BOBINADOS CONCÉNTRICOS.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.
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 ranura 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.
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 5, en la cual se apreciamos 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: Prepara 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 7, 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. 2.
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:
K *Por polos consecuentes 1 capa ........
U = ----------------2p. q K
* Por polos 1 capa .............................
U = ----------------
4.p.q
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. o o
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 Y 1, 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 ; Y 2 = 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.
K Yp = Yk = -----2p
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 s 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.
INTRODUCCIÓN.Existen dos sistemas distintos de conexionar los lados activos en los bobinados de corriente alterna, dando lugar a la división de dichos bobinados en dos grandes grupos:
1.
Bobinados Concéntricos en los cuales los lados activos de una misma fase,
situados, frente a polos consecutivos, son unidos por cabezas concéntricas, formando así verdaderos grupos de bobinas. 2. Bobinados Excéntricos en los cuales los lados activos de una misma fase, situados frente a polos consecutivos, son unidos mediante un solo tipo de cabeza, de forma que el bobinado está constituido por un determinado número de bobinas iguales.
En los bobinados excéntricos podemos distinguir entre bobinados imbricados y bobinados ondulados, pudiendo ser ejecutados en una capa por ranura o dos capas por ranura.
BOBINADOS "POR POLOS" Y "POR POLOS CONSECUENTES". - Según el número de grupos que componen cada fase, se clasifican los bobinados de corriente alterna, en bobinados por:
o
Polos (p.p.).- Se dice que un bobinado es por polos,
cuando por cada fase hay tantos grupos de bobinas como número de polos tiene la máquina.
o
Polos consecuentes (p.p.c.) .- Se dice que un
bobinado es por polos consecuentes, cuando existen por cada fase tantos grupos de bobinas como la mitad de
número de polos, es decir tantos grupos como pares de polos.
NÚMERO DE GRUPOS POR FASE Y TOTAL.- Hay que distinguir según sean por polos o por polos consecuentes.
o
En los bobinados por polos el número de grupos en cada fase es igual al número de polos.
Gf = 2p y los grupos totales del bobinado GT = 2p.q
o
En los bobinados por polos consecuentes, el número de grupos de cada fase es igual al número de pares de polos.
Gf = p y los grupos totales del bobinado GT = p.q
CONEXIÓN DE LOS GRUPOS DE UNA FASE.- una vez señalados los grupos de bobinas de una fase, es preciso efectuar correctamente las conexiones entre ellos, enunciando para ello las dos reglas siguientes:
1. En los bobinados por polos se unirá, el final del primer grupo con el final del segundo grupo, el principio del segundo con el principio del tercero, el final del tercero con el final del cuarto y así sucesivamente; es decir, debemos de unir final con final, principio con principio .
1. En los bobinados por polos consecuentes se unirá, el final del primer grupo con el principio del segundo, el final del segundo con el principio del tercero y así sucesivamente; es decir, se tiene que unir final con principio .
NÚMERO DE RANURAS POR POLO Y FASE.- Dicha expresión se aplica a la relación que existe entre el número de ranuras K del inducido y el producto de los números de polos 2p y de fases q de dicho bobinado. Kpq = K / 2p.q NÚMERO DE BOBINAS DEL BOBINADO.- Los bobinados de corriente alterna son construidos tanto de una capa como de dos capas por ranura. En un bobinado de dos capas el número de bobinas es igual al número de ranuras.
B=K En cambio, en un bobinado de una capa por ranura, el número total de bobinas es la mitad del número de ranuras.
B=K/2
NÚMERO DE BOBINAS POR GRUPO.- Conocidos el número de bobinas B y el número total de grupos GT que lo constituye, podemos determinar el número de bobinas que forman cada grupo.
U = B/GT Despejando esta formula, según el tipo de bobinado se obtiene otras de aplicación más directa.
•
Por polos, 2 capas ................U = K / 2p.q
Por polos, 1 capa ............... U = K /2 / 2p.q = K/4p.q
Por polos consecuentes, 2 capas ...... U = K/p.q
Por polos consecuentes, 1 capa ........ U = K/2 / p.q = K/2p.q
PASO DE CICLO. Y
360º =
K /p
DISTANCIA ENTRE LOS PRINCIPIOS DE LAS FASES .- Una de las características de los bobinados polifásicos exige que las distintas fases que forman un conjunto, generen fuerzas electromotrices desfasadas en el ángulo característico del sistema. Así en bobinado bifásico los dos principios deberán estar colocados en dos ranuras desfasadas 90º eléctricos, mientras que en un bobinado trifásico los tres principios estarán colocados en ranuras desfasadas 120º eléctricos.
o
Paso de principio Y 120º = K / 3p
o
Paso de principio Y 90º = K /4p
DETERMINACIÓN DE LOS PRINCIPIOS DE FASE EN UN BOBINADO TRIFÁSICO.En un bobinado trifásico puede ser tomado como principio de una fase, todas las ranuras que se hallen separadas un ángulo eléctrico correspondiente a un ciclo, es decir 360º eléctricos. En una máquina multipolar existen varias ranuras en tales condiciones, por lo que debemos de deducir un método que nos permita conocer las ranuras en las cuales pueden estar alojados los principios de las tres fases. Este método consiste en preparar un cuadro con tres columnas ( una por fase) y tantas líneas como pares de polos tiene la máquina. Conocido el paso de principio de fase, empezaremos por colocar un 1 en el cuadro superior izquierdo y luego se irán poniendo en los cuadros siguientes los números que se obtienen, al añadir, sucesivamente el valor de paso de principio de fase. Así obtendremos en cada columna los números de ranuras que pueden ser principio de las correspondientes fases, eligiendo de entre ellas los tres más convenientes, teniendo en cuidado de que pertenezca cada uno a distintas columnas.
Así, el cuadro adjunto corresponde a los principios de fase de un inducido trifásico de 96 ranuras, en el cual el paso de principio de fase vale 8 ranuras. Sobre el cuadro podemos elegir algunas combinaciones, por ejemplo 1-9-17, 33-41-40.
U
V
W
1
9
17
25
33
41
49
57
65
73
81
89
DETERMINACIÓN DE LOS PRINCIPIOS DE UN BOBINADO BIFÁSICO.- Se prepara un cuadro con dos columnas (una por fase) y tantas líneas como pares de polos tenga la máquina. Sobre dicho cuadro se anotarán primeramente todas las ranuras de la columna de la izquierda que puedan ser principio de la primera fase, para lo cual, partiendo de la primera, sé ira sumando sucesivamente y hacia abajo el valor del paso de ciclo Y 360º = K/p. Después se anotarán las ranuras de la segunda columna, cuyos valores serán obtenidos añadiendo el valor del paso de principio Y 90º = K/ 4p.
