Clase VI - General Ida Des Devanados

DEVANADOS DE A.C 1

Devanado Unidad II Central Hidroeléctrica SALVAJINA Grupo de Investigación CONVERGIA

M áq uin uinaa s Eléctri cas Rota tiva s II – Luis Car los Castro 20 1 0

DEVANADOS DE A.C Contenido

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Generalidades sobre los devanados de A.C Clasificación de los devanados de acuerdo al método de fabricación •Devanados de bobinas aleatorias •Devanados de bobinas preformadas •Devanados de barras tipo Roebel Clasificación de los devanados de acuerdo con la utilización de la ranura •Devanados de doble capa •Devanados de una capa Reglas de Construcción de Devanados •Serie numérica de Kostenko •Matriz geométrica del devanado

Grupo de Investigación CONVERGIA


DEVANADOS DE A.C Generalidades sobre los devanados de A.C

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Los devanados son una de las partes más importantes de la lass máquinas rotativas y los que demandas mayores recu re curs rsos os te tecn cnol ológ ógic icos os,, de desa sarr rrol ollo lo e investigación, investig ación, mantenimiento continuo y especializado. Aproximadamente el 66% de las fallas que ocurren en las máquinas eléctricas se deben a los devanados del estator, del rotor y a problemas con los roda ro dami mien ento tos, s, si sien endo do las falla fallass en los devanados del estator las más frecuentes. Grupo de Investigación CONVERGIA



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Esquema eléctrico de un devanado trifásico Grupo de Investigación CONVERGIA

M áq uina s Eléctri cas Rota tiva s II – Luis Car los Castro 20 1 0


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Cabeza de bobina

Parte de la bobina insertada n la ranura Terminales de salida Grupo de Investigación CONVERGIA


DEVANADOS DE A.C Clasificación de los devanados de A.C

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Devanados de Bobinas Aleatorias/Random-Wound winding

Este tipo de devanados están formados por bobinas de varias espiras las cuales se forman en el estator.




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Devanados de Bobinas Preformadas /Form-Wound winding

Son bobinas formadas antes de ser insertadas en el estator. Generalmente cada bobina está formada por varias espiras. Debido a que su fabricación es costosa se restringe su uso para máquinas con voltaje >1000V La cabeza de bobina genera dos planos en el cual cada lado de bobina esté en un solo plano. Grupo de Investigación CONVERGIA



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Devanados de Bobinas Aleatorias/Random-Wound winding

Las espiras se forman con alambre magnético esmaltado redondo. Cada espira se forma de a una a la vez y de forma aleatoria en la ranura por lo que la primera espira puede ser adyacente a la última. Esta condición restringe su uso para pequeños motores <1000V Grupo de Investigación CONVERGIA



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Devanados de Bobinas Preformadas /Form-Wound winding También se conocen como devanados imbricados o Lap winding.




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Devanados de Barras Tipo Roebel

Este tipo de devanados son empleados en máquinas de gran potencia (50MVA) y de alto voltaje. Cuanto mayor es la potencia de la máquina, mayor es el volumen de las bobinas y por lo tanto se hace cada vez más difícil manipularlas. Grupo de Investigación CONVERGIA



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Devanados de Barras Tipo Roebel

Este tipo de bobinas solo tienen una sola espira compuesta por varios “strands”. Cada bobina esta formada por dos mitades que se insertan individualmente en las ranuras y luego se unen las cabezas de bobina mediante procesos especializados de soldadura. Grupo de Investigación CONVERGIA



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Devanados de Doble Capa




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Devanados de Una Capa



DEVANADOS DE A.C Reglas de Construcción de Devanados

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Serie numérica del devanado (Kostenko)




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Serie numérica del devanado, Kostenko 1. Entre los datos del devanado (Z, m, 2P, Y) 2. Determine la factibilidad del devanado

t  M .C .D Z , p  Z   mt




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3. Calcula el número de bobinas por polo y fase

q 

Z b  a  c 2mp

4. Calculo el paso de bobina Y 5. Calcula la serie numérica de acuerdo a q: De cada c grupos de bobinas b tienen a+1 bobinas y c-b tienen a bobinas 6. Con la serie numérica haga grupos de m dígitos que representan cada polo magnético de la máquina




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7. Tome el primer dígito del primer grupo de m dígitos y ubique en el estator tantas bobinas seguidas como lo indique dicho dígito 8. Repita el paso 7 para el primer dígito del segundo grupo de m dígitos 9. Repita el paso 8 hasta llegar al último grupo de m dígitos 10. Repita los pasos 7, 8 y 9 pero esta vez comenzando por el segundo dígito de cada grupo de m dígitos. 11. Repita el paso 10 hasta llegar al dígito m del grupo de m dígitos




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12. Si se trata de un devanado imbricado conecte finales con finales y principios con principios de cada grupo de bobina 13. Si se trata de un devanado ondulado conecte principios con finales primero conectando todos los grupos que forman un polo norte y luego todos los polos que forman un polo sur. Luego se tendrán dos grupos de bobinas: los nortes y los sures. Conecte estos dos grupos final con principio 14. Considerando un desplazamiento de 360/m determine los terminales de entrada y salida de cada fase que tengan este desplazamiento Grupo de Investigación CONVERGIA



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12. Si se trata de un devanado imbricado conecte finales con finales y principios con principios de cada grupo de bobina 13. Si se trata de un devanado ondulado conecte principios con finales primero conectando todos los grupos que forman un polo norte y luego todos los polos que forman un polo sur. Luego se tendrán dos grupos de bobinas: los nortes y los sures. Conecte estos dos grupos final con principio 14. Considerando un desplazamiento de 360/m determine los terminales de entrada y salida de cada fase que tengan este desplazamiento Grupo de Investigación CONVERGIA



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EJEMPLO Construya un devanado trifásico tipo imbricado de doble capa con los siguientes datos: 24 ranuras, 4 polos y un paso polar equivalente a 6 ranuras

Se determina la factibilidad del devanado

t  MCD 27,2  1 27 3 *1

9

Se calcula el número de bobinas por polo y fase

q  Grupo de Investigación CONVERGIA

27 2*3* 2

 2

1 4



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Se calcula el paso del devanado Y  6 Se calcula la serie numérica

| 232 | 223 | 222 322    

Cada dígito indica el número de bobinas de una fase debajo de cada polo Grupo de Investigación CONVERGIA

Cada grupo de m=3 dígitos forma un polo



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| 232 | 223 | 222 322    

Distribución geométrica de las bobinas en el estator Grupo de Investigación CONVERGIA



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| 232 | 223 | 222 322        




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| 232 | 223 | 222 322    




25

| 232 | 223 | 222 322    




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| 232 | 223 | 222 322    

Conexión entre grupos de bobinas Grupo de Investigación CONVERGIA



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Ubicación de las otras fases de acuerdo con su desplazamiento eléctrico

elec 




p

360

Z



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Matriz geométrica del devanado




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Matriz geométrica del devanado •Ideal

para devanados tipo ondulados •Su algoritmo se prefiere en la implementación por medio de programas computacionales •Proporciona mayor información que la serie numérica de Kostenko •También puede ser aplicado para la construcción de devanado imbricados




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Matriz geométrica del devanado

q 

N d

Se trata de construir una matriz que contenga tantas columnas principales como fases y tantas filas como polos tenga el devanado. Cada columna principal está divida en N columnas secundarias. Construyamos la matriz geométrica del devanado para el ejemplo anterior y formemos un devanado tipo ondulado




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Matriz geométrica del devanado A N S N S

1

C

2 8

3 9

15 22


4 10

16

5 11

17 23

B

12 18

24

6 13 19

25

7 14 20

26

21 27



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