Bobinado de motores de corriente continua

BobinadosDefinición:

Recibe el nombre de bobinado el conjunto formado por las bobinas, comprendiendo en esta expresión tanto los lados activos que están colocados en el interior de las ranuras y las cabezas que sirven para unir los lados activos, como los hilos de conexión que unen las bobinas entre sí 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 sólo del número de hilos activos, o sea, los exteriores paralelos al eje de rotación.

Puede hacerse una primera clasificación de los bobinados según la manera de unir entre sí 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 rotación, ya que únicamente éste corta líneas de fuerza al girar la armadura.

Bobinado en anillo

Bobinado en tambor.- Es aquel en el que los dos lados activos de cada bobina están 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 están totalmente abandonados, siendo los únicos empleados los bobinados en tambor por poseer las siguientes ventajas:

Conducen a una mayor economía 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 pérdidas eléctricas y menor calentamiento, así como mejor rendimiento.

Las bobinas del bobinado en tambor pueden ser preparadas previamente sobre un molde adecuado, dándoles la forma conveniente, incluso haciendo uso de máquinas automáticas.

El proceso de fabricación, representa una importante reducción 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, según 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 está 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 máquinas 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 clasificación 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 más extremos libres que se llevan a la placa de bornes o al colector de anillos. Es el bobinado típico de lass máquinas de corriente alterna, en las que existe una o más 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 más circuitos cerrados. Es el bobinado típico de las máquinas 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.

Representación gráfica de los bobinados:

Para el estudio y cálculo de los bobinados de máquinas eléctricas es preciso representarlos gráficamente. Para tal fin se emplean los esquemas rectangular y circular. También se utiliza el esquema simplificado.

Representación rectangular: Para ejecutar gráficamente el esquema rectangular de un bobinado de maquina de corriente continua, debe imaginarse que el colector aumenta de diámetro 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 cilíndrica. Luego daremos un corte imaginario a este cilindro, según una de sus generatrices, y abriendo la superficie lateral de ese cilindro lo desarrollaremos sobre el plano.

Representación rectangular

Representación circular: Para ejecutar gráficamente 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 unión de los lados activos correspondientes.

Representación circular

Representación 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 ejecución.

Representación simplificada

Bobinado de motores de corriente continuaConceptos Generales

Bobina:

Recibe el nombre de bobina cada uno de los conjuntos compactos de espiras que unidos entre si forman el bobinado inducido de la máquina. Van alojadas en las ranuras de las armaduras. Están compuestas de lados activos y cabezas.

Disposición de una bobina

Número de polos de las máquinas rotativas:

En todo circuito magnético se distinguen “polos Norte”, zonas donde salen las líneas de fuerza del flujo, y “polos Sur”, zonas por donde entran estas líneas de fuerza del flujo.

El número total de polos de una máquina se designa por “2p”, por lo que “p” es el número de pares de polos.

Nº total de polos = 2p Nº 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 número de ranuras.

Determinación del paso polar

Designando por “D” al diámetro de dicha circunferencia y siendo “2p” el número de polos de la máquina, el valor del paso polar en centímetros, valdrá:

Para este estudio es mucho más interesante conocer el paso polar expresado en nº de ranuras. Para determinarlo expresemos por “K” el número total de ranuras de la armadura, con lo que el paso polar valdrá:

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

Paso de ranura:

Se representa por “Yk”, y es el número 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 bobina

Su valor es aproximadamente igual al paso polar y debe ser forzosamente un número 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 éste debe ser exactamente entero. Así pues, la exigencia física 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 cálculo de la máquina, 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 conmutación, sobre la cual influye desfavorablemente cualquier acortamiento o alargamiento del paso. Estos efectos perjudiciales son aún más sensibles en las máquinas provistas de polos auxiliares o de conmutación.

Por consiguiente, podemos enunciar las dos reglas siguientes, que deben ser estrictamente cumplidas:

Máquinas con polos auxiliares.-Solamente se podrá acortar o alargar el paso de ranura en los casos en que el paso polar tenga un valor fraccionario. El acortamiento o alargamiento será menor que una ranura, justamente la fracción necesaria para que el ancho de bobina tenga un valor entero exacto.

Máquinas sin polos auxiliares.- En los bobinados de esta máquinas, se consiente un acortamiento algo mayor, por lo que además de la fracción indicada en la regla 1ª, podrá acortarse hasta una ranura mas.

Bobinado de motores de corriente continua

CÁLCULO DE LOS BOBINADOS CONCÉNTRICOS.

El proceso de cálculo de los bobinados concéntricos constituye una excepción 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 ejecución de este tipo de bobinado depende del número de ranuras por polo y fase Kpq, que deberá de cumplir ciertas condiciones:

1. Bobinados por polos.- El número de ranuras por polo y fase Kpq, debe ser forzosamente un número entero par o impar. Si dicho valor es par, todos los grupos tendrán el mismo número de bobinas. En cambio, si es impar resulta necesario recurrir a una de las siguientes soluciones.

BOBINADOS CONCÉNTRICOS

Se dice que un bobinado de corriente alterna es concéntrico cuando los lados activos de una misma fase,

situados frente a polos consecutivos, son unidos mediante conexiones o cabezas concéntricas.

Los bobinados concéntricos 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 trifásicos se realizan por polos consecuentes.

A: Preparar todos los grupos iguales, pero con la bobina exterior formada de un número de espiras mitad que las restantes y colocar en determinadas ranuras dos medias bobinas exteriores, pertenecientes a grupos vecinos de la misma fase. Esto se hace según la figura de la izquierda, en la cual se aprecia que la ranura A y C son ocupadas por una sola bobina mientras que la ranura B, es ocupada por dos medias bobinas. Estas bobinas exteriores están formadas cada una de ellas por un número de espiras mitad que las bobinas colocadas en A y C.

B: Preparar grupos desiguales, de manera que la mitad de los grupos tengan una bobina más que las restantes y colocar alternativamente, grupos con distinto número de bobinas. En la figura de la izquierda, se ve como cada una de las tres ranuras A, B, C, están ocupadas por una sola bobina, pero al conectarlos, las bobinas A y B están formando un grupo, mientras el siguiente grupo está formado solamente por la bobina C.

 

Bobinados por polos consecuentes.- Es conveniente que el número de ranuras por polo y fase tenga un valor entero, sea par o impar, ya que en cualquiera de los casos puede ser ejecutado con grupos iguales, formados por un número entero de bobinas.

Sin embargo, en algunas ocasiones se presentan bobinados por polos consecuentes, cuyo número de ranuras por polo y fase tiene un valor entero más media unidad. Tal bobinado se puede realizar de una forma similar a la indicada en los bobinados por polos en el punto primero.

NUMERO DE BOBINAS POR GRUPO.-

Salvo las excepciones señaladas anteriormente, los bobinados concéntricos son ejecutados en una capa por ranura. Por consiguiente el número de bobinas que constituyen un grupo vendrá dado por las siguientes formulas:

Por polos consecuentes 1 capa

 

Por polos 1 capa

 

AMPLITUD DE GRUPO.

En un bobinado concéntrico se conoce con el nombre de amplitud de grupo, el número de ranuras que se encuentran en el interior de dicho grupo. Para calcular el valor de la amplitud de grupo recordemos que si se quiere que se sumen las f.e.m.s. generadas en los lados activos de las bobinas que forman el grupo, es preciso que éstas se encuentren frente a los polos consecutivos, o lo que es igual, que los dos lados activos de un grupo deben estar separados una determinada distancia, que es igual al paso polar.

 Ahora bien, en un paso polar debe haber Kpq ranuras por cada fase y en el interior del grupo de una fase tienen que encontrarse las ranuras de las restantes fases.

Por consiguiente resulta, que el valor de la amplitud es igual a: m = (q-1) *  Kpq. Sustituyendo en esta formula Kpq, por el valor del despejado de las expresiones por polos y por polos consecuentes obtendremos las siguientes expresiones.

Por polos consecuentes m = (q-1) * U

Por polos m = (q-1) * 2U

ANCHO DE BOBINA.

En un bobinado concéntrico los anchos de bobina que forman un grupo son diferentes. Designando por Y1, Y2 e Y3, según el lugar que ocupan yendo de Interior al exterior del grupo, se deduce que sus valores son respectivamente:

Y1 = m +1;  Y2 = m + 3;  Y3 = m +5

En un bobinado concéntrico el ancho medio de bobina o paso medio de ranura, coincide con el valor del paso polar, diciéndose entonces que el bobinado tiene un paso diametral.

BOBINADOS TRIFÁSICOS CON NUMERO IMPAR DE PARES DE POLOS.

Los bobinados concéntricos de máquinas trifásicas, cuyo número de pares de polos es impar, presentan una dificultad, que es salvada colocando un grupo mixto, cuyas dos mitades pertenecen a distinto plano de cabezas de bobinas, es decir, que medio grupo tiene sus cabezas en el plano exterior y el otro medio en el plano interior.

La razón, es que al realizar el bobinado por polos consecuentes, el número total de grupos es igual al producto de los números de pares de polos y de fases, al ser el número de pares de polos impar, también será impar el número total de grupos "3p". En consecuencia, si se

hicieran todos los grupos iguales de dos modelos solamente, deberíamos preparar de cada uno un número de grupos igual a un número entero más media unidad, lo que es físicamente imposible, quedando resuelta dicha dificultad ejecutando un grupo mixto.

Bobinado de motores de corriente continuaBobinados imbricados y ondulados:

En un bobinado de corriente continua, la conexión entre secciones sucesivas puede ser efectuada de dos formas diferentes:

Bobinado imbricado. Después de haber recorrido la sección 1 se retrocede por la parte anterior para buscar el principio de la sección inmediata, es decir la 2. Este tipo de bobinado se distingue porque el bobinado avanza por su cara posterior y retrocede por la anterior.

Bobinado imbricado

Bobinado ondulado. Después de haber recorrido la sección 1, se avanza por la cara anterior para buscar el principio de la otra sección inducida que se halle colocada bajo el campo magnético del siguiente polo, aunque con posición similar a la sección 2. Este tipo de bobinado avanza en la periferia del inducido tanto por la cara posterior como por la anterior.

Bobinado ondulado

Paso de conexión: Recibe el nombre de paso de conexión la distancia, medida en secciones inducidas, existente entre el haz activo que constituye el final de una sección y el haz activo principio de la siguiente, siguiendo el curso del bobinado. Se designa por “Y2”. Una vez calculado si el signo del resultado es negativo, el bobinado será imbricado, mientras que si es positivo, el bobinado será ondulado.

Y2 = Y1 - Ycol  si el bobinado es imbricado.

Y2 = Ycol - Y1  si el bobinado es ondulado.

Paso resultante:

Es la distancia medida en secciones inducidas, existente entre los haces activos superiores o principios de dos secciones consecutivas siguiendo el curso del bobinado. Se designa por “Y”.

Y = Y1 - Y2     si el bobinado es imbricado.

Y = Y2 - Y1     si el bobinado es ondulado.

Paso de colector:

Recibe el nombre de paso de colector el número de delgas que es necesario saltar para ir desde la delga de partida de una sección hasta la delga de partida de la sección siguiente, recorriendo el bobinado. Se designa por “Ycol”.

El paso de colector tiene el mismo valor que el paso resultante.

Ycol = Y

Bobinados imbricados

Bobinados imbricados simples

En estos bobinados, el paso de colector es igual a la diferencia de los pasos parciales.

Y col = Y = Y1 - Y2

Se dice que un bobinado imbricado es “simple”, cuando las secciones inducidas, directamente unidas entre sí, son consecutivas sobre la periferia de la armadura. Así el final de la sección 1 queda unido al principio de la sección 2. En consecuencia, el paso de colector en un bobinado imbricado simple es igual a la unidad.

Y col = 1

Bobinados cruzados y sin cruzar:

Los bobinados imbricados pueden ser:

Cruzados. Cuando el paso de conexión tiene un valor mayor que el ancho de sección. En esta clase de bobinado se avanza en el esquema hacia la izquierda. Por eso, a este bobinado se le llama “regresivo”.

Sin cruzar. Cuando el paso de conexión tiene un valor inferior al ancho de sección, por lo que el bobinado avanza en el esquema hacia la derecha. Por eso, también recibe el nombre de “progresivo”.

Bobinado imbricado simple

a) Cruzado, b) Sin cruzar

Resumiendo:

Si es progresivo Y2 < Y1 y en consecuencia Ycol  =  +1 Si es regresivo Y2 > Y1 y en consecuencia Ycol  =  -1

Si en la fórmula

Ycol = Y1 - Y2

sustituimos el paso de colector por su valores posibles +1 y -1, resulta

Fórmula general de los bobinados imbricados simples, en la cual se toma +1 cuando se desee que sea progresivo o sin cruzar y-1 cuando, por el contrario, deseemos un bobinado regresivo o cruzado.

Influencia de la forma de bobinado en la polaridad de las escobillas: La forma del bobinado adoptado (cruzado o sin cruzar) no influye el valor de la f.e.m. generada en el mismo y tampoco en las condiciones referentes a la conmutación. La única diferencia resultante, de que el bobinado sea cruzado o sin cruzar, consiste en la inversión de la polaridad de las escobillas si se mantiene igual el sentido de giro del rotor. Por consiguiente, se invierte la corriente en el bobinado y, si no se corrigen las conexiones de las bobinas polares de excitación, podría descebarse la máquina. Por esta razón, al deshacer un bobinado defectuoso, ha de anotarse, entre otros datos, la forma del bobinado, ya que si así no se hiciera quedaríamos expuestos a desagradables consecuencias.

Número de ramas en paralelo:

El número de ramas en paralelo existentes en un bobinado imbricado simple es igual al número de polos que tiene la máquina. Recorramos el bobinado imbricado de la siguiente figura, si partimos de la escobilla “+”, apoyada sobre la delga 1, y recorremos el conductor, iremos pasando, sucesivamente, por las secciones inducidas 1, 2, 3, 4, 5 e igualmente por las delgas del mismo número. Así llegaremos a la delga 6, sobre la cual está apoyada la línea de escobillas negativa, y habremos recorrido uno de los circuitos paralelos del bobinado. Siguiendo el avance a lo largo del bobinado iremos recorriendo uno a uno todos los circuitos paralelos, cada uno de los cuales estará comprendido entre dos líneas consecutivas.

Así, pues, en los bobinados imbricados simples existen tantas ramas en paralelo como líneas de escobillas o, lo que es igual, tantas como número de polos tiene la máquina:

2a = 2p

Donde “2a” es el número de ramas en paralelo.

Porción de bobinado imbricado simple

Posibilidad de ejecución:

Existiendo en los bobinados imbricados varias ramas en paralelo, es preciso que todas ellas se genere la misma f.e.m. y que tengan la misma resistencia interior, ya que de no cumplirse estas condiciones se presentarán corrientes de circulación a lo largo del conjunto del bobinado, corrientes que, sin embargo, no producirán efecto útil en el circuito exterior, sirviendo solamente para reducir el rendimiento de la máquina, aumentar sus pérdidas y el calentamiento.

Teniendo en cuenta que cada bobina tiene dos lados activos, cada uno de ellos situado bajo dos polos consecutivos de sentido contrario, resultará que en el inducido hay un total de lados activos igual al doble del número de ranuras, o sea, 2K. Este número debe ser múltiplo del número de ramas en paralelo para que éstas tengan un mismo número exacto de conductores en serie. Así, pues debe ocurrir

Teniendo en cuenta que, en los bobinados imbricados simples, el número de ramas paralelas es igual al de polos, simplificando se tiene finalmente la expresión

Fórmula que dice que el número de ranuras de una armadura de dinamo provista de bobinado imbricado simple debe ser múltiplo del número de pares de polos.

Conexiones equipotenciales:

En todo bobinado que contiene ramas en paralelo, las f.e.ms. generadas en las distintas ramas paralelas deben ser exactamente iguales.

Las armaduras, provistas de bobinados imbricados simples, deben disponer de un número de ranuras múltiplo del número de pares de polos, a fin de conseguir la deseada igualdad de f.e.ms. en las distintas ramas paralelas.

No obstante, a pesar de ser cumplida esta condición, se observa en las máquinas provistas de bobinado imbricado, que las f.e.ms. generadas en los diferentes circuitos paralelos son distintas. El motivo de esta anormalidad es que los flujos que recorren los distintos circuitos magnéticos de la máquina son muy diferentes, siendo debido a cualquiera de las causas siguientes:

Diferencias en el entrehierro bajo los distintos polos. Diferencias que pueden ser originadas por ejemplo por un montaje defectuoso.

Diferencias en las reluctancias de los distintos circuitos magnéticos a consecuencia, por ejemplo, de haber empleado materiales de calidades diferentes.

Diferencias en las fuerzas magneto motriz de las bobinas polares que excitan los distintos circuitos magnéticos. Diferencias que pueden ser debidas, por ejemplo, a que esas bobinas están constituidas por error de construcción).

En los bobinados imbricados simples, al unir todas las escobillas de una misma polaridad mediante su respectivo puente, se originan corrientes de circulación entre ellas, las cuales no son utilizadas en el circuito exterior cuando existan diferencias en los flujos de los distintos circuitos magnéticos, presentándose corrientes de compensación que atravesarán las superficies de contacto de dichas escobillas junto con la

corriente principal de carga.>

Así, pues, es imprescindible en los bobinados imbricados colocar dispositivos especiales que impidan que las corrientes de compensación atraviesen las superficies de contacto de las escobillas. Para lograr esto, se disponen unas conexiones de pequeña resistencia, que reciben el nombre de “conexiones equipotenciales” , y cuyo objeto es que, de existir corrientes de compensación, éstas se cierren a través de ellas sin pasar por las escobillas.

Paso equipotencial:

La bobina equipotencial debe reunir dos puntos situados a una distancia igual a la que corresponde a un par de polos. Así pues, el paso equipotencial, medido en ranuras, será igual a

Fórmula que dice que el paso equipotencial es igual al cociente que resulta de dividir el número de ranuras por el número de polos.

Bobinado imbricado simple de dinamo tetrapolar de K=18 y U=2 con conexiones equipotenciales de 1ª clase

Proceso de cálculo de un bobinado imbricado simple:

Partiendo de los siguientes datos:

Número de ranuras K.

Número de polos 2p. Número de secciones por bobina U. Tipo de bobinado (progresivo (Ycol = +1) o regresivo (Ycol = -1).

el proceso de cálculo es el siguiente:

Posibilidad de ejecución

Y2 = Y1 - Y col  Paso de ranuras.

Número de delgas del colector

D = S = K * U

Ancho de sección.

Y1 = Yk * U

Paso de conexión.

Y2 = Y1 - Y col

Paso de escobillas.

Paso equipotencial.

BOBINADOS IMBRICADOS MÚLTIPLES

Para una maquina de c. c. funcione correctamente, es preciso, entre otros detalles, que la intensidad de corriente por rama del bobinado no exceda de 400 a 500 amperios. Las máquinas de gran potencia con tensiones reducidas y elevada intensidad de corriente (por ejemplo en dinamos de alimentación de baños electrolíticos), obligan a adoptar un bobinado imbricado múltiple si se quiere cumplir esta condición.

En los bobinados imbricados múltiples es necesario dar varias vueltas alrededor de la armadura para terminar de recorrer todas las secciones inducidas. Los bobinados imbricados múltiples reciben un nombre especial, según el número de vueltas que haya que dar para recorrer el bobinado completo, siendo

Dobles si es preciso dar dos vueltas. Triples si hay que dar tres. Etc. ...

Prácticamente, el único bobinado múltiple usado es el doble.

Paso de colector: Para que el bobinado tenga un reparto simétrico, es necesario que en cada una de las vueltas se recorra tan solo la mitad de esas secciones inducidas. Esto se consigue si después de recorrer la sección 1 se pasa a la 3 y del final de ésta al principio de la 5 y así sucesivamente, de forma que vayamos así dejando libres en el recorrido las secciones 2, 4 etc., que serán ocupadas después por un segundo bobinado. Esto puede comprobarse en la siguiente figura, en la que un bobinado ocupa las secciones 1, 3, 5, etc., y el otro las secciones 2, 4, 6, etc.

Por ello, en los bobinados imbricados dobles, el paso resultante es igual a 2 unidades. Y como Y=Ycol, el paso de colector es igual, también, a 2 unidades.

Por otra parte, señalaremos que los bobinados imbricados dobles se hacen siempre progresivos o sin cruzar.

En definitiva, la fórmula del paso de colector Y col queda como sigue

Y col = Y1 - Y2 = +2

Número de ramas en paralelo:

Sabemos que el número de ramas en paralelo de un bobinado imbricado simple es igual al número de polos. Ahora bien, un bobinado imbricado doble está realmente constituido por dos bobinados independientes, cada uno de ellos imbricado simple, por lo que, en consecuencia, el número de ramas en paralelo de un bobinado imbricado doble será igual a dos veces el número total de polos de las máquinas, es decir

2a = 4p

Porción de bobinado imbricado doble

 

Condiciones de los bobinados imbricados dobles:

Al estar constituido un bobinado imbricado doble por dos bobinados imbricados simples independientes, cada uno de éstos deberá cumplir con las condiciones que se exigen para ello. Recordemos las siguientes:

El número de ranuras de la armadura debe ser múltiplo del número de pares de polos, es decir, que el cociente de la división del número de ranuras por el número de pares de polos debe ser exacto.

El número de delgas del colector puede ser o no múltiplo del número total de polos de la máquina.

Cada uno de los bobinados sencillos independientes debe de estar provisto de sus correspondientes conexiones equipotenciales de 1ª clase.

Conexiones equipotenciales de 2ª clase:

Además de las conexiones equipotenciales de 1ª clase que deben unir puntos de igual potencial teórico en uno de los bobinados imbricados independientes, es preciso colocar otras conexiones llamadas de 2ª clase que unan entre sí a los dos bobinados, ligando cada dos secciones inducidas consecutivas. Estas son necesarias para compensar diferencias de f.e.m. entre las ramas paralelas de los bobinados independientes y evitar que atraviesen las escobillas fuertes corrientes de compensación.

La necesidad de colocar estas conexiones equipotenciales de 2ª clase exige que el número de secciones inducidas por bobina sea un número par; así puede haber dos, cuatro, seis, etc., secciones inducidas por bobina. Esta condición tiene por objeto que las dos secciones inducidas conectadas pertenezcan a la misma ranura, ya que en caso contrario se originarán graves inconvenientes en el funcionamiento de la máquina.

Las conexiones equipotenciales de 2ª clase se disponen en las cabezas del lado opuesto al colector.

Conexiones equipotenciales de 2ª clase

 

Proceso de cálculo de los bobinados imbricados múltiples.

Partiendo de los siguientes datos:

Número de ranuras K. Número de polos 2p. Número de secciones por bobina U. Tipo de bobinado (B. I. M. D.) (Ycol = +2)

el proceso de cálculo será el siguiente:

Posibilidad de ejecución.

             

Paso de ranuras.

Número de delgas del colector.

D = S = K * U

Número de ramas en paralelo.

2a = 4p

Ancho de sección.

Y1 = Yk * U

Paso de conexión.

Y1 = Y2 - Y col

Paso de escobillas.

Paso equipotencial.

Bobinado imbricado doble para dinamo tetra polar con K=26 y U=2 con conexiones equipotenciales de 2ª clase

 

Bobinado de motores de corriente continua

BOBINADOS ONDULADOS

BOBINADOS ONDULADOS SIMPLES EN SERIE

En un bobinado ondulado, después de recorrer un número de secciones inducidas igual al número de pares de polos, se completa una vuelta alrededor de la periferia de la armadura.

Se dice que un bobinado ondulado es simple o en serie cuando al completar la primera vuelta alrededor de la periferia del inducido se va a parar a la delga posterior o anterior  a la 1, de la cual se partió. Después de una serie de vueltas alrededor de la armadura se habrán recorrido todas las secciones inducidas y se llegará a la delga 1 cerrándose el bobinado.

En estos bobinados, el paso de colector resulta igual a la suma aritmética de los pasos parciales

Ycol = Y1 + Y2

Como resulta imprescindible que el paso de colector sea un número entero, el número delgas del colector y el número de pares de polos tienen que se primos entre sí.

Y al existir relación entre el número de delgas y ranuras del inducido por la fórmula

S = D = K * U

K y U también deben ser primos respecto al número de pares de polos.

Los bobinados ondulados simples no necesitan conexiones equipotenciales.

 

Bobinados ondulados cruzados y sin cruzar.

 Los bobinados ondulados pueden ser:

Cruzados. Cuando después de haber completado una vuelta alrededor del inducido se pasa a la sección inducida situada inmediatamente después de la primera. Este tipo de bobinado recibe también el nombre de “progresivo”.

Sin cruzar. Cuando después de haber completado una vuelta alrededor del inducido, se pasa a la sección inducida situada inmediatamente antes de la primera. Este tipo de bobinado recibe el nombre de “regresivo”.

La fórmula general de los bobinados ondulados es:

en esta fórmula se tomará "+1" cuando se desee un bobinado cruzado o progresivo, y "-1" cuando, por el contrario se desee un bobinado no cruzado o regresivo.

Esquemas simplificados de bobinados ondulados simples

a) Cruzado, b) Sin cruzar

 

Número de ramas paralelas.

Los bobinados ondulados simples en serie sólo tienen dos ramas simples paralelas que tienen igual número de secciones inducidas, y en consecuencia resultan de igual valor las f.e.ms. generadas en ambas ramas. Esto hace que en los bobinados ondulados simples en serie sean innecesarias las conexiones equipotenciales.

Posibilidad de ejecución.

Las condiciones que deben cumplir los bobinados ondulados normales son las siguientes:

El número de ranuras "K" debe ser primo con el número de pares de polos "p" de la máquina. El número de secciones inducidas "U" que forman cada bobina debe ser primo con el número de

pares de polos "p" de la máquina.

K y U primos de p

 

Proceso de cálculo.

Partiendo de los siguientes datos:

Nº de ranuras K Nº de polos 2p Nº de secciones inducidas por bobina U Tipo de bobinado

o Progresivo.

o Regresivo.

el proceso de cálculo es el siguiente:

Posibilidad de ejecución.

K y U primos de p

Paso de ranuras.

Nº de delgas del colector.

D = S = K * U

Ancho de sección.

Paso de conexión.

Paso de escobillas.

 

Bobinados ondulados simples con una sección muerta.

En muchas ocasiones, especialmente en máquinas pequeñas, no se cumplen las condiciones para que sea factible la ejecución del bobinado, bien porque el número de ranuras o el número de secciones inducidas tienen un divisor común con el número de pares de polos o por las dos cosas a la vez.

En tales casos, se ejecuta un bobinado ondulado anormal empleando un artificio consistente en suprimir una sección inducida y una delga del colector. Para ello, se eliminan los extremos de una de las secciones inducidas de una bobina.

Esta sección eliminada recibe el nombre de "sección muerta". Con esta supresión queda reducido el número de secciones inducidas en una unidad, con lo que el número real de secciones útiles quedará primo con el número de polos y, en consecuencia, puede ser aplicada la fórmula general de los bobinados ondulados:

Se ha de tener en cuenta que en este caso "D" representa al número de delgas o también al número real de secciones inducidas, es decir, es una unidad menor que el que resulta de multiplicar el número de ranuras "K" por el número de secciones por bobina normal "U".

Así pues, su valor será:

D = S = K * U - 1

Los bobinados provistos de sección muerta son bastante usados, pero no son recomendables, ya que tienen el inconveniente de aumentar en ciertos instantes las dificultades de la conmutación, Por esta razón deben ser evitados siempre que sea posible.

Los bobinados ondulados en serie simple provistos de sección muerta, se numeran normalmente, pero teniendo en cuenta, al llegar a la sección muerta, de saltarla sin numerar.

Numeración de un bobinado provisto de sección muerta

 

Proceso de cálculo.

Estos bobinados se diferencian de los normales en lo siguiente:

Posibilidad de ejecución.

K y/o U no primos de p

Nº de delgas del colector.

D = S = K * U - 1