CÁLCULO PARA PARA EL REBOBINADO DE UN MOTOR TRIFÁSICO TRIF ÁSICO Laboratorio N°6
I.
Objetivos -
II.
Calcular Calcular el núme número ro de espir espiras as para para el bobi bobinado nado de un un motor motor trifásico. Aprende Aprenderr y recono reconocer cer las difere diferentes ntes partes partes de de un un motor motor trifásico y obtener los datos requeridos para el bobinado.
Marco teórico Los motores asíncronos o de inducción son un tipo de motores eléctricos de corriente alterna que pueden ser tanto monofásicos como polifásicos. El motor de inducción trifásico está formado por un rotor otor,, que que pued puede e ser ser de dos dos tipo tipos, s, de aul aula a de ardi ardill lla a o bobi bobina nado do,, y un esta estato torr en el que que se encu encuen entr tran an las las bobi bobina nas s indu induct ctor oras as.. Esta Estas s bobi bobina nas s está están n desfasadas entre sí !"#$ %eom %eomét étri rico cos, s, cuan cuando do por por est estas bobinas circ ircula un siste istem ma de corrien corrientes tes trifásic trifásicas, as, se induce induce un camp campo o ma%n ma%nét étic ico o %ira %irato tori rio o que que alcan&a las barras o el bobinado del rotor e induce un 'oltae en ellas, este 'oltae inducido en las barras es debi debido do al mo'im mo'imien iento to relat relati'o i'o del del rotor otor con con respe espect cto o al camp campo o ma%nético del estator, debido al 'oltae inducido, en el rotor se presen presentan tan corrien corrientes tes por las barras barras del mismo, mismo, estas estas corrien corrientes tes produc producen en un campo campo ma%néti ma%nético co y, (nalment (nalmente, e, la produc producción ción del mo'imiento del rotor es debido a los campos del estator y del rotor otor)) esto estos s camp campos os tend tender ería ían n a alin alinea ears rse e como como dos dos barr barras as ma%n ma%néti éticas cas lo *aría *arían n si se colo colocas casen en cerca) cerca) ya que que el campo campo ma%nético del estator está %irando, el campo ma%nético del rotor +y el rotor mismo constantemente tratará de alcan&arlo. La máquina de inducción aunque se puede utili&ar como motor o como %enerador, pocas 'eces se utili&a como %enerador. or esta ra&ón, las máquinas de inducción se re(eren a los motores de inducción.
/01 2E 303/4A201 2E C055/E4E ALE54A Cada fase del de'anado trifásico está formada por 'arias espiras formando bobinas, conectadas de forma que se sumen las fuer&as electromotrices en%endradas en los conductores. El bobinado de cada fase es de tipo tambor y abierto +con un principio y un (nal. Las fases deben ser idénticas y desfasadas entre sí, basándose en el án%ulo característico del sistema +!"#$ eléctricos en el de'anado trifásico. Las bobinas del de'anado forman %rupos que pueden ser se%ún su forma6 -
Concéntricos. /mbricados. 0ndulados.
1e%ún la manera de cone7ión de los %rupos de bobina de una misma fase, el de'anado puede ser conectado6 -
or polos. or polos consecuentes.
ara entender bien este capítulo, pre'iamente se de(nirán los términos técnicos propios del bobinado de motores eléctricos.
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Bobina. 5ecibe el nombre de bobina cada uno de los conuntos
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compactos de espiras que unidos entre máquina. 8an aloadas en las ranuras de la armadura lados acti'os y cabe&as. Paso polar: es la distancia entre dos polos consecuti'os. +es el número de ranuras que corresponde a cada polo. uede sr e7presado en centímetros o por el número de ranuras.
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Paso diametral: una bobina se denomina paso diametral, si su paso es i%ual al paso polar. Paso acortado. 9na bobina se denomina de paso acortado, si su paso es inferior al paso polar. Paso alargado. 9na bobina es de paso alar%ado, si su paso es superior al paso polar. Devanados abiertos. Están formados por una o 'arias fases, cada una de las cuales tiene un principio y un (nal. Estos de'anados se usan en las máquinas de corriente alterna.
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Devanado de una capa o simple capa. En este de'anado, cada ranura solo posee un lado acti'o de una bobina. Actualmente solo se utili&an estos de'anados en máquinas de c.a. Devanado de dos capas o doble capa . En los de'anados de doble capa, en cada ranura *ay dos lados acti'os correspondientes a dos bobinas distintas, colocados uno encima del otro formando dos capas de conductores entre las cuales se coloca un aislante. Estos de'anados son abiertos. Grupo polar. Es un conunto de bobinas de la misma fase conectadas en serie, aloadas en ranuras conti%uas y arrolladas alrededor de un mismo polo. Los %rupos polares se conectan entre sí en serie o formando 'arias ramas en paralelo idénticas para, así, construir una fase del de'anado. En la (%ura los %rupos polares se *an se:alado con un número rodeado de una circunferencia.
Devanados enteros y fraccionarios. En ciertas ocasiones +especialmente en los inducidos de alternadores, se utili&an de'anados fraccionarios en los que los %rupos polares de una fase, no son todos e7actamente i%uales) al%unos tienen una bobina más que los otros. En los bobinados fraccionarios, el número de bobinas por par de polos y fase, b, no es entero, ni tampoco el número de ranuras por polo y fase,
K pq
. Esto no si%ni(ca que cada par de
polos ten%a un número no entero de bobinas, sino que, como *ay diferencias entre el número de bobinas de cada %rupo polar, en una fase los 'alores medios de los parámetros b y
K pq
no son
números enteros. En los de'anados enteros, todos los %rupos polares son i%uales y, por lo tanto, los parámetros b y 'alores enteros. -
K pq
tienen
BOBI!DO PO" PO#O$ 9n bobinado es por polos cuando el (nal de un %rupo de bobinas está conectado con el (nal del si%uiente, y el principio de un %rupo con el principio del si%uiente, deando sin conectar el principio del primer %rupo y el principio del último, que serán el principio y el (nal, respecti'amente de la fase. En un bobinado por polos, el número de %rupos por fase es i%ual al número de polos. ; el número total de %rupos, es el número de %rupos por fase, por el número de fases.
BOBI!DO PO" PO#O$ %O$&%'&(&$ 9n bobinado es por polos consecuentes cuando el (nal de un %rupo de bobinas está conectado con el principio del si%uiente, deando sin conectar el principio del primer %rupo y el (nal de último, que serán el principio y el (nal, respecti'amente de la fase. En los bobinados de polos consecuentes, el número de %rupos por fase es i%ual al número de pares de polos, y el número total de %rupos es el número de %rupos por fase, por el número de fases.
BOBI!DO$ %O%)("I%O$ En los bobinados concéntricos las bobinas de un %rupo polar son de diferentes tama:os, y se 'an situando sucesi'amente unas dentro de las otras En este tipo de bobinado los pasos de bobina son diferentes de unas bobinas a otras. Los bobinados concéntricos pueden ser construidos tanto por polos como por polos consecuentes. La forma de eecutar los bobinados de una y dos fases es por polos +el bobinado monofásico concéntrico por polos) mientras que en los bobinados trifásicos se reali&an por
polos consecuentes +el bobinado trifásico concéntrico por polos consecuentes
BOBI!DO IMB"I%!DO
Los bobinados imbricados están reali&ados con bobinas de i%ual tama:o y forma. En los bobinados imbricados, un %rupo polar se obtiene conectando en serie 'arias bobinas de una misma fase, todas ellas correspondientes al mismo polo or esta ra&ón, en estos bobinados *ay que retroceder para conectar el (nal de una bobina con el principio de la si%uiente. Estos bobinados pueden ser de una o dos capas, de paso diametral, alar%ado o acortado y siempre se eecutan por polos. Cuando un bobinado imbricado es de una sola capa el paso de bobina medido en número de ranuras, debe ser impar. Esto se debe a que, en las ranuras se 'an colocando alternati'amente en el lado derec*o de una bobina, el lado i&quierdo de la otra bobina, el lado derec*o y así sucesi'amente. or consi%uiente, una bobina tendrá uno de sus lados en una ranura par y el otro en una ranura impar y el paso de bobina, es, pues, impar.
BOBI!DO OD'#!DO.
Los de'anados ondulados también están reali&ados con bobinas de i%ual tama:o. A diferencia de lo que sucede en los bobinados imbricados, en los de'anados ondulados una bobina se conecta con otra de la misma fase que está situada bao el si%uiente par de polos. or esta ra&ón, en estos de'anados *ay que a'an&ar a conectar el (nal de una bobina con el principio de la si%uiente +pues el (nal de una bobina, está detrás del principio de la si%uiente con la que se conecta, como se puede apreciar en la (%ura !.!<. Esto *ace que estos arrollamientos ten%an forma de onda, lo que da ori%en a su denominación. Los bobinados ondulados se fabrican de dos capas y se eecutan por polos. Estos arrollamientos pueden ser de paso diametral, alar%ado o acortado.
%*lculos para los tipos de bobinados.
generales diferentes
+ "anuras ,ue ocupa el bobinado por polo magn-tico y por fase. &n la ecuación /./0 se puede observar el c*lculo para las ranuras ,ue ocupa el bobinado por polo magn-tico y por fase. -
+ Bobinado de una capa. Para el bobinado de una capa1 el n2mero de bobinas es la mitad del n2mero de ranuras1 como se puede observar en la ecuación /.30.
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+ Bobinado de dos capas. Para el bobinado de dos capas. &l n2mero de bobinas 0 es igual al n2mero de ranuras 01 como se puede observar en la ecuación /.40. -
+ 2mero de bobinas por grupo. &s el n2mero de bobinas totales dividido por los grupos totales del bobinado1 como se puede observar en la ecuación /.50. -
+ Paso polar. &s el n2mero de ranuras ,ue corresponden a cada polo. &n la ecuación /.60 se
demuestra lo ,ue se dijo en el enunciado anterior. -
+ %*lculos para bobinados conc-ntricos. #os bobinados conc-ntricos se suelen reali7ar de una capa y conectados por polos consecuentes.
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+ !mplitud del grupo. $e le llama amplitud del grupo1 al n2mero de ranuras ,ue se encuentran en el interior de un grupo de bobinas. &n la ecuación /.80 se puede observar cómo se 9alla la amplitud del grupo para los bobinados conc-ntricos.
+ %*lculos para bobinados ec-ntricos o imbricados enteros. $e suelen reali7ar de una o dos capas1 y se caracteri7an por tener el n2mero de ranuras por polo y fase entero como se ilustra en la ecuación /.;00.
///.
/8.
E=9/0 ;># /4159?E401 A 9/L/@A5 - ! ?otor trifásico asíncrono ""#8, <#&, B - ! in&a amperimétrica # <# A - ! ?ultímetro - ! acómetro - ! Lla'e de cuc*illa trifásica - Cables de cone7ión rocedimiento Calculo de motor trifásico
Datos del motor -
8elocidad D !## rpm +;
-
Fases D G
- Cone7ión D Estrella
Datos Mec*nicos -
Lon%itud a7ial D G# cm -4ro. olos D H
- 4ro. 5anurasDBH
-
Lon%itud diametral D "# cm
-4ro. Capas D "
- aso D !-
a. %alculemos el n2mero de polos. ro polos < /3= f0 > rpm < /3=?8=0 > /@== < 5 polos b. %*lculo del n2mero de bobinas: / sola capa6 4$ bobinas D 4$ 5anuras > "
3 capas 6 4$ bobinas D 4$ 5anuras Entonces tenemos6
A. De Bobinas < 65 bobinas c. %*lculo de umero de grupos: 2epende del número de capas.
3 capas: " polos 6 4I D "4fases 7 4p>" ?ás de " polos 6 4$I D 4$fases 7 4$polos
Por lo tanto: A de grupos < 450 < /3 grupos d. %*lculo del n2mero de bobinas por grupo: 4$ 3>I D 4$bobinas > 4$%rupos Lue%o tenemos6
A de bobinas por grupo < 65>/3 < 5.6 e. %*lculo del *ngulo de ranura: f. %*lculo de la constante del devanado:
.
Observaciones y>o %onclusión -
1e aprendió reconocer las diferentes partes del motor trifasico. ?irar bien los instrumentos de medida para anotar meor los datos *allados. 1 lo%ro *allar los datos necesario para el bobinado.
