Calculo Bobinado de Motores de Corriente Continua

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Bobinado de motores de corriente continua BobinadosDefinicin:Recibe el nombre de bobinado el conjunto formado por las bobinas, comprendiendo en esta expresin tanto los lados activos que estn colocados en el interior de las ranuras y las cabezas que sirven para unir los lados activos, como los hilos de conexin que unen las bobinas entre s como los que unen estas bobinas con el colector o con la placa de bornes. Bobinado en anillo y en tambor: La fuerza electromotriz generada en el bobinado inducido depende slo del nmero de hilos activos, o sea, los exteriores paralelos al eje de rotacin. Puede hacerse una primera clasificacin de los bobinados segn la manera de unir entre s los hilos activos:

Bobinado en anillo.- Es aquel en el cual las espiras son arrolladas sobre el anillo que constituye la armadura del inducido. Las bobinas solo poseen un lado activo, que es el que se encuentra en el lado exterior y es paralelo al eje de rotacin, ya que nicamente ste corta lneas de fuerza al girar la armadura.

Bobinado en anillo

Bobinado en tambor.- Es aquel en el que los dos lados activos de cada bobina estn colocados en la superficie exterior de la armadura. De esta forma, cada espira dispone de dos conductores activos.

Bobinado en tambor Actualmente, los bobinados en anillo estn totalmente abandonados, siendo los nicos empleados los bobinados en tambor por poseer las siguientes ventajas:

Conducen a una mayor economa de cobre, derivada del hecho de que los bobinados en tambor disponen de dos conductores activos por espira contra uno solo en los bobinados en anillo. La menor cantidad de cobre trae como consecuencia que los bobinados en tambor tengan menos resistencia y, por consiguiente, menos prdidas elctricas y menor calentamiento, as como mejor rendimiento. Las bobinas del bobinado en tambor pueden ser preparadas previamente sobre un molde adecuado, dndoles la forma conveniente, incluso haciendo uso de mquinas automticas. El proceso de fabricacin, representa una importante reduccin de la mano de obra a emplear con el consiguiente abaratamiento del proceso.

Bobinados de una y dos capas por ranura.Los bobinados en tambor pueden ser de una y dos capas por ranura, segn que en una misma ranura haya uno o dos lados activos de bobinas distintas.

Ranuras de armadura a) Ocupada por un solo lado activo. Bobinado de una capa. b) Ocupada por dos lados activos. Bobinado de dos capas. Cuando el bobinado es de dos capas, la capa que est en el fondo de la ranura se llama capa inferior, baja o interior y la que se encuentra junto al entrehierro es llamada capa superior, alta o exterior. Los bobinados de mquinas de corriente continua se construyen modernamente en dos capas, mientras que los de corriente alterna son ejecutados tanto en una como en dos capas.

Bobinados abiertos y cerrados:Otra clasificacin de los bobinados resulta de dividirlos en abiertos y cerrados.

Bobinados abiertos: Son aquellos en los cuales el conjunto de las bobinas presenta dos o ms extremos libres que se llevan a la placa de bornes o al colector de anillos. Es el bobinado tpico de lass mquinas de corriente alterna, en las que existe una o ms fases, cada una de las cuales tienen un principio y un final libres. Bobinados cerrados: Son aquellos en los cuales el conjunto de las bobinas forman uno o ms circuitos cerrados. Es el bobinado tpico de las mquinas de corriente continua, en las que para su funcionamiento, se precisa colocar un colector de delgas sobre las que frotan las escobillas y entre las cuales debe existir siempre continuidad en el bobinado.

Representacin grfica de los bobinados:Para el estudio y clculo de los bobinados de mquinas elctricas es preciso representarlos grficamente. Para tal fin se emplean los esquemas rectangular y circular. Tambin se utiliza el esquema simplificado.

Representacin rectangular: Para ejecutar grficamente el esquema rectangular de un bobinado de maquina de corriente continua, debe imaginarse que el colector aumenta de dimetro hasta hacerse igual al del paquete chapas del inducido. Igualmente que las cabezas de bobinas del lado contrario al colector se abren en abanico, con lo que el colector, el paquete y las cabezas de las bobinas forman una sola superficie cilndrica. Luego daremos un corte imaginario a este cilindro, segn una de sus generatrices, y abriendo la superficie lateral de ese cilindro lo desarrollaremos sobre el plano.

Representacin rectangular

Representacin circular: Para ejecutar grficamente el esquema circular de un bobinado de c. c.,

admitiremos que lo vemos desde el lados del colector y supondremos que las generatrices del cilindro que forma el paquete de chapas y, con ellas, los conductores, se abren hasta colocarse en el mismo plano que la cara anterior del colector. Finalmente, para poder representar las cabezas del lado contrario al colector, haremos la simple unin de los lados activos correspondientes.

Representacin circular

Representacin simplificada: Normalmente, en los talleres de bobinado no es necesario disponer del esquema competo, sino que es suficiente conocer los datos y condiciones del bobinado y un esquema simplificado de su ejecucin.

Representacin simplificada

Bobinado de motores de corriente continuaConceptos GeneralesBobina: Recibe el nombre de bobina cada uno de los conjuntos compactos de espiras que unidos entre si forman el bobinado inducido de la mquina. Van alojadas en las ranuras de las armaduras. Estn compuestas de lados activos y cabezas.

Disposicin de una bobina

Nmero de polos de las mquinas rotativas:En todo circuito magntico se distinguen polos Norte, zonas donde salen las lneas de fuerza del flujo, y polos Sur, zonas por donde entran estas lneas de fuerza del flujo. El nmero total de polos de una mquina se designa por 2p, por lo que p es el nmero de pares de polos.

N total de polos = 2p N de pares de polos = p

Paso polar:Es la distancia que existe entre los ejes de dos polos consecutivos, tomada sobre arco de circunferencia de entrehierro o en nmero de ranuras.

Determinacin del paso polar Designando por D al dimetro de dicha circunferencia y siendo 2p el nmero de polos de la mquina, el valor del paso polar en centmetros, valdr:

Para este estudio es mucho ms interesante conocer el paso polar expresado en n de ranuras. Para determinarlo expresemos por K el nmero total de ranuras de la armadura, con lo que el paso polar

valdr:

Este valor puede ser nmero entero de ranuras o un nmero fraccionario.

Paso de ranura:Se representa por Yk, y es el nmero de ranuras que es preciso saltar para ir desde un lado activo de una bobina hasta el otro lado activo. Este paso tiene que ser forzosamente entero. A veces es designado como ancho de bobina. En la figura este paso es de 8 ranuras. Yk = Yp

Paso de ranura o ancho de bobinaSu valor es aproximadamente igual al paso polar y debe ser forzosamente un nmero entero. Yk = Yp

Paso diametral:Se dice que el paso de ranura es diametral, cuando su valor es exactamente igual al paso polar.

Paso diametral

Paso acortado:Cuando el paso de ranura es menor que el paso polar.

Paso alargado:Cuando el paso de ranura tiene un valor superior al paso polar. Razones para tomar un paso acortado o alargado: 1. Cuando el paso polar resulta de un valor fraccionario, es imposible tomarlo como paso de de ranura, ya que ste debe ser exactamente entero. As pues, la exigencia fsica del paso de ranura obliga a tomar un valor diferente al paso polar, sea acortado o alargado. 2. A veces se acorta el paso, por exigirlo el clculo de la mquina, para disminuir el estorbo entre las cabezas de bobinas o por otras razones de funcionamiento. En los bobinados de corriente continua no es conveniente acortar o alargar el paso de ranura por razones derivadas de la buena marcha de la conmutacin, sobre la cual influye desfavorablemente cualquier acortamiento o alargamiento del paso. Estos efectos perjudiciales son an ms sensibles en las mquinas provistas de polos auxiliares o de conmutacin. Por consiguiente, podemos enunciar las dos reglas siguientes, que deben ser estrictamente cumplidas:

Mquinas con polos auxiliares.-Solamente se podr acortar o alargar el paso de ranura en los casos en que el paso polar tenga un valor fraccionario. El acortamiento o alargamiento ser menor que una ranura, justamente la fraccin necesaria para que el ancho de bobina tenga un valor entero exacto. Mquinas sin polos auxiliares.- En los bobinados de esta mquinas, se consiente un acortamiento algo mayor, por lo que adems de la fraccin indicada en la regla 1, podr acortarse hasta una ranura mas.

Bobinado de motores de corriente continuaCLCULO DE LOS BOBINADOS CONCNTRICOS.El proceso de clculo de los bobinados concntricos constituye una excepcin en el conjunto de los bobinados ya que para calcular el cuadro de bobina, es necesario determinar previamente la amplitud de grupo. La posibilidad de ejecucin de este tipo de bobinado depende del nmero de ranuras por polo y fase Kpq, que deber de cumplir ciertas condiciones: 1. Bobinados por polos.- El nmero de ranuras por polo y fase Kpq, debe ser forzosamente un nmero entero par o impar. Si dicho valor es par, todos los grupos tendrn el mismo nmero de bobinas. En cambio, si es impar resulta necesario recurrir a una de las siguientes soluciones.

BOBINADOS CONCNTRICOSSe dice que un bobinado de corriente alterna es concntrico cuando los lados activos de una misma fase, situados frente a polos consecutivos, son unidos mediante conexiones o cabezas concntricas. Los bobinados concntricos pueden ser construidos tanto por polos como por polos consecuentes. La forma de ejecutar los bobinados de una y dos fases es por polos, mientras que en los bobinados trifsicos

se realizan por polos consecuentes.