOGRAFÍA

Libros:

- JIMÉMNEZ ORTEGA, Juan (2004) Mantenimiento de Máquinas Eléctricas. Madrid: McGraw Hill.

- PUCHOL VIVAS, José M. Motores de corriente alterna. Rebobinado. Reparación de averías. Modificaciones. Glosa.

- MARTÍNEZ, Fernando. Reparación y bobinado de motores eléctricos. Paraninfo.

- ORTEGA PLANA, Juan María, RAMÍREZ VÁZQUEZ, José (1987) Máquinas de corriente alterna. Enciclopedia CEAC de electricidad. Barcelona: Ceac.

- RAMÍREZ VÁZQUEZ, José (1986) Talleres electromecánicos bobinados. Enciclo-pedia CEAC de electricidad. Barcelona: Ceac.

Catálogos de fabricantes.

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ANEXO I RELACIÓN DE ABREVIATURAS EMPLEADAS

Yp Paso polar.Yk Paso de ranura o ancho de bobina.Y Paso resultante (bobinados ondulados)Yc Paso de conexión (bobinados ondulados)Y90 Paso de principios de fase (bobinados bifásicos)Y120 Paso de principios de fase (bobinados trifásicos)Mc Paso de cuadro (bobinados fraccionarios)m Amplitud (bobinados concéntricos)PP Bobinado por polos.PPC Bobinado por polos consecuentes.2p Número de polos.P Pares de polos.Q Número de fases.K Número de ranuras.B Número de bobinas.Gf Número de grupos por fase.G Número de grupos totales.U Número de bobinas por grupo.F Frecuencia.Kpq Número de ranuras por polo y fase.



ANEXO II TABLAS DE FÓRMULAS

BOBINADOS CONCÉNTRICOS

Por polos

G = 2pq G 2pf Kpq = K2pq

U = K4pq m = q - 1 2U Y K

3p120

Por polos consecuentes

G = pq G pf Kpq = K2pq

U = K2pq m = q - 1 U Y K

3p120

BOBINADOS EXCÉNTRICOS

Bobinados imbricados enteros a una o a dos capas (Por polos)

G = 2pq Kpq = K2pq

U = B2pq

1 capa (B = K/2)2 capas (B = K)

Y = K2p

k Y K3p120

Bobinados imbricados fraccionarios

G = 2pq Kpq = K2pq



ANEXO III EJERCICIOS PROPUESTOS

Ejercicio 1: Calcula un bobinado concéntrico por polos.Nº de ranuras K = 24Nº de polos 2p = 2Nº de fases q = 3

Ejercicio 2: Diseña un bobinado concéntrico por polos.Nº de ranuras K = 48Nº de polos 2p = 4Nº de fases q = 3

Ejercicio 3: Calcular un bobinado concéntrico por polos consecuentes.Nº de ranuras K = 24Nº de polos 2p = 4Nº de fases q = 3

Ejercicio 4: Implementa un bobinado concéntrico por polos consecuentes.Nº de ranuras K = 48Nº de polos 2p = 4Nº de fases q = 3

Ejercicio 5: Dibuja un bobinado concéntrico por polos consecuentes.Nº de ranuras K = 18Nº de polos 2p = 6Nº de fases q = 3

Ejercicio 6: Halla un bobinado concéntrico por polos.Nº de ranuras K = 30Nº de polos 2p = 2Nº de fases q = 3

Ejercicio 7: Calcula un bobinado imbricado excéntrico entero a una capa por polos cuyos datos son:Nº de ranuras K = 36Nº de polos 2p = 6Nº de fases q = 3Nº de bobinas B = K/2

Ejercicio 8: Calcula un bobinado imbricado excéntrico entero a una capa por polos consecuentes.Nº de ranuras K = 36Nº de polos 2p = 4Nº de fases q = 3Nº de bobinas B = K/2



Ejercicio 9: Halla un bobinado imbricado excéntrico entero por polos a dos capas cuyos datos son:Nº de ranuras K = 18Nº de polos 2p = 2Nº de fases q = 3Nº de bobinas B = K

Ejercicio 10: Diseña un bobinado imbricado excéntrico entero por polos a dos capas cuyos datos son:Nº de ranuras K = 24Nº de polos 2p = 4Nº de fases q = 3Nº de bobinas B = K

Ejercicio 11: Calcular un bobinado imbricado fraccionario realizado por polos a una capa cuyos datos son:Nº de ranuras K = 36Nº de polos 2p = 4Nº de fases q = 3

Ejercicio 12: Calcular un bobinado imbricado fraccionario realizado por polos a dos capas cuyos datos son:Nº de ranuras K = 33Nº de polos 2p = 8Nº de fases q = 3Nº de bobinas B = K


BOBINADO DE MOTORES ELÉCTRICOS DE CORRIENTE ALTERNA

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