LA97712781.pdf

3.

Devanados de corriente cont inua La mayoría pensamos quelas máquinas decorriente continua óslo se emplean en el sistemade arranquede vehículos. Si cierta importancia tiene este tipo demáquinas en automoción, no de ja de ser curiosoque todos stem e os aprove chando as l pos ibilidades de os l motores de ocrriente continua pa ra afeitarnos, se carnos el pelo, hacer zumo s al levantarnos, etc. Los motores deestos pe queños leectrodom ésticos uti lizan paraus funcionamiento el motor se rie universal quees uno de losmotoresbásicosdecorriente continua. Aunquene la actualidad las máquinas decorriente continuaestán pe rdiendo mpo i rtancia en algunos ampo c s y son sus tituidas por máquinas decorriente alterna, en las instal aciones donde senecesita un am plio margen derevoluciones, cam bio brusco de giro, elevadacapacidad desobrecarga y excelentes características deregulación, estasmáquinas siguen siendo as l más utilizadas. Por ejemplo, en todoslossistemas detracc ión, RENFE, com pañías metropolitanas, etc. Los ge nerador es están me nos xtendi e dos que los m otores, por que cua ndo necesitamos corriente continuaserectificala corriente alternadela red.

Los mot ores de corriente continua

son utili za do s en l as locomot ora s el éctric as.

88 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

BLOQUE II M áq ui nas de c orri ent e c ont in ua Actividades iniciales

SUMARIO 1.

rar losdistintostiposdemáquinas rota1. ¿Podrías enume

M áquinas de corriente conti nu a rotati vas

tivas que conoce s?

2.

ántas rtesconti comnua pon?en el inducido deuna m áqui2. ¿Cu nade corrpa iente

C onstitución d e las m áquinas de corriente continua 2.1. C ircuito inductor 2.2. Inducido

eplicar la relación que ha y entre el 3. ¿Serías capaz de x

3.

núme ro dedelgas del colectory las secciones induci das deuna bobi na? scripción delos materiales para 4. ¿Sabrías hacer una de rebobinar una máquina de corriente continua?

Bobinados del inducido 3.1. C lasi ficaci ón de los bobinados 3.2. R epresentación de los bob inado s 3.3. Tipos de bob inados 3.4. C on ceptos de los bo binados de corriente continua

4. 5. 6.

Bobinados im bri cados sim ples

7.

Bobinados ondu lados m últiples

Bobinados im bricados m últiples Bo binados ondu lados sim ples en seri e

o seri es paralelas

8.

Rebo binado de m áquinas de corriente continua

Al finalizar es ta unidad...

• Sabrás distinguir entre devanado inductor e inducido delas máquinas decorriente continua.

• Conoce rás el núme ro de escciones induci das deuna bobi na co n relación a as l delgas y ranuras que ompone c n el inducido de una máquina de corriente continua. • Distinguirás entre un devanado imbricado y otro ondulado sólo con ver su aspecto constr uctivo.

• Podrásrebobinar un motor o dinamodecorriente continua.

• Conoce rás los distintos m ateriales empleados ne elrebobinado delas máquinas decorriente continua. • Sabrás rea lizar las co mprobac ione s ne cesarias pa ra verificar el bue n funciona miento deun mo tor deorr c iente conti nua . 89 UD3

. DEV

ANADOS DE CORRIENTE CON

TINU

A

De sarrollo de cont enidos

1. Máquinas de corriente continua rotativas Su e studi o es tá ba sado enal inducci ón electr omagné tica, que atr nsfor mala ene rgía mecáni ca e n ene rgía eléctr ica o in versam ente , dond e el campo ma g-

nético está producido por un electroimán. El generadorde corriente continua (di namo) trans formaenergía mecánicaque re cibepor su je e en energía eléctricaquesuministra por sus bornes , mientras quepor la particularidad de er s una m áquina re versible, si cone ctam os sus borne s acorriente seponea funcionar como motordecorriente continua. ciona r como din amo Básicamente, para fun , necesita un ni duct or qu e produce el campo magnético, unnduci i do for mado po r espiras pa ra ge nerar la fuerza le ectromotriz (f.e.m.) y un col ector para sacar al exterior al f.e.m. ge neradaa través delas escobillas. Giro

Inducido

S

N

Escobillas Colector Figura 3 .1. Funci onam iento bá sico de una dinamo.

La misma espira, alaplicar corriente a los borne s dela máquina, genera otr o flujo magnético. La acción deambosflujos produce un mo vimiento circulpar ar ( motor ), que ocnvierte la máquina enmotor de corri ente co ntinua . Par

S

N

Par

Figura 3 .2. Reacción de dos campos en una espira.

90 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

2. Constitución de las máquinas de corriente continua En la máquina de corriente continua, al ser reversible en su funcionamiento, su constitución es idéntica para funcionar como generador o motor. r einducido gné tico Está for mada po rdoscircuitos leéctricos (inducto ) y uno ma . Polea de arrastre

Colector

Rotor Bobina

Borne de masa

Ventilador

Escobilla

Culata

Figura 3.3. Dibujo es que mát ico y foto graf ía de una má quina de corri ente continua.

2.1. Circuitoinductor enca rgado También sellamaestator (parte fija de la máquina). Es el de produ cir el cam po ma gné tico nece sario pa ra e l funciona miento de la qui má , na puedeser produci do porma i nespermanentes o por el ectroimanes.

Los n i duct orescons tituidos po r imanes permanentes son de sc easapotenc ia, lo que loshaceinadecuadosen aplicaciones industr iales. El núcleo ferromagné ticoinduct or de lectroima e nesestá rea lizado con hapa c s grues as yunabobinaquelo rode a, por al quecircula la corriente continua. Hay que distinguir entre el bobinado inductor principal y el bobinado inductor auxiliar. inductorrip ncipales el enca El bobinado rgadodela producc ión de l flujo magnético pa ra quesegenere la f.e.m. en el bobinado n i duci do. Las bob inas son detipo rígido, enc intadas yen alguna s ocasiones reforzada s por un ca jetín. Bobina polar

Encintado Terminales de bobina

Núcleo Expasión polar Zapata

Figura 3.4. Polo princ ipal.

91 UD3

. DEV


TINU

A

La co nexi ón e ntre las bobin as induct orasserea liza norma lmente n e se , rie

detal formaquelos po los que den con nom bres contrarios y , al estar recorridos po r la misma corriente, losflujosdetodos ellossean iguales.

N

S

P

P

F

J Figura 3 .5. Conex ión del devanado

F

K induc tor de una

máq uina independiente bipolar

.

polosdela máquina vieneinfluenciado poral pote El número de ncia dela misma.A mayor pote ncia mayor núme ro de po los in ductor ,econ s el fin de que culata, polos y toda s las partes de ci l rcuito magnéticono tengan nu tamaño exce sivo para soportar la inducción.

S

N

N

S

S

N

Figura 3 .6. Circuito magnético.

Si tenemos en cue nta queel flujo quesale por un pol o nort e tiene queentrar por un pol o sur,es necesario queel núme ro total depolos deuna m áquina e sa par. p,2siendo p el núme El número totalpolos de de unamáquina es des igna por ro de pares de polos . Las máquinas se clasifican según elnúme ro de p olos: 2p =2 2p =4 2p =6 2p =8 2p =10

2 polos 4polos 6polos 8polos 10polos

Bipolar Tetrapolar Hexapolar Octopolar Decapolar

Si el núme ro es mayor de 10 pol os e s de nominan por su número. Ejemplo: 2 má quinacon 16 po los. p =16 92 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

Ac tivida des res uelta s 

Dibuja la cone xión de l devana do nductor i en una m áquina indepe ndiente he xapolar.

Según al tabla anterior una máquinahexapolar tiene6 polos(3 nor te y 3 u s r). Si hacemos va ler que: La cone xión entre las bobi nas induct orasserealizanorma lmente en serie, detal formaquelos po los que den con nom brescontrariosy al estar recorridospor al misma corriente losflujosdetodos ellossean iguales. Cone ctamosel final del primer polo con el final desegund o polo, principio del segund o polo con el principio del tercer polo, final del tercer polo con el final del cuarto polo, principio del cuarto polo con el principio del quinto pol o, final del quinto pol o con e l final del sexto po lo yel principio del sexto po lo correspond erácon el final del bobinadoinduc tor.

S

P

FF

N

P

F

S

PF

N

F

P

F

S

P

N

P

J

K

Figura 3 .7. Conex ionado de los polos i nductores en una m

áq uina hexapolar.

Las máquinas depotencias grandes o medianas llevan otro devanado induct or de poca s espiras dehilo grues o, cone ctadoneserie con leinduci do. Sus eza pi s polares son pe queña s y secolocan en as l línea s neutras. A estos polos seles l amaauxiliareso deconmutaci ón.

La misión quetienen estos pol oses mejorarconmuta al ción dela máquina (eliminar o reducir la producc ión dechispas entre el colectory las escobillas). Las escobillas, alir pasando porasl delgas del colector,produce n un chi sporreteo que, en condi ciones norma les, no ltera a la cons ervación de l colectory dela escobilla; pero en el casodecone xiones decircuitosparalelos, este hcisporreteo se incrementa pudi endo de teriorar colectory escobillas.

S

N

Figura 3 .8. Conexión del bobinado auxiliar.

93 UD3

. DEV


TINU

A

Polo principal

Polo auxiliar de conmutación

Figura 3 .9. Polo auxiliar de conmutación.

Según se an gene radores , tras un pol o principal deberá encontrarse un polo auxiliar de nombre contrario. En el N N caso demotores , tras un pol o principal deberá enconN S N S trarse un polo auxiliar del mismo nombre. Siempre Giro ro teniendo ne cue nta seguir el sentido degiro. S S Gi S S El número de polos auxiliares de las máquinas de N N S S corriente ocntinuasue le coincidir con el número depolos N N principales. Los polos principales y auxiliares que forman el cirFigura 3.10 .Disposic ión de po los auxi liares en g enera do r y moto r. cuito magnético dela máquina están ujetos s a la carsirve para ce rrar el circasadel motorc( ulata ) por unos tornillos. La culata cuito m agné tico, está cons truidadeun ma terial que co nservaun elevado ma gnetismo rem ante (acero fundido o mo ldeado, acero dulcelaminado).Su forma suele ser en anillo cilíndrico, aunque a veces la encontramos de forma poligonal (hexagonal).

CULATA

Figura 3.1 1. Culat a o carc asa de una

máq uina de corr iente continua.

En todas las máquinas eléctricas rotativas decorriente continuaexisteun espacio con deseparación entre el induc tory el induc ido (pa rte fija y parte móv il), leobjeto depermitir el movimi ento sinoza r miento entre ellas. Este sepacio se llama entrehierro . Un entrehierro muy ancho reduce la dispersión delíneas defuerza, pero hacequeaumenten los amperios-vuelta delos po los principales. 94 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

Entrehierro

Figura 3 .12. Entrehierro.

2.2. Inducido A esta pa rte sela conocecon lenombre rotor de(parte giratoria). El devanado tiene la misión degenerar al fuerza leectromotriz (dinamos) o fuerza co ntraelectromotriz (motor es). También incluyelos elementos mecánicos quepermiten rodar sin rozamientos entre rotor y estator. Loscojinete s o roda mientos son losencarga dos de l giroy fijación del eje del rotorcon as l menorespérdidas posibles. Están fa bricadosdeacero, loshay del tipo derodadura y deresbalamiento. Loscojinete s derodadura son os l más empleados,están eralizados con eme el ntos esféricos(bolas, rodillos o agujas) quesedeslizan entre dospistasconcé ntricas de acero tem plado, unasujeta al escudo(sopor te) y otra ajustadaal eje. Para conse guir que gua rden distanc ia entre los elementos roda ntes tienen una pi eza lamadajau- Figura 3.1 3.Rodamiento. la portabolas o portarrodillos. Desdeel punt o devista de su fun ción cinemática, pue den clasificarseen tres ca tegorías: ara sabe r – Rodami entos pa ra ca rgasradiales . Const ruidos pa ra soport ar cargas ne sen- D P más tido perpendicular al eje. Cinemática:parte d e la m ecánica que estud ia los ientos pa ra ca rgasaxiales – Rodam . Soportan cargas que actúan en lesentido m ovim ientos de los cuerpos, del eje derotaci ón. con ind ependencia de las fuerzas que o l s producen. ientos rpa a ca rgasmixtas – Rodam . Soportan esfuerzos radi ales, axiales o ambos a la vez.

Figura 3.1 4. Roda mientos para

cargas rad iales , axiales y mix ta s.

95 UD3

. DEV


TINU

A

TIPOS DE RODAMIENTOS NOMBRE

UTILIDAD

IMAGEN/SÍMBOLO

30 9 32 10 35 11 40 12 47 15 52 15 Existen más me didas

Es el más empleado porq ue a dmite grandesvelocidade s. Resistente con Rodamiento cargasen se ntido radi al pero débi l rígidode cuando sonneel axial. Según su unahilera formade trabajo los e ncontr amos debolas con as l bolas en cont acto angular, o con cuatr o cam inos de rodaduras .

25 30 35 40 45 50

52 15 62 16 72 17 80 18 85 19 90 20 Existen másmedidas

Tieneel camino con rodaduraesféún paradoshileras. Se Rodamientorica y com ndo hay desa linea ciooscilante emplea cua nes . Soport a ca rgas ardiales peque de bolas ñas y xial a esmuy pequeñas .

20 25 30 35 40 45


Rodamiento Sirve pa ra res istir carga s ra diales yno derodil los permite empujes axiales. Los ha y cilíndricos quetienen unafila derodillos, otros de una y tienen dos omás rod illoscilíndricos. doshileras

17 20 25 30 35 40


Espe cial parasopo rtar esfuerzos radiales yaxiales simultáneos. Resiste s rel ativamente grandesy Rodamientovelocidade derodil los cargaselevadas. Los rodillos van tos a toros, cónicos montados unos opues para guant a ar es fuerzos me cánicos en sentido c ontrario.

10 12 15 17 20 25

26 11 28 11 32 12 35 12 40 14 47 15 Existen másmedi das

Rodamiento Admite grandescargas axiales en un axialdebolas solo sentido. El plano deroda miento de s imple ha deser perpendi cular al eje deroefecto y tación. Resiste gra nde s ve locidades. asiento pl ano

17 20 25 30 35

35 12 40 14 47 15 52 16 62 18 Existen más me didas

Rodamiento axialdebolas Su m ontaje adm ite carga axial en de dobl e los do s sentidos. efecto

96 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

MEDIDAS 10 12 15 17 20 25

IENTE CONTINUA

El árbol sobre el quevamonta do e l induci de dolas máquinas decorr iente conti nua se llama eje. Este eje, que sue le ser de caero fresado,apart e de os l leementos derodaene l ventilador miento ncl i uyelosderefrigeración (un ve ntilador). La misión quetie or qu e segenera de ntro dela máqui na es disipar el cal , pa ra ello se fabricadeun material termopl ástico. La refrigeración dela máquinadependedesu potenci a, a mayor pot encia más refr igeración pa ra aume ntar su potenci a útil. Por es te motivo nosvamos aencont rar con máquinasautorrefrigeradas , en las que leaire fresco es mueve sin ayudade un ventilador, ve de ntilación pro piaen las que el aire es impulsado por un ventilador ni corpora do en el eje dela máquina (figura 3.15) as y ve lde ntilación nde i pendiente , en las quees necesario pone r ventiladorescon su propi o motor. Ventilador

Eje

Núcleo del inducido

Rodamiento Colector Figura 3.15 .Refrigeraci ón d e las má quinas de

corr iente continua.

Además de elementos eléctricos, el inducido está constituido por el circuito magciliun ndro de cha pas ma gnétic asde acero laminado con nético, formado por silicio para reducir pérdidas (las laminaciones tienen por objeto reducir las corrientes parási tas en ellas núcl eo). Las cha pas que forma n elinduci do deal máquina disponenranura de sen las que sealojan los hi los decobre de l devana .do La formade al ranura es se micerrada, lo quepermite la colocación detodas las bobi nas y el cerrado dela ranura mediante cuña s fabricadas en fibra devidrio, paraevitar que la bobinasesalgadebido ala fuerza centrífuga producida por el giro del rotor.

Figura 3.16. Núcleo de inducido.

97 UD3

. DEV


TINU

A

Figura 3 .17. Forma de ra nuras.

A las ranuras del inducido se las recubre de un aislante (cartón aislante vitrotex o vitrodur ) antes de introduci r las bobinas con el objeto dequeno se produzca n derivaciones a ma sa. Cuña separadora

Cartón aislante Figura 3.18 .Ranura del induci do aisl ad a.

Las bobinas quesealojan en las ranurasconstituyen el arrollamiento del induci do destinado aproduci r f.e.m. o f.c.e.m. Han deser iguales para queexistaun equilibrio perfecto enl egiro. Despué s derealizar el devanado deun induci do, esconve niente someter al rotora un equilibrado mecánico. Estaoperación se puede realizar delas siguientes maneras : a) Coloca ndo m asilla sobrelosextremos, normalmente sobre lebobinado de l rotor; este istem s a es muy útil y rápi do pe ro sólo se utilizará en rotores quedeban girar a pocavelocidad. b) Colocando rtamos debarra dematerial no ma gnético, com o pue deser delatón, bronce , etc. , entr e las ranuras del cuerpo de l rotor. c) Extrayendo m aterial del cuerpo de l rotor mediante fresao taladro. d) Otra forma derealizar el equilibrad o de rotores eléctricos deescobillas es cortando part e de las aspas del ventilador,o añadiendo ema r ches en los rot ores, o combinando cua lquiera delos métodosindicados n ateriorme nte en el lado opue sto,yaquegeneralmente losrotores disponen deun ve ntilador en unado. l 98 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

e) Cuan do el ventilador se de fundición po demosrealizar taladros ne el mismo sin llegar a perforarlo para evitar el silbido del aire. También podemos añadir peso, soldando estaño o plomo en las palas del ventilador, enuga l r de ocrtar. Las bobinas del inducido, por lo general,espiras tienen(vueltas pocas de hilo que sedan has ta completar unabobina) y stán e rea lizadas con hilo debobinar semaltado (cobre electrolítico) y aislado.

Figura 3 .19. Bobina de hil o esmaltado

.

A diferencia del hilo decanalizacione s eléctricas, queseencue ntra en el mercado a gruel hilo de bo binar es tá ca taloga pado e sgún suecci s ón y por me trosdelongitud, do se gún su ám di etro y or p pes o de os l carr ete s en los questá e de vana . do Algunos de los diámetros quepode mos encontr ar a la hora debobinar son los siguientes: 0,06

0,08

0,10

0,12

0,16

0,20

0,25

0,30

0,40

0,45

0,50

0,60

0,75

0,80

0,90

1,00

1,12

1,25

1,40

1,60

1,80

2,00

2,25

2,50

0,70

Este hilo está aislado con resina de poliuretano, polesteranida, poliester imídico, poliester so ldable, poliuretano+nylon, etc.y se caracterizapor suleva e daclasetérmica105, 130, 155, 180, o0°C. 20 En la bobina se distinguen los lados activos y las cabezaslado (figura 3.20). El activo es la parte de la bobina situada en el interior de la ranura y en la que se cabeza genera la fuerza electromotriz. La de la bobina es la parte exterior, qu e no producef.e.m. alguna, su mi sión es la decone xión pa ra sumar las f.e.m. gene radas en los al dos cativos. 99 UD3

. DEV


TINU

A

Para queuna m áquinafuncionecorrectamente es ne cesario queloslados ct aivos dela bobina e s encuent ren simultánea mente bajo polos denombre contrario. Con esto conse guimos quelas fuerzas electromotrices generadas en las distintas espiras se sumen. Lados activos Con objeto de mejorar el funcionamiento de las máquinas y de facilitar el bobinado de as l máquinas decorriente continua, las bobi nas están cons tituidas por varias secciones induci das (se parar al bobinaen dos , tres, cua tro... partes con igual núme ro deespiras). Cabeza anterior Sección inducida es el conjunto deespiras comprendi das entre dos de lgas del de una bocolector que seencue ntran suce sivamente recorriendo lebobinado. Es fác il saber cuál es el núme ro desecciones inducidas queforma n una bobina, solamente hay quecontarl enúme ro de xtrem e os ilbresdela bobina, resultando que el núme ro de secciones será igual a la mitad del núme ro deextremos. Por ejemplo, una bobina con eis s extremos libres, tienetres secciones induci das.

Cabeza posterior

Figura 3.20. Partes bina.

1 sección

2secciones

3secciones

Figura 3.2 1. Secciones inducidas de devanado.

delgas El núme ro de del colectordebeser igual queel núme ro desecciones inducidas, paracons eguir queel bobinado de l induci do que decerrado en serie. De esta manera com probaremos que en una de lga están conec tados lefinalde unaecci s ón y el principio de la siguiente. Las de lgas so n las encarga das de cone ctarodo t lebobi nado de l induci do . Ge neralmente están co nstr uidas deláminas decobreislaadas entre sí por n u ma terial demicanita y fijadas alrede dor de l eje formando lecolector.

N

S P P

P 1

F 2

F 3

F 4

Delgas Figura 3.2 2. Conexiones en delgas.

Figura 3 .23. Esquema de conexiones en delga

100 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

s.

Para quela máquina funcionecorrectamente es preciso quela superficie exterior del colectorsea perfecta mente cilíndrica, lo que se consigue mediante el torneado de todo el conjunto. Además de cone ctar el deva nado del inducido con el exterior, es el encargado de rectificar la corriente para el empleo de al máquina com o gene rador de corriente continua.

Ranura de conexión

Delga

Pieza de presión Eje

Micanita

Figura 3 .24. Colec tor d e de lgas.

Figura 3 .25. Tornead o d el rotor de una

máq uina eléctr ica.

adas decone ctar elinduci do con el exteri or as Las piezasencarg son l escobillas . Están ujetas s por el portaescobillas y sedeslizan sobre las delgas del colector, por ol quesefabrican decarbón o gr afito para garantizar un bue n contac to por rof tación me diante un resorte queactúa so bre al escobilla. Conexión

Escobilla Figura 3.26 .Escobilla.

Figura 3 .27. Portaescobil las de máq uina de mediana y peque

ña pote nci a.

101 UD3

. DEV


TINU

A

Figura 3.28 .Línea de escobil las.

Para queel colectortengaun des gaste uni formesefabrican las dosescobillas iguales y en las máquinas grande s y medianas se utilizan líneas deescobillas,detal manera querocen en espaciosalternosdel colector. La coloca ción delas escobillas en el colectorestá ondi c ciona dapor os l m edios con que spo di ngan las máquinas para evitar o mejorar al conm utación y el núme ro depolos dela misma. En el punto 2.1 vi mos quela conm utación es el chisporreteo queseproduceen las escobillas cua ndo sa ltan porlas delgas del colector,si la máquina dispone de polos auxiliares quemejoran la conmutación secolocan sobreallínea neutr a teóricadela máquina, ne casocontrario es necesario desviar la línea deescobillas en ade lanto según elsentido de rot ación, de esta m anera secons igue ocmpensar la f.e.m. autoinduci dacon al crea daen la bobina. Línea neutra teórica

Ángulo de desplazamiento

Nau

Giro

N

S

N

Giro

Sau

S

Línea neutra teórica

Figura 3.2 9. Colocaci ón de escobil las con po los auxil iares de conmut ación y sin polos a

uxi liares.

El núme ro deíne l as coinc idecon lenúme ro de polos lde a máqui , alnaexis-

tir entre cada dos pol os unazonade compensación de mbos a polos (zona o línea neutra). El ángulo deseparación entre las líneas neutrasserá g i ual a: 360 αescobillas =  2p para mantener equidistancia en una ci rcunferenci a. En elcaso deuna m áquina te trapolar (4 polos) elnúme ro delíneas neutras es igual que lenúme ro depolos dela máquina (4 íne l as neutras) y elángulo de epa s ración entre línea s será: Línea neutra teórica

4 2p =4 ; p =2 =2

N

90° S

=


S

360 360 = = 90° 2p 2 · 2

αescobillas 


N


Figura 3 .30. Número de líneas neutras y separación entre ellas.

102 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

3. Bobinados del inducido unto for mado po r las bobi nas , loshilosdecone xión que Bobinado es elconj unenals bobinas ntr ee sí y entre el colectory la placa de bornes . Segúnserealicela conexión ent re los de vanadosde al máquina va mosa encont rar placas deborneson c distintos tipos deletras para reconoc er si es unamáquina con inductor conectado en serie, paralelo, etc.

EXCITACIÓN

EXCITACIÓN

EXCITACIÓN

EXCITACIÓN

INDEPENDIENTE

DERIVACIÓN

SERIE

COMPUESTA

E

J C

E

F

D A

M

F1

B

M

A

F2 E1 M

A1

F

C

K

B A

E2

D1

A2

A1

M A2

A1

M

D B

D2

M

A

D2

E1

D1

M

B

E2

M A2

A1

A2

Figura 3 .31. Repres ent ación esque má tica de mo to res de corri ent e continua , sin polos auxil iares ( do s versi one s).

3.1. Clasifi cación deos l bobinados Los de vanadosdel induci do están conec tados de am nera quen etodosos l conductoressituadosfrente a un pol o se induce n f.e.m. de l mismo sentido, mi entras que en los conduct oresqueestán ne el polo consecutivo se inducene.m. f. desentido contr ario, teniendo ne cuenta que todas estasf.e.m. setienen queuma s r, lo que ha ce nece sario que tod o el deva nado st eé cerrado y conectado n see rie. Según setén ol cocadas las bobinas del inducido en relación co n el eje de rotación encontr amos los bo binados ne anillo y en tambor. En losbobi nado s en anil lo las espir as son a rrolladas sobreal armadura lde inducido , (al realizar eldevanado ha y queir cosi endo as l bobinas sobre el induci do deformamanual) lo queles haceinapropiados pa ra aplicaciones en máquinasal desaprovechar gran parte delas espiras en generar las f.e.m., puessólo cort a línea s defuerzala parte exterior dela bobina. Los bobi nadosnetambor tienen colocadas las bobinas en la supe rficie exterior de al armadura, disponiendo dedoslados activos p ara generar las f.e.m. 103 UD3

. DEV


TINU

A

Figura 3.3 2. Bobinados en a

nil lo y en ta mbor.

En la actualidad el bobi nad o que es uti liza e s detipo ta mbo que r prove a chalos doslados dela bobina para hacer quefuncionela máquina. Por su di sposición en ranuras, permite quelas bobi nas sefabriquen sobre un mol de pa ra despué s colocarlas en elinduci do.Otra delas ventajas quepresentan este tipo debobinados se la de po der realizar los bobi nadosa una ca pao dos ca pas por anur r a. En elbobi nado de unapa se caintroduceen la ranura un lado a ctivo deunabobina, mientras que ne elde dos capas seintroduce n dosaldosactivosdebobinas, lamándoseal lado activo queestá ne el fondo de la ranur capa a inferioro interior exteri or osup erior . y el que stá e ne la parte dearriba ealizado auna capa el número de bobi nastotal esesla Si el bobinado restá mitad que lenúme ro de ranurasl ide nduci do, sitiene do s ca pas el núme ro de bobi nasesigua l que lenúmero de ranur . as La mayorí a de los bobi nadosde corrientecont inua se bobi nan ados ca pas

para facilitar el trabajo de bobinar el inducido al tener que manejar bobinas de menortamaño.De esta manera, cuando se repres entaun bobi nado di bujamos la parte supe rior de la bobin a con ílneade trazo conti nuo, mi entras quela parte inf erior la re pres entam os co n trazo di sco ntinuo . Ya veremos má s ade-

lante quecuando sebobina un induci do seempiezapor al parte discontinuadela últimabobina, parair ava nzando ne sentido contrario acomo lo hemos dibujado, así el bobinado que dacerrado y col ocado pe rfectamente. Otra pa rticularidad delosbobinadosdel induci do delas máquinas decorriente conbobi nadocerrado tinua se quetiene queser un para que es sume n las f.e.m.,esto seconsi gue através del colector de delgas. Superior

12

1

123

1 1' 2'

1' 2' 3'

Inferior 1'

Figura 3.33 .Ranura a 1 capa y a 2 capas.

Figura 3.34 .Ranura a do s capa s con 2 y 3 secc iones induci da s.

104 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

La figura 3.35rre cospondeal bobinado deun induci do deuna m áquinabipolar de seis ranur as. Sepuede obse rvar com o el final dela primera bobi naqueestá ne la ranura 4 secierra a través dela delganúme ro 2 conal segunda bobi na, elfinal dela segunda bobi naqueestá ne la ranura 5 secierra a través dela delganúme ro 3 con la tercera bo bina, el final dela tercera bo binaqueestá 1 2 en la ranura 6 secierra a través dela delganúme ro 4 con la cuarta bobina, el final dela cuarta bobina queestá en la ranura 1 secierra a través dela delga núme ro 5 con la bobinaquinta, lefinal dela quinta b obinaque está ne la ranura 2 secierra a través dela delga6 conal bobinasexta y el final dela bobinasexta queestá ne la ranura 3 secierra a través dela delganúme ro 1 conal bobinaprimera, cerr ando todol bobi e nado e n se rie. 6

34

1

2

5

3

Figura 3 .35.Repres enta ción de 3.2. Representación de los bobinados

4

6

5

un devana do cerr ado a t ravés de delga s.

El proyecto de un bobinadocálcu incluye lo yrepres entaci ón g ráfica del mismo para facilitar la realización del devanado. Losesque mas se realizan detal formaque repres enten la colocación delas bobi nas en la ranura correspondiente, la cone xión entre a l s bobinas y al cone xión co n la delgaen elcolector.Así vamos aencont rar esque mas repres entados deformacircular, deformarectangul ar y deformasimplificada. ma cir culartenem Para representar unesque os quema i ginar que setam os viendo el induci do de sdeel lado de l colector,quelas ranura s se alzan un poconela parte posterior y al unión delosladosactivosla realizamos dando una formaelípticapara la parte superior e inferior, manteniendo la parte superior de la bobina representadacon línea continuay la parte inferior coníne l a detrazo . En la figura 3.36 seobservala representación deunamáquinadecorriente continua tetr apolar de16 ranuras.

16

1

2

15

3

14 16 14 15 1 13 2 3 12 11 4 10 5 9 8 7 6

13 12

4 5 6

11 10

7 9

8

Figura 3.3 6. Representación circular del bobinado de un inducido de 16 ranuras.

105 UD3

. DEV


TINU

A

1

Otra forma de representación circular muy parecida a la anterior es la representación de l induci do co mo si lo estuviésemos viendo defrente. Las bobinasse representan en su posición real y repartidas por la periferia del inducido. En la figura 3.37 repres entamos e l esque madel inducido deunamáquinadecorriente continuatetrapolar de 12 nur ra as. Este tipo de squem e as dauna dea i del aspecto real del devanado, aunque resulta muy difícil dibujarlos porlo que se emplea en cas os muy con cretos. El tipo derepresentación má s empleado eesl rectangular , en el quesesuponequeel inducido está cortado y de sarrollado so bre un pape l, con ol queel colector,ranura s, bobi nas y todo lebobinado está repre sentado sobre unanorecta pl ngular. Presenta el inconveniente de imaginarsequeel inducido y su bobinado están ce rrados, pero es más fáci l dedibujar y esel queemplearemospararepresentar lamayoría delos de vanados decorriente continua. A cont inuac ión erpresentamos el esque madela máquinadecorriente conti nuatetrapolar de 12 nur ra as.

2

12

3 11

12

1 2

11 10

3

9

4

10

8

7

6

4

5

5

9 6

8

7

Figura 3.37. Repr esenta ción cir cul ar de l bobinad o de un induci do de 12 ranuras.

1

2

3

12

1

2

4

3

5

4

6

7

8

5

Ranura 2

Ranura4

10 1

6

Figura 3 .38. Repres enta ción rectang ular del bobinad

Ranura1

9

7

1

12

8

9

10 1 1

o d e un induci do de 12 ranuras.

El último tipo derepres entación quetrata mos es el que seutilizaen la mayoría delos talleresdebobinadosde rep res enta ciónsimpli ficada máquinas eléctricas, elde . Esta repre sentación no erquiere dibujar el esque macompleto, sino que es suficiente conocer los detalles más importantes: el núme ro debobinas de l bobinado, nú mero deespiras y e l ancho de bobina.

1

2

3

Figura 3.3 9.Esquema simpli fic ad o d el bobinad o d e un induci do de 12 ranuras.

En la figura 3.39 representamos el esquema simplificado dela máquina te trapo lar decorriente continua d e 12 ranuras.

106 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

3.3. Tipos de bobinados Cuando seejecuta el bobinado deuna m áquina de corriente continua, y según se realicela cone xión entre secciones, vam os a encont rar dos ipos t debobinados : Bobinados imbricados En este tipo de bo binado encont ramosque al bobina queavanza por sura caposterior para encontrar el polo siguiente retrocede por la parte anterior para encontrar el principio de la bobina siguiente, recogiendo todas las espiras o secciones que co rresponde n a un par de os. pol En la figura severepresentada unaespira queempieza n e el polo norte avanzando porsu ca ra poste rior para encontrar el polo sur, mientras quepor al cara anterior retrocedepara encontr ar el principio dela espira siguiente y suma rseen la delga núme ro 2 aeste nuevo upo gr despi eras, has ta completar y ce rrar todo lebobinado.

N

S

También puede observarseque las espiras unidas entre sí son conse cutivas y quel epas o de núme ro de de lgasen el colector es igual a la unidad:

1

2

3

Y col =+1

Llamamosa este ipo t de bob inado imbri cado s imple . No siemprequese realiza un bobinado imbricado Figura 3.40 .Bobinado imbricado simple progresivo. vamos avanzando por al periferia del inducido dela máquina en el mismo sentido quelas agujas del reloj i ricado simpl e prog resivo) (bobinadomb , existen casosen los queel avance es realiza en sentido contrario al delas agujas del relojbobinado ( imbricaN S do simple regresivo) . En los bobinadosimbricadosregresivos, las cone xiones entre las bobi nas se cruzan ra pabusc ar la bobinasiguiente, siendo lepaso denúme ro dedelgas en el colector:

15 16 1

2

Y col =–1 16

En la medida de lo posible debe evitarseeste tipo de bobinados, por ser más complicados ala hora derealizar cone xiones.

1

15

También podemos encontrar otro tipo de bobinados Figura 3.41 .Bobinado imbricado simple progresivo. imbricados ne los quesehace necesario dar varias vue ltas ala armadura para terminar de reco rrer todas las bobi nas. Si tenemos quedar dosvueltas para recorrer todo lebobinado,stam e osantebobinado un imbricado múltiple doble. Si fuera necesario dar tresvueltas sería un bobi nado imbricado múltipletriple(en rar as ocasiones). Seutilizan estos bobi nados sepecialmente en máquinas degran potencia, tensión reduciday con unagran intensidad decorriente. 107 UD3

. DEV


TINU

A

1

2 3

En losbobinadosimbricadosdobles sepasadel final dela bobina primera al principio de la bobina tercera, del final de la tercera al principio de la quinta bobina, dejando libres las ranuras pares, as í seguiremos ha sta co mpletar una vue lta. Continuamos con as l delgasparesmpe e zandone la delga núme ro 2 has ta queocupem os todasas l ranuras y o t das las delgas de l colector.Obteniendo, al final del bobinado, dosbobinadosindependientes (del gas/ranuras impares y de lgas/ranuras pares). En estos ca sosel paso en el colector es: Y col =+2 En losmúltiples también seemplean solamente losbobinadosprogres ivossin cruzar.

4

1

2 3 4 5 6

Figura 3.42 .Bobinado imbric

ad o dob le.

Bobinados ondulados Sediferencian estos bo binados delos m i bricados ne que larealizar las conexiones entre bobinas se avanzapor su ca ra anterior parabusca r el principio dela bobina queseencuentr e bajo otro polo deidéntico nom bre. Con cada cone xión sehace pasar las bobinas por todoslospolos. En la figura 3.43 seobse rvacómo, despué s depasar portodosos l pol os, sevaa continuar con lesiguiente grupo a la delganúme ro 2,si continuamosla siguiente conexión entre grupos starí e a en la delganúme ro 3, cont inuando de esta m anerahasta completar todo lebobinado. El bobinado que daterminado cua ndo lair ava nzando en sentido delas agujas del reloj cerramos en la delganúme ro 1, conl einicio del primer grupo, lefinal del último grupo de bobinas. A este tipo de bobinadosselos nado s ondul dos ivos llama contrario debobi los bobinados cadosbobi prog re sivos alos a que no progres secruzaba ny,lasalcone xioen nes , los nados ondu- imbriladosprogres ivos las conexi onessecruzan .

N

1

2

N

S

S

3 1 2

Figura 3.4 3. Bobinado o ndulado prog

res ivo.

nado s ondul ados reg resiv osen los quelas co no se También hay bobi nexiones cruzan . En estos bobi nados , cuando caabamosde pasar el primer grupo debobinas por odos t los po los, pasamos al grupo si guiente a través dela delgaanterior a 108 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

la núme ro 1 (enl ecaso detener 16 del gas pasaríamosa la núme ro 16),el bobinado se desarrolla en sentido co ntrario al delas agujas del reloj.

N

16 1

N

S

S

2 16 1 2

Figura 3 .44. Bobinado o ndulado reg

res ivo.

s ondul aOtro tipo debobinadosondul adosqueencont ramos son bobi o l s nado dosmúltiples. En este ti po debobinados ua c ndo com pletamos el paso delas bobi nas por todoslos po los no esacabaen la delgaanterior/posterior suce siva, sino que está do s o tres delgas más allá, quedando arnuras intermedias libres entre los grupos debobinasque ha y quecompletar con un gund se o o tercer bobi nado. bobi nado o ndul ado do bleobte bo binados en eri s e En ndrem finaldos .los queunhay que conectar despué s en paral elos o al entre el ondulado tripleobtendremos al completar el bobinado tres En unbobinado bobi nados en se rie que ha y queconectar enralel pao entre ell . os

17 18 1

2

5

9

1

9

13

18 17

Figura 3 .45. Bobi nado ondulado doble.

En la figura 3.45 vemos cómo va mosavanza ndo en del gasde dosen dos ynesentido contrario al de las agujas del reloj. En la actividad del punto 7, vemos como despué s decompletar todoslos grupos de bobinas quecoinciden con as l ranuras impares acabamos cerrando n e la delganúme ro 1, lo que nos obligaa realizar un segundobobinado com enzando por la de lga núme ro 2 hasta com pletar esesegunbobi nado s ondul ado bobi nado. Por es te motivo aestos bobi nados es los lama dos n e se riesparal elas . 109 UD3

. DEV


TINU

A

3.4. Conceptos de los bobinados de corriente continua Los devanadosqueseutilizan en corr iente continuason del tipo tam bor, orma f do por bobinasen las queseaprovechan dos ados l ctivos a para el funcionamiento de la máquina. Para realizar elcálculo y al representación gráfi cadel esque madeun bobi nado decorr iente conti nua,ol primero quedebemos considerar es núme el ro de po los del inductor K y delga 2p, seguidamente se com pruebaelnúmero de ranuras s de l colector K D , si el bobi Bales nado está rea lizado a una capael núme ro debobinas tot = si 2 B =K está bobi nado a dospas ca La mayoría delos deva nados de CC seejecutan a dos s. capa

Secciones inducidas Sección nduc i ida e s la pa rte má s pe queña de un deva nado cuyos xtre emos están conectados a dos lgas de delcolector.

• El número dedelgas del colector seigual al número desecciones induci das D=S

• El número desecciones inducidas por bob inaes: D u = K

Paso de ranura o ancho de bobina ro de ranuras que s preci e so conEl pas o deranura o ancho de bobi naelsenúme tar desde un a l do acti vo de una bobin a ha stael ot ro lado acti vo de sta e m ismabobi na . Lo l amamosY k y es obl igatorio que se a un número ente ro (si sale

fraccionario hay que ha cerlo entero).

Yk

Figura 3.4 6. Pas o de ranur a o ancho de bobina.

Yna En la figura 3.46 está re presentado un anc ho debobi ber k = 4 ranuras. Para sa dóndeestá co locado el segundoado l activo deal bobina se empiezaa partir de al ranura siguiente al primer lado, cont ando ha sta lacanzar el núme ro deranura en la que va a ser introducido el siguiente lado. En todos los bo binados al bobina a vanzapor su ca ra pos terior para encontr ar el polo denombre contr ario, lo queobligaa queel ancho de bobinacoincidao sea aproximado al paso pol arY p. El pas o pol ares ladista ncia quehayentre dos polos cons ecuti vos , normalmente expresado en nú mero de anu r ras K Y k ≈ Y p = 2p ancho bobi na di ameCuando leancho de bobi naes igua l queel pasopolar tiene un de tral , si es má s pe queño que l pas eo pol aacortado r es y sifuera am yorealargado s . Sólo sepuede acortar o alargar el pas o debobi nacuandol aencho de bobi naes fracciona rio. 110 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

Pa so

N

N

Pa so

S

la

r

r

S

p o

la

la

12 3 4

Pa so

N p o

p o

12 3 4

S

N

S

r

12 3 4

S

N

S

N

Figura 3.47 .Ancho de bobina diametral, acortado y alargado.

Paso de colector o resultante Y col es el número delga de s que se ne ces ario sa ltar p ara ir El pasodecolector

des de la del gaen a l quesecome nzó on c una bobi na o ecci s ón, h asta a l de lgade com ienzo de la siguientebobi na osecci , ón según vam os reco rriendo el

bobinado . También corr esponde con al delgadondesecone cta el final deunabobina con el principio de la bobina siguiente. Según se a el tipo debobinadotendrá un pas o u otr o:

N

S

N

S

N

1 2 3 Ycol 1 2 3 Ycol Figura 3.48 .Paso de colec tor en bo binado, imbric ad o y ondulado

.

nado s imbri cadosel paso decolector será: En losbobi res ivo Y col =+1 • Bobinado imbricado simple prog Y col =–1 • Bobinado imbricado simpl e reg res ivo ple prog res ivo Y col =+2 • Bobinado imbricado múlti • Bobinado imbricado múlti ple reg res ivo Y col =–2 nado s ondul adosel paso decolector será: En losbobi D +1 Y col = • Bobinado ondul ado simpl e progres ivo p

ado s imple reg resivo • Bobinado ondul

• Bobinado ondulado múlti ple prog res ivo • Bobinado onduladoúl m tiple re gres ivo

Y col = D – 1 p D +a Y col = p D –a Y col = p

(a = núme ro devueltas que de bemos dar para completar el bobinado quenela mayoría de ol s ca sos se 2). 111 UD3

. DEV


TINU

A

4. Bobinados imbricados simples En el epígrafe 3 hemos dicho que, en los bobinados imbricados simples, la bobinaque vaanza po r su ca ra posteri or parancont e rar el polo siguiente retrocedepor la parte anterior para encontrar el principio de la bobina siguiente, recorriendo odaslassectodas las espiras o se cciones que orr c esponde n a un par deTos. pol cione s induci das son conse cutivasy en ellas estácone ctado lefinal d e la sección 1 conl eprincipio dela sección 2, obte niendo un pas o decolector igua l a la unidad .

Cuandol epaso decolector Yescol =+1 estam osante un bobi nado m i bricado procol gresivo (sinEstos cruzar), sielde bobinado es imbricado regresivo (cru zado). da tos mientras no s indicY an que la=–1 forma realizar y cone ctar eldevana do del inducido.

N

S

1

2

N

3 Ycol = +1

S

15 16 1

2 Ycol = –1

Figura 3.49 .Bobina do s imbricado s simples : prog resi vo y reg resi vo.

El bobinado ques más utiliza esan cruzar las cone xione delasse bobi nas que velalimbricado colector. simple sin cruzar, por no tener que Proceso de cálculo de un bobinado imbricado simple Para el cálculo y representación de un bobinado imbricado simple necesitamos conocer: Núme ro de pol os dela máquina

2p

Núme ro deranuras del induci do

K

Núme ro de de lgas de l colector

D

Condi ción indispe nsa ble que debe n cumpl ir estos de vana dos

K —–=entero p

Núme ro de seccione s induci das

S =D =K ·u K Y K = —— 2p

Ancho e d bobina Paso polar

Yp = YK Y 1 = Y K ·u

Ancho de sección (*) Paso decolector

Y col =±1

(*) El anchode e s cc ión e s la distanci a entre dos ados l activosde unamisma sección. 112 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA


Calcul a el bobinado imbri cado simple progre sivo del induci do de una dinamo b ipolar, cuya rma adura tiene6 ranur asy el colector está formado por 6 lga de s. 1º Calculamos los da tos ne cesarios pa ra la representación de l bobinado. Núme ro de pol os dela máquina

2p =2


K =6


D =6

6  = = 6 =entero p 1

Condi ción n i dispe nsa ble que de ben cumpl ir estos vana de dos

K

Núme ro de se ccione s induci das

S =D =K ·u =6

Núme ro deseccione s por bobi na

6 D u =   = =1 K 6 6 K Y K =  = =3 2p 2

Anchodebobina

Y p = Y K =3

Paso polar

Y col =+1

Paso decolector

2º Para representar el devanado e s dibujan las ranuras de l induci do, elcolectordedelgas sin delgas y líneas

detrazo quevan aservir para marcar el final dela representación de l bobinado poros l laterales y por su cara anterior yposterior. Línea de referencia

Línea de referencia

a i c n e r e f e r

L í n e a d e r e f e r e n c i a

123456

e d a e n í

L

Línea de referencia

Línea de referencia Colector sin delgas Figura 3.50 .Caj a d e repres enta ción del bo binado.

113 UD3

. DEV


TINU

A

3º Dibujar losladosactivosdelas bo binas alojadas en

123456

Figura 3.5 1. Lados activos alojados en ranuras.

1 2 3 4 5 6

Yk = 3

Figura 3.52 .Unión de lazos activ os de bo bina primer a m ediante cabeza s posteriores .

las ranuras . El bobinado está rea lizado a do s ca pas por coi ncidir elnúme ro deranuras y el núme ro de delgas con 1 escción ni duci da. Capasupe rior coníne l a detrazo co ntinuo y ca pa inferior co n línea detrazo discontinuo. 4º A continua ción se unen losladosactivosdela primera bobina m ediante la cabezaposteri or. El ancho de bobinanosindicala ranuraen la que irá alojado el lado activo contrario dela ranura 1. ComoY K =3 cont amostres ranur as empe zando en la ranura cons ecutivaa la ranura 1 (ranura 2). 5º Realizar lo mismo co n el resto delas bobinas. Contando 3 ranuras y uniendo todos oslladosactivos. Lado superior de ranura 2 con lado inferior de ranura 5, 3 con 6, 4 con51,con 2 y 6 nco3. 6º Continua r con als conexiones entre bobi nas por su cara anterior. Por tratarsedeun bobi nado progr eY col =+1 la cone sivo el paso decolector xión en delgas es 1-2-3... en el sentido delas agujas del reloj. Por tanto, hay que unir el principio de la primera bobina(ranura 1) conaldelganúme ro 1, a continuación e l final dela primera bobina(ranura 4) va acone ctarse con leprincipio dela segundabobina (ranura 2) aen delga l núme ro 2.También seemplea la fórmul a del paso a nterior: Y 2 =Y 1 – Y col =(Y k · u) – Y col Y 2 =(3· 1) – 1=2

1 2 3 4 5 6

Figura 3 .53. Uni ón d e t odo s los lados a cti vos mediante

cabeza s posteri ores.

114 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

7º Despué s se conectan las bobi nas siguiendo lemismo pro-

ceso. Final dela segundabobina(ranura 5) ncoel principio dela tercer bobina(ranura 3) enal delganúme ro 3, ifnal dela tercera bo bina(ranura 6) conl eprincipio dela cuarta bobina(ranura 4)nela delganúme ro 4,final dela cuarta bobina (ranura 1) con el principio de la bobina quinta (ranura 5)nela delganúmero 5,final dela bobinaquinta 1 2 3 4 5 (ranura 2) co n el principio dela sexta bo binaen la delga número 6,el principio dela sexta bo bina(ranura 6) n coel principio dela bobinaprimera (ranura 1) en la delganúme Y2 ro 1. Con esto hem os cons eguido ce rrar todo lebobinado en serie. 8º Para comprobar que seha realizado bien el bobinado, 6 1 2 3 4 5 imaginamos queaplicamos corriente por al delganúme ro 1, bifurcándose por las ranuras 1 y 3, si guiendo elFigura 3.5 4.Conex ión de b camino reco rrido por stas e ranuras l egamos ala delga núme ro 4 en la queestaría la salidadecorriente. Podemos ver como el resultado es que nos nhasalido dos polos, uno conasl flecha s quesube n y otr o contrario con las flechasquebajan. En las de lgas 1 y4 estarán col oca das las e=2p =2 conun pa dosescobillas 2 sodeescobillas: 1 2 3 4 5 D 6 Y esc = = =3 2p 2 9º Una ve z compr obado que todo setá realizado de manera correcta, bor ramos las líneas dereferencia y las flechasde comprob ación, obteniendo elesquem a del bobinado imbricado progresivo bipolar del inducido 6 1 2 3 4 5 de 6 ranuras y co lector de 6 delgas.

6

obinas pri mera y segund

a.

6

Figura 3 .55. Conex ión entre bob inas.

12345

6

612345

Figura 3.56 .Comprobaci ón del bob inado y número de

polos.

115 UD3

. DEV


TINU

A



Calcula y d ibuja el esque made un bobinado mbri icado simpl e prog res ivo de una máquina bipol ar decorr ienteconti nua, queene ti unnduci i do de8 ranuras y en el col ectortiene 1 6 de lgas. 1º Datos ne cesarios pa ra la representación deldevanado. Núme ro de pol os dela máquina

2p = 2


K =8


D =16

Condi ción indi spe nsa ble quedeben cum plir estos eva d nados

K p

8 =1 = 8 =entero


S =D =K ·u =16

Núme ro de se ccione s por bobi na

D 16 u =  = =2 K 8

Ancho ed bo bina

K 8 Y K = = =4 2p 2 Y p = Y K =4

Paso pol ar Paso decolector

Y col =+1

2º Sedibujan las ranuras , el colectordedelgas y als líneas dereferencia.

1 2 3 4 5 6 7

8

Figura 3.5 7. Líneas de referencia para inducido de 8 ranuras.

116 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

3º Representación deos l aldos cti a vos ne las ranuras , sin olvidar que ha salido queasl bobi nas están co mpue staspor

2 se ccione s induci das, ol queobligaa coloca r cua tro ladosactivosen ca daranura.

12345678

Figura 3 .58. Repres ent ación de 2 secci one s inducidas pa ra 8 ranura s.

4º Unión delosladosactivosdela primera bobinamediante la cabezapos terior d ( ossecciones induci das). El

ancho de bobinaindicala ranura en la quevaalojado e l lado a ctivo contrario dela ranura 1.Y kCom =4o secuentan cuat ro ranuras empe zando enal ranur a conse cutiva ala ranur a 1.Si empleamosel ancho de cse ciónY 1 =Y k · u =4 · 2 = .8

12345678

YK = 4

Figura 3 .59. Repres ent ación de l ancho de b ob ina con 2 s ecci ones.

5º Realizar lo mismo co n el resto delas bobinas. Contando 4 ranuras u8e scciones y uniendo todos osllados

activos delas secciones induci das mediante suscabezasposteri ores.

12345678

Figura 3 .60. Uni ón d e lado s activ os mediant e cabez as posterior es.

117 UD3

. DEV


TINU

A

6º Dibujar las ca bezas anterioresdelas bobi nas. Como hasalido queel paso decolYector s un bobi col =+1 y e

nado progr esivo, al cone xión en delgas es 1-2-3… en el sentido delas agujas de l reloj, con un pa soanteriorY 2 =Y 1 – Y col =8– 1=7. Por tanto, ha y queunir el principio de la primerasección (ra nura1) con la delganúmero 1,a continuación el final dela primera sección (ranura 5) va a conectarsecon el principio de la segundaecci s ón (ranura 1) ne la de lga núm ero 2,el final de al segundaecci s ón (ranura 5) secone cta con el principio detercer sección (ranura 2)nela delganúme ro 3.

1234567

13 14 15 16 1

8

2 3 4 5 6 7 8

Figura 3.6 1. Conexiones ant

9 1 0 11 12 13

eriores de la s pri mera s secci ones inducida

s.

7º Conecta r todas las bobinas siguiendo lemismo proce so. El final dela tercera sección (ranura 6) secone cta

co elco pri cipioo cci ónnta (ranura 2) (r enanura la delga rlga o 4, el fina dela cua tala secci óión n (ranura 6)nse nen cta cnde ella pricua ncirpta iose de qui sección 3)nnúme ela de núm erol 5… Fina l rde secc de cimosexta (ranura 4) va acone ctarse con leprincipio dela primera sección (ranura 1) enal delganúme ro 1. CUADRO DE CONEXIONES EN DELGAS 9’ - 2 10’ - 3 11’ - 4 12’ - 5 13’ - 6 14’ - 7 15’ - 8 16’ - 9 1’ - 10 2’ - 11 3’ - 12 4’ - 13 5’ - 14 6’ - 15 7’ - 16 8’ - 1

12345678

13 14 15 16 1

2 3 4 5 6 7 8

Figura 3.6 2. Representación de conexiones anteriores.

118 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

9 1 0 11 12 13

8º Secompruebaquehemos realizado bien el bobinado. Al meter corriente por al delganúme ro 1 es bifurcaen las ranuras 1 y 5, gui si endo lecamino reco rrido porstas e ranuras l egamos ala delganúme ro 9 donde estarí a la salidadecorriente. El res ultado e s quehan sa lidos do s pol os, uno conasl flecha s quesube n y ot ro contr ario conasl flecha s quebajan.

El núme ro deescobillas: 2e=2p =2 12345678

Paso e n las escobillas: D 16  Y esc =  =  =8 2p 2 Escobi llas en delgas: 1-2 y 9-10 (2 se ccione s por bobi na)

13 14 15 16 1

Figura 3.63 .Colocaci ón d e escobill as y representa

2 3 4 5 6 7 8

9 1 0 11 12 13

ción d e po los.

En la delganúme ro 2 sesuma la intensidad que ba ja por al sección primera y la queentra poresta de lga. 

Calcul a el bobinado imbri cado simpl e re gre sivo de unaáqui m na bipol ar de co rriente continua que tieneun nduc i ido de12ranuras en y e l colector de lga de s dispone de12delgas. 1º Datos ne cesarios pa ra la representación deldevanado: Núme ro de pol os de la máquina

2p =2


K =12


D =12

Condi ción n i dispe nsa ble quedeben cumpl ir estos vana de dos

K



p

12 = = 12 =entero 1


S =D =K ·u =12

Núme ro de seccione s por bobi na

u = D = 1 2 1 2 =1 K

12 K Y K =  =  =6 2p 2

Ancho e d bobina

Y p = Y K =6

Paso polar

Y col =–1

Paso de c olector

119 UD3

. DEV


TINU

A

2º Representación delas ra nuras, de l colectordedelgas y delas líneas dela referencia, con os l ladosactivos

en las ranur as.

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12

Figura 3.64 .Lados activos alojados en ranuras.

3º Unión delosladosactivosdela primera bobinamediante su c abezaposterior. El ancho de bobinanosindi-

cala ranura en la queirá alojado e l lado a ctivo contrario dela ranura 1. YCKom =6, o secuentan seis ranuras empe zando enalranura conse cutivaa la ranur a 1.

1

2 3

4

5

6

Yk

=6

7

8

9 1 0 11 12

Figura 3.65 .Uni ón d e los l ado s activ os de la pri mera b obina mediante

cabeza posteri or.

4º Contando 6 arnuras se van uniendo odos t loslados ct aivoscon sus cabezas pos teriores.

1

2

3

4

5

6

7

8

9 1 0 11 12

Figura 3.66 .Unión de todos los lados activos.

120 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

5º Cone xión entre bobinas por su ca ra anterior. Como hasalido queel pasodecoleYctor col =–1 y es un

bobinado regresivo, la conexión en delgas es 1-12-11… en sentido contrario a las agujas del reloj. Por tanto, unir el principio de la primera bobina (ranura 1) con la delga número 1, a continuación el final dela primera bobi na (ra nura 7) va acone ctarse con leprincipio dela segundabobina (ra nura 12) enal delga núm ero 12.

Pasoanterior: Y 2 =Y k – Y col Y 2 =6 – (–1)=7 1

2

3

4

5

6

7

10 11 12 1 21 31 4

8

9 1 0 11 12

5

6

7

8

9

Figura 3.67 .Conex ión de bo bina primer a y segund a en delga número 12 .

6º Continua r conec tando bobi nas siguiendo lemismo proce so. Final dela segundabobina(ranura 6) conl e

principio dela tercera bob ina(ranura 11)nela delganúmero 11,final dela tercera bo bina (ranura 5) con el principio dela cuarta bobina(ranura 10)nela delganúmero 10,final dela cuarta bobina(ranura 4) con elprincipio dela bobinaquinta (ranura )9en la delganúmero 9, ina f l dela bobinaquinta (ranura 3) con el principio de la sexta bobina (ranura 8) en la delga número 8… el final de la bobina doce (ranura 8) con elprincipio dela bobinaprimera (ra nura 1)nela delganúmero 1. CUADRO DE CONEXIONES EN DELGAS 7’ - 12 6’ - 11 5’ - 10 4’ - 9 3’ - 8 2’ - 7 1’ - 6 12’ - 5 11’ - 4 10’ - 3

1

2

3

4

10 11 12 1

9’ 8’ -- 2 1

5

2

6 7

8

9 10 11 12

3

5

6

4

7

8

9

Figura 3.6 8. Conex ión de tod as las bob inas c on su de lga corr espondiente.

7º Comproba ción de l bobinado. Al meter corriente por al delganúme ro 1 se bifurca ne las ranuras 1 y 8,

siguiendo e l camino recorrido por es tas ranura s llegamos ala delga núme ro 7 dondeestaría la salida de corriente. 121 UD3

. DEV


TINU

A

El resultado e s quehan sa lido dospolos, uno con as fl lecha s quesube n y otr o contrario co n las flecha s quebajan.

El núme ro deescobillas: 2e=2p =2 Paso e n las escobillas: 12 D Y esc =  = =6 2p 2

1

Escobi llas en delgas: 1y7

2

3

4

5

10 11 12 1

Figura 3.69 .Comprobaci ón de núme ro de polos en el

6 7

2 3

8

4 5

9 1 0 11 1 2

6

7 8

9

bob inado.

En los casosestudiados ntes, a vem os como al final del devanado que dan dos ci rcuitos (forma ción de pol os repres entados conlecha f s asce ndentes ysce dendentes ) alimentadospor al delganúme ro 1, con una separación equidistantegual (i núme ro de D Y esc = . delgas) entre la delgadeentradadecorriente y la salida 2p Existen ca sosen los queal acabar derepresentar el devanado y em ter corriente por la número noiente es posible recorrer todo teniendo que utilizar otradelga delga pa ra aplicar1corr al devanado y queoi cncidael el bobinado, núme ro deesc obillas con el núme ro depolose2=2p. Por ejemplo, el inducido de una máquina de corriente continua tetrapolar de 12 ranuras, con un col ector de 12 delgas, que etineun de vanado m i bricado progr esivo:

1

2

3

12 1

4

5

2 3 4

6

7

5 6

8

9 1 0 1 1 12

7 8 9 1 0 11

Figura 3.70 .Comprob ación del núme ro de po los c on 1 esc ob illa.

122 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

Si queremos quesecierre todo lebobinado pa ra forma r todoslos po losdela máquina, hay quemeter corriente por ot ra delga(equi distante) sta ha ocnseguir quetodo el bobinadoquedecerrado.

El núme ro deescobillas: 2e=2p =4 1

2 3

4 5 6 7

8 9 1 0 11 12

Paso e n las escobillas: 12 Y esc =D =  =3 2p 4 Escobi llas en delgas: 1,4,7 y 10

12 1

2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 11

Todas las escobillas seunen ent re sí

Figura 3 .71. Comproba ción d el número d e polos con 2 es cobill as.

En este aso c sepuedeobse rvar cómohan alido s cua tro circuitos paralelos (ranuras 1-2-3, 4-5-6, 7-8-9 y 10-11-12)para formar unamáquinatetrapolar. Estos circuitos, llamados ramasen pa ralelo,deben gene rar la misma f.e.m. y of recer igual resistencia, delo contrario aparecen corrientes circulatorias queproduce n un ca lentamiento en las escobillas y un ume a nto dechispas en el colector de de lgas. Es necesario quelas bobi nastengan lemismo núme ro desecciones inducidas y que st eén compues tas por gual i número de spieras, aunqu e para se agurarnos deque cone s equiestascorrientes circulatorias no pa sen alas escobillas seutiliza n xione potenciales que unen puntos de igual potencial de los distintos circuitos magnéticos situados bajo polos de igual nombre, tant existiendo as rama s en par alelo como núm ero de pol os ti ene la má quina 2a =2p. de 1ªclase Estascone xiones equipotenciales (nor malmente selas llama ) tienen que setar si tuada s en las cabezasde las seccionesinducidas y se fijan: a) Soldadas en la parte interna delas delgas. b) Conectadas alas punt as delas secciones quevan conec tadas alas delgas. c) Conec tando as l puntas delas conexiones equipotenci ales alas cabezas posteriores delas secciones induci das. Espira

Conexión equipotencial

12 1 2 3

5 4

7 86

9

Figura 3 .72. Repres ent ación de cone xione s equipot enciales de 1ª cl ase.

123 UD3

. DEV


TINU

A

A excepción delas máquinas bipolares, en lgunas a máquinashay quecolocar cone xiones equipotenc iales N equi = K que deben unir puntos bajo polos del p

K

Y equi = . mismo nombre con un asopdecone xión p

Por ejemplo, en lecasodeunamáquinatetrapolar con nduci i do de12 ranuras, 12 delgas en el colector: • El número deramas en paralelo esa2=2p =4. K 12 • Cone xione s equipote ncialesN equi = = =6. p 2 2 = 6 en anur • Paso deconexiónY equi =K =1 r as. p 2

1 2 3 4 5 6 7 8 91011

12 1

2

3 4

5 6

12

7

8 9 10 11

1 2

12 1

2

3 4

3 4

5 6 12 7

5 6 7

8 9 10 11

8 9 10 11

Figura 3.73. Representación de bobinado de un inducido de 12 ranuras, 4 polos, con conexiones equipotenciales.

Ac tivida des resu elt as 

Calcul a el bob inado imbri cado s imple progres ivo pa ra e l induci do deuna máquina te trapolar de 2 0 ranur as, con un colectorde 4 0 de lgas, que di spo ne de cone xione s equipote nciales. 1º Datos nece sarios para la representación

deldeva nado:


K

Núme ro de de lgas de l colector Condi ción indispe nsa ble que debe n cumpl ir estos deva nados Núme ro de seccione s induci das Núme ro de seccione s por bobi na Ancho e d bobina Paso polar Paso decolector Núme ro de co nexione s equipotenc iales Paso decone xión e quipotencial

124 BLOQUE II

2p =4 =20 D =40

Núme ro de pol os dela máquina

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

K



p

20 = = 10 =(entero) 2

S =D

=K · u =40 40 =  =2 20 20 K Y K =  =   = 5 2p 4 Y p =Y K =5 Y col =+1 20 K N equi = =  =10 2 p 20 K Y equi = =  =10 2 p D u =  K

2º Representar las ranuras y líneas dereferencia con os l 4 aldos cti a vos ne las ranuras (portener 2 secciones

inducidas).

1

2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 12 13 14 15 16 17

18 19 20

36 37 38 39 40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36

Figura 3 .74. Induci do de 20 ranura s con 2 secc iones induci da s por ranura .

3º Unir los aldos ct Y aivosmediante suscabezas pos teriorescontando 5Yranuras ( o 10 cci seone s 1 =Y k · u = k =5)

=5 · 2=10

1

2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 12 13 14 15 16 17

18 19 20

36 37 38 39 40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 13 14 15 1617 1 8 1920 21 22 23 24 25 26 27 2829 30 31 32 3334 35 36

Figura 3 .75. Unión de los lado

s activ os media nte ca bez as posteriores con un ancho d

e 10 secc iones.

4º Cone ctar las secciones induci das mediante las cabezas anterioresdelas bobi nas . Como ha salido queel paso Y col =+1 y e del colector s un bobi nado progr esivo, al cone xión en delgas es 1-2-3… en el sentido delas Y 2 =Y 1 – Y col =10– 1=9. agujas del reloj. Pasoanterior

1

2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 12 13 14 15 16 17

18 19 20

36 37 38 39 40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 13 14 15 1617 1 8 1920 21 22 23 24 25 26 27 2829 30 31 32 3334 35 36

Figura 3 .76. Cabe za s ante riores de secci one s inducida s con un pa so ant erior de 9 s ecci ones.

125 UD3

. DEV


TINU

A

5º Dibujar las 10 o cnexiones equipote ncialesN(equi) con un pas o de10 a rnurasY equi ( ).

1

2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 12 13 14 15 16 17

18 19 20

6 37 38 39 40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 13 14 15 1617 1 8 1920 21 22 23 24 25 26 27 2829 30 31 32 3334 3 5 36

Figura 3.77 .Conexiones equipotenciales en inducido tetrapolar de 20 ranuras.

6º Realizar una omprobaci c ón de l devanado,eniendo t ne cuenta que dondeacabela cone xión equipoten-

cial dela delga1 es donde empiezael otro polo. Verificar que escumpl e que lenúme ro deramas en para lelo a2 =2p =4. El número deescobillas: 2e=2p=4 D 40 Pasoen las escobillas:Y esc= = =10 2p 4 Esco billas en delgas: 1-2, 1112, 2122 y 31-32 (2ccse iones por bobi na).

1

2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 12 13 14 15 16 17

18 19 20

6 37 38 39 40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 13 14 15 1617 1 8 1920 21 22 23 24 25 26 27 2829 30 31 32 3334 3 5 36

Figura 3 .78. Col ocaci ón d e escobil las y repr esentaci ón d e po los para má quina tet rapolar de

126 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

20 ranuras.

5. Bobinados imbricados múltiples En estos bobi nadoses necesario dav r arias vueltas ala armadura para terminar derecor rer todas las bobinas . Si tenemosque da r dos vue ltas para recorrer todo e l bobinado, es tamos ante un bobinado imbricado múltiple doble . Si fuera necesario dar tres vueltas sería un bobinado imbricado múltipletriple(en arras ocasiones ). Se utilizan especialmente en máquinas degran potenc ia, tensión reducida y co n unagran intensidad decorriente. Losbobinadosimbricadosmúltiples se realizan siempre progre sivossin cruY c ol zar, siendo lepaso decolector =+2. En los bobinados imbricados dobles se pasa del final de la bobina primera al principio de la bobina tercera, del final de la tercera al 3principio 1 2 4 de la quinta bobina, dejando libres las ranuras pares, así seguiremos hasta completar una vue lta. Continuam os co n las delgas pares, em pezando en la delga núme ro 2, hasta que ocupe mostodas las ranur as y de lgasdel colector. Obteniendo al final del bobinado dos bobinados independientes (delgas/ranuras impares y delgas/ranuras pares). 1 2 3 4 5 6 Con objeto de lque as escobillasrecojan todala f.e.m. gene rada en las tenga n un ancho Ycol = +2 bobinas o e nviar corriente a las mismas, esnecesario que de dos de lgas de l colector , para aprovechar los do s bobi nados nde i pen- Figura 3.79 .Bobinado imbric dientes queresultan en este tipo debobinados.

ad o dob le.

Proceso de cálculo de un bobinado imbricado doble Para el cálculo y repre sentación deun bobi nado imbricado múltiple necesitamos conocer: Núme ro de pol os de la máquina

2p


K

Núme ro de de lgas de l colector Condi ción n i dispe nsa ble quedeben cumpl ir estos vana de dos

D

Núme ro de seccione s induci das Núme ro deseccione s induci das por bobina

K

 =(entero)

p

S =D =K ·u D u =  K

Ancho e d bobina

K Y K =  2p

Paso pol ar Ancho de sección

Y p =Y K Y 1 =Y K ·u

Paso de c olector

Y col =±2

Paso deescobillas

D Y esc =  2p

Paso de cone xión e quipotenci al

K Y equi = p 127

UD3

. DEV


TINU

A


Calcula y dibu ja el esque madel bobi nadoimbri cadodobl e para unnduci i do deuna m áquinabipolar que ene ti 16 ranur asy 16 de lgas en el ol c ector. Núme ro de pol os dela máquina

2p =2

Núme ro deranuras del induci do Núme ro de de lgas de l colector

D =16

K =16

Condi ción indi spe nsa ble quedeben cum plir estos devanados Núme ro de seccione s induci das

K

16

= =16 p 1 S =D =K ·u = 16 · 1 

K 16 Y K = = =8 2p 2

Ancho e d bobina

Y p = Y K =8

Paso polar Ancho de sección Paso de colector(progres ivo)

Y 1 =Y K · u =8·1=8 Y col =+2

16 D Y esc =  = =8 2p 2

Paso deescobillas

u 1º Dibujar los a ldosactivosen las ranuras, teniendo ne cue nta queel núme ro desecciones induci da =1. s es

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6

Figura 3.8 0. Induci do de 16 ranura s con 1 secc ión por bo bina .

2º Unir mediante las ca bezas posteri oreslosladosactivosdelas ranuras impa res. El ancho de bobina: K 16 Y k = = =8 2p 2

128 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10

11 12 13 14 15 16

Ancho de bobina

Figura 3.8 1. Unión de los lados a

cti vos i mpares mediant

e cabez as posterior es con un a ncho de 8 ranuras.

3º Conec tar las bobi nas impa res mediante las ca bezas anteriores . Paso a nterior: Y 2 =Y 1 – Y col =8–

2=6 Final dela primera e scción m i par (ranura 9) conl eprincipio dela segundasección m i par (ranura 3)nela delganúmero 3 sí y has a ta compl etar toda s las seccionesdelas ranur as impa res.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16

14 15 16

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13

Figura 3.8 2. Representación del paso anterior de los grupos impares.

Al terminar decone ctar las se ccione s delas ranur as impa res secierra esta pa rte del devanadonela delga núm ero 1,con ol quequeda porcone ctar las ranur as pa res pa ra com pletar el devanado. Seobse rva ó c mo, al acabar de repres entar el devanado, van a da que r dos de vanadosindepe ndientes, el formado porlas ranur as impa res y le formado porasl ranur as pa res. 129 UD3

. DEV


TINU

A

4º Unir mediante las ca bezas pos terioreslos aldos cti a vos de las ranuras pares . El ancho de bobina: K 16 Y k = = =8 2p 2

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16

14 15 16 1

2

3

4

5

6

Figura 3.8 3. Uni ón d e los lados a

7

8

cti vos pares mediante

9 10 11 12 13 cabeza s posteri ores c on un ancho de

8 ranuras.

5º Seguir cone ctandoasl bobi nas pares me diante las cabezas anteriores . Paso anterior: Y 2 =Y 1 – Y col =8– 2=6 Final dela primera sección pa r (ranura 10) con l pri encipio dela segundasección pa r (ranura 4)nela del-

ga núme ro 4 y saí has ta completar todas las se cciones delas ranur as impa res.

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16

14 15 16 1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13

Figura 3.8 4. Paso de conex ión o a nterior de las bobinas pares.

6º Representar las escobi llas teni endo ne cuenta que deben cupar o doslga de s pa ra aprove char los dosbobi-

nadosindepe ndientes (de lgas/ranuras impa res y pa res). 130 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

D 16 Y esc = = =8 El pasodelas escobillas: 2p 2 Comprobam os queel núme ro depolos dela máquinpas =2, 2 uno erpresentado co n las flechas ha cia arribay el otro conasl flechas hacia abajo.

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16

14 15 16 1

2

3

4

5

6

7

8

9 1 0 11 12 13

Figura 3 .85. Colocación de las escobillas ocupando 2 delgas y representación de polos de la máquina.

lasf.e.m. gene rada s en lasbobi nas stén e compensada s Conobjeto deque , en la mayoría de los bobinadosimbricadosdobles con más deunasección n i ducida porranura, secolocancone xione s equipote nciales de ª 2clase . Estascone xiones no pe rmiten que esoriginen caídas detensión en las distintas ram as debido ala gran intens idad quecircula por e llas (de fectosen las soldaduras , etc.)Es obligatoel nú mero deseccionesinduc idaspor b obina ea s un nú mero, y pa r rio que que al cone xión es té en la misma ranura y efectuadaen las cabeza s posteri ores de las bobinas oen el lado co ntrario al colectordedelgas.

1 2 3 4

Figura 3.86 .Conexiones equipo

ten ciales de 2ª cl ase.

131 UD3

. DEV


TINU

A


Calcula el bobi nadoimbri cado doble ra pae l induci do deuna m áquinatetrapo lar de 16 ranurasun y colector de2 3de lgas, que dispone deconexi onesequi potenci ales de 2ªclase. D 32 • Número desecciones induc idasu = = =2 K 16 K 16 • AnchodebobinaY p = = = 4 ranuras. 2p 4 • AnchodesecciónY 1 =Y k · u = 4· 2=8 secciones.

• Paso anterior Y 2 =Y 1 – Y col = 8– 2=6 secciones. Y col = + • Al ser un bo binadoimbricadodoble, el paso de colector 2. 1. Representamosel núme ro deranuras conus s se cciones induci das (2 se cciones).

1

2

3

4

5

6

7

8

9

16

10 1 1 12 1 3 1 4 15

Figura 3.87 .Induci do para máq uina de 16 ranuras con 2 sec

ciones por bo

bina.

2. Unimos mediante cabezas pos terioresos l aldos ct aivos de toda s las ranur as, teniendo ne cuenta que el ancho

de bo binaY p =4, o queel ancho de seccióYn1 =8.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 1 1 1 2 13 1 4 15

Figura 3.88 .Repres ent ación de cab eza s posteriores con ancho d e 8 s ecc iones.

132 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

16

3. Cone ctamoslas se ccionesimpa res mediante las ca bezas anteriores.

Paso a nterior: Y 2 =Y 1 – Y col

=8 – 2=6 en secciones Y 2 =Y k – Y col =4 – 2=2 en ra nura s

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 1 1

12

13

14

15

16

30 31 3 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

Figura 3.89 .Unión de secc iones impares con un p

aso d e conexión d e 6 secc iones.

4. Cone ctamos als se ccionespares me diante sus ca bezas anteriores, comenzandonela de lga núme ro 2.Paso

anterior: Y 2 =Y 1 – Y col

=8 – 2=6 en secciones =4 – 2=2 en ranura s

Y 2 =Y k – Y col

1

2

30 31 32 1

3

4

5

6

7

8

9

10 1 1

12

13

14

16

15

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

Figura 3.90. Conexiones de secc iones pa res con u n pa so de cone xión d e 6 sec cione s.

133 UD3

. DEV


TINU

A

5. Dibujamos las cone xiones equipotenci ales de2ª claseuniendo als dosescciones induci das de acda ra nura.

1

2

30 31 3 2 1

3

4

5

6

2 3 4 5 6 7

7

8

9

10

11 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2 1 22 23 24 25 26 2 7 28 29

Figura 3 .91. Representa ción d e conexiones eq

uipote nci ales de 2ª cl ase en tre secc iones impares y pares.

6. Serepresentan las escobillas teniendo en cue nta que be dos lga deesco s, pbillas ara aprove char los e =2 dos bo binados nde i pendientes (de lgas/se ccione s impa resde y npa rocupar es). Núme ro de 2 p =4

con un pa so de escobillas: D 32 Y esc= = =8 2p 4

cone s equipote nciales de1ªcl ase En má quinas multipolares ha y quecoloca r xione que una n pun tos de K

igual potencial delosdistintos ircui c tos m agnéticos situadosbajo polosdeigual nomN bre equi =  con p

K

un paso decone xiónY equi = p

En es te caso e l núme ro deramas en paral elo eas:=4 2 p =8(4+4) K 16 Conexi ones equipotenci ales:N equi = = =8 p 2

6 =8 Paso decone xión:Y equi =K =1 p 2 Comproba mosque lenúme ro de pol os deal máquin2p ae s= 4, uno erpresentado conlas flechas ha cia arribay el otro conasl flechas hacia abajo.

134 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 1 2 13 14 15

16

30 31 32 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

Figura 3.92 .Colocación de escobillas ocupando 2 delgas y representación de polos.

6. Bobinados ondulados simples en serie En los bobinados ondulados, al realizar las conexionesseentre a van- bobinas, za po r su caranteri a or para bus car e l principio dela bobina que s e encuentr e bajo otr o polo deidéntico nom bre . En cadacone xión se ha cen

pasar las bobinas por todos los polos.

N

1

2

N

S

S

3

1 2

Figura 3 .93. Bobinado o ndulado prog

res ivo cr uzad o.

135 UD3

. DEV


TINU

A

En la figura 3.93 seobse rvacómo, despué s depasar portodosos l pol os, sevaa continuar con el siguiente grupo en la delga número 2, si continuamos la siguiente cone xión entr e gruposstarí e a en la delga núm ero 3, continuando de esta m anera hasta ocmpletar todo lebobinado.El bobinado que daterminado cua ndo,al ir avanzando n e el sentido delas agujas del reloj, cerramos en la delga núme ro 1 con l e inicio del primer grupo y el final del último grupo de bobinas. A este tipo de bobibobi nadoondul ado progre sivoy, al contrario de los bobinados nado s sele l ama en aimbricados progr esivos ne los queno secruzaba n las cone xione s, los bobin dos ndul o adosprogres ivos as l conexi onessecruzan . nado s ondul ados reg resiv osen los quelas co no se También hay bobi nexiones cruzan . En es tospolos, bobi nados, cuando ca agrupo mos depa sar el prime grupo de s por todos los pasamos alba siguiente ar través debobi lanadelga anterior a la núme ro 1 e (n elcaso detener 16 del gas pasaríamos ala núm ero 16),el bobinado se desarrolla en sentido contrario al de las agujas del reloj. En la medidadelo pos ible hay querealizar un bobi nado sin cruzar, ya que pres enta menos probl emas al realizar las cone xiones en el colectorde de lgas.

N

16 1

N

S

S

2

16 1 2

Figura 3.94 .Bobinado

ondulad o regresi vo si n cruzar .

Proceso de cálculo de bobinados ondulados simples Para el cálculo y representación de un bobi nado ondul ado simple necesitamos conocer: Núme ro de pol os dela máquina

2p

Núme ro deranuras del induci do Núme ro de de lgas de l colector

K D D ±1

Condi ción n i dispe nsa ble que d eben cumpl ir estos va denados Núme ro de seccione s induci das

 =(entero) p

S =D =K ·u K Y K =  2p

Ancho e d bobina

136 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

Paso polar

Y p =Y K

Ancho de sección

Y 1 =Y K ·u

Paso de cone xión

Y 2 =Y col – Y 1

Paso decolector

D ±1 Y col = p

Como res ulta impres cindible queel pasodecolector se a un núme ro entero, elnúme ro dedelgas de l colector y lenúme ro depares depolostienen queser primos entre sí. Al existir relación entre el número dedelgas y ranurasdel induci dopor al fórmula: S =D =K · u K y u deben se r primos res pecto alnúme ro depares depolos, obt eniendo al siguiente relación entre núme ro depares depolos y núm ero desecciones inducidas (sin sobrepa sar 5 secciones porranura, que se lo máximo recom endado). PARES DE POLOS

SECCIONES POR BOBINA

P

u

2

1-3-5

3

1-2-4-5

4

1-3-5

5

1-2-3-4

6

1-5


Calcula yreprese nta un bobi nado ndul o ado se rie sin cruzar e (r gre sivo) deuna m áquina te trapolar de 1 5 ranur asy un col ector ed 15 delgas . Núme ro de pol os de la máquina

2p =4


K =15


D =15

Condi ción n i dispe nsa ble quedeben cumpl ir estos vana de dos Núme ro de seccione s induci das Ancho de bo bina (a largado )

D –1

15 –1

p

2

 =  =7 (entero) D 15 u =  = =1 sección/bobina K 15 K 15 Y K =   = =3,75 4 ranur as 2p 4 ≈

Y p =Y K =3,75

Paso polar

15 – 1 D –1 gas Y col = =  = 7 del 2 p

Paso de c olector

137 UD3

. DEV


TINU

A

Representamosel bobinadosiguiendo os l pas osquea continuaci ón seenume ran: 1° Sedibujan las ranuras con us s se cciones induci das.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5

Figura 3.95 .Induci do de 15 ranura s con 1 sec ción inducida

por bo bina.

2º La primera sección n i ducida queempiezaen la ranura 1 secone cta con al delganúme ro 1 y , contando

4ranura s, unimos con suado l activo opue sto me diante la cabezaposterior.La siguiente sección n i duci da está en la ranura 8 empleando elpaso n aterior: Y 2 =Y col – Y 1 =7–

D –1 =7 4=3 yajustando alY col = p

Conec tamostodas las secciones ha sta da r una vue lta al induci do acabando ne la delganúme ro 15.

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

9

9

10 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5

10 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5

1

2

Figura 3.96 .Repres enta ción d e una vuel ta del bo binado al induci do para rec orrer todo s sus polos .

138 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

3° Compl etamos todo lebobinado de l inducido ha sta e crrarlo en la delganúmero 1.

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

9

9

10 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5

10 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5

Figura 3.97 .Repres enta ción del recorr ido completo

1

2

del bo binado por el induci do.

4º Coloca mos el núme ro de escobillas e2=2p =4 con un pa so deescobillas: D 15 Y esc= = = 3,75 2p 4

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

9

9

del gas

10 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5

10 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5

1

2

TINU

A

Figura 3.98 .Colocación de escobillas para inducido tetrapolar de 15 ranuras.

139 UD3

. DEV


5º Comprobam osqueel núme ro total depolosesp =4. 2

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

9

9

10 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5

10 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5

Figura 3.99 .Comprobaci ón del número de polos de má

1

2

quina t etrapo lar de 15 ranuras.

En todosos l de vanados ondul adosen s erie, e l número de rama s en paral elo es siempre 2, sea cual se a el núme ro de polos a2= 2. En el ejemplo anterior la rama forma dapor al s secciones 1-6-

7-8-14-15 y al otra rama 3-4-5-10-11-12 (e n la delganúmero 8 sesuman las f.e.m.dela sección n i ducida 1 y 8).Aunquesepodrían eliminar las escobillas delas delgas 8 y 4, pa ra ga rantizar un menor calentamiento del colectory escobillas, semantienen dentro delmotor. Hay ocasiones en las que , a pesar decumplir la condición deejecución, ersulta imposible calcular alguno desusdatos, teniendo que emplear fórmul as alternativas pa ra calcularlos. 

Dibuja el bobi nadoondul ado progres ivo deuna m áquina te trapolar de 22 ranur as yun col ectorde 43 del gas. S

D

K u, u

D



43



Vemos oiona al ca ro de esccionesinducida= s = · = K = 22 dacomo resul tado un núm erocom fracc rlcul io. ar elnúme Empleamos pa ra estos cas os ol que se llama sección mue rta , quecons iste ne eliminar unadelas secciones induci das para quepoda mos coloca r y cone ctarel devanado al colector: S =D

=K · u –1 =43=22· 2– 1

140 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

Condición indispensable que de ben cumpl ir

D +1 43 +1 ntero)  = =22 (e 2 p K 22 Y K =  =  =5,5 6 ranuras 2p 4

Ancho de bo bina (a largado )

≈

Y p =Y k =5,5

Paso polar

es Y 1 =Y k · u =6 ·2 =12 seccion

Ancho de sección Paso de co nexión

Y 2 =Y col – Y 1 =22 – 12=10 secciones

Paso decolector

43 +1 D +1 Y col = p = 2 gas   = 22 del

1° Dibujamos las ra nuras con dosescciones induci das por arnura.

1

2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 11 12 13 14 15

16171819202122

Figura 3.100 .Induci do d e 22 r anu ras con 2 s ecc iones induci da s por bob ina y 43 delga s.

2º La primera sección n i duci daque mpi e ezaen la ranura 1 secone cta con al delganúme ro 1 y contando 6 ranu-

ras o 12 se ccione s unimos con su aldo a ctivo opue sto me diante la cabeza posterior.La siguiente sección ni ducida(se cción 23) está n laeranura 12 siseemplea el paso n aYte2rior =Y col– Y 1 =22– 12=10y ajustando: D +1 43 +1 Y col = = = 22 delgas p 2 Conectamostodas las secciones ha sta da r una vue lta al induci do a cabando enaldelganúme ro 2.

1

2

3

4

5

6710 811 912 13 14 15

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 1 37 38 39 40 41 42 43

Figura 3.101 .Repres ent ación de l rec orrido de sec ciones inducidas por t

2345

od os los polos.

141 UD3

. DEV


TINU

A

3º Compl etamos el resto de l bobinado ha stacerrarlo en la delganúme ro 1, si n cone ctar al sección ni duci da

44 porno dispone r demás de lgas. A esta escción sela llamasección mue rta. Sección muerta

1

2

3

4

5

6 7 8 9 10 15 11 12 14 13

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 381 39 40 41 42 43

2345

Figura 3.102. Repres enta ción d e bo binado ondulad o simpl e con secc ión induc ida mue rta.

4º Coloca mos el núme ro deescobillase2 =2p =4, ocupa ndo 2 de lgas (2 se cciones por bobi na) con unpaso

deescobillas. D 43 Y esc= = = 10,75 2p 4

1

2

3

4

5

610 711 812 913 14 15

6

7

8

9

10

11

12

13

14

del gas

15

16

17

18

19

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35136 37 38 39 40 41 42 43

Figura 3.103. Colocaci ón d e escobill as en inducido de

22 ran uras y 43 delga

s.

Los bo binados nodulados impl s es no ne cesitan cone xiones equipotenciales. 142 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

20

21

2345

22

Otro caso quesepuede pre sentar es el de ni duci dos que tienen uncolectorde de lgas con un número queno resulta primo con lede pares depolos, porlo queno cumple la condición indispensable delos bo binadosondul adossimples: D ±1  ≠ entero p


Representaun bobi nadoondul ado s imple regresivo sin ruzar c de una máquinatetrapol ar con 20 ranuras y ector col ed 20 delgas .

Al calcular la condición indispensable: D–1 20 – 1 Núme ro desecciones induci das = = fraccionario p 2 D 20 u =  =  =1 20 K


20 K uras Y K =  = =5 ran 2p 4

Anchodebobina Paso polar

Y p =Y k =5

Paso de cone xión nor mal

Y 2 =Y col – Y 1 =9– 5=4

Paso de co nexión alargado

Y 3 =Y 2 +1=4+1=5

Paso de ol cector

Y col =

(D – 1)– 1 (20 – 1)– 1   =2 =9 p

1° Dibujamos las ra nuras con als secciones induci das (1 escción poranur r a).

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Figura 3.104 .Induci do d e má q uina de 20 ranura s, 1 secci ón po r bob ina y 20 delg as.

143 UD3

. DEV


TINU

A

2° Cone ctamos la 1ªsección nduci i dacon al delganúme ro 1, sicontam osel ancho de bobi nade5 ranur as la uni-

mos co n su aldo cativo opue sto me diante la cabezapos terior.Aplicando lepaso decone xión nor mal de4 ranuras, cone ctam ospor su ra caanterior conal2ªsección ni duci da. Dibujamos la cara poste rior deal 2ªsección. Contamosel pasodecone xión a largado de5 ranuras yla cone ctamoscon al 3ª. sección ni duci da, bobinaque emplearem ospara forza r elcierre ratificial con la 4ªsección nduci i da. Bobina con cierre artificial

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Cierre artificial 3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14

15 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 1

2

Figura 3.10 5.Repres enta ción del cierre a rtific ial.

3° La 4ªsección n i duci dasecone cta contando lepaso decone xión alargado conal5ªsección.La 5ªsección se

cone cta contando elpaso decone xión nor mal y así suce sivamente.

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

3

4567 8 9 10 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 1 Pasos del colector: Normal:

1 – 10

Anormal alargado:

10

– 20 20

Figura 3.10 6.Proceso de conexión en bo

13

9 – 18 8 – 17 – 9 18 – 8

– 19 Cierre artificial

bina do con cierre artifici

al.

144 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

2

4° Secompl eta el bobinadocuando ce rramosla sección 20 cona cone l xión e n la delganúme ro 1.

1

2

3

4

5

6

7

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 1 7 1 8 1 9 20 1

Figura 3.10 7.Devanado

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

2

de induci do pa ra má quina tetra polar de 20 ranuras con c ier re artific ial.

5° Coloca e=2p =4 con un so mos las escobillas 2 padeescobillas: D 20 Y esc= = =5 2p 4

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 1 7 1 8 1 9 20 1

2

Figura 3.108. Colocaci ón de esc ob illas.

7. Bobinados ondulados múltiples o series paralelas

La caracterí sticadeestos bobi nados se queal terminar depasar las bobi nas por odos t los po los no esacabaen la delgaanterior/posterior sucesiva, sino questá e do s o tres delgas más allá, con ol quequedan ranuras intermedias libres entre los grupos de bobinasquehayquecompletar con un gund se o otercer bobinado . En unbobi nado o ndul ado do bleobte ndrem osal finaldos bo binados en eri s e que hay que conectar despué s en paral elo entre.los el 145 UD3

. DEV


TINU

A

En unbobinado on dulado tri pleobtendre mos, alcompletar el bobinado, tres bobi nados en eri s e que ha y queconectar enralel pao entre ell . os

17 18 12

5

9

1

13

9

1817

Figura 3.109. Bobi nado ondulado doble.

En la figura vemos cóm o seavanza ne delgas dedos ne dos ynesentido cont rario al de las agujas del reloj. A continuaci ón,seexpone una actividad en al que es obse rvaque de spué s decompletar todoslos grupos de bobinascoincidentes con al s ranuras impares acabamos cerrando n e la delga núme ro 1, lo quenos b oligaa realizar un se gundo bobi nado comenzando rpo la delganúme ro 2 ha sta co mpletar esesegundo bobi nado.Al final deldeva nado obt enemos dosbobinadosondu lados si mples quehem os deconectar en paralelo entre ellos, por es te motivo aestos bobi nados es les l ama bobinados ondul ados n e series-paralel as . Como co ndiciones indispe nsa bles deestos bobi nados, portener dos bo binados nodulados impl s es, encontr amosquela relación entre el núme ro depares depolos y de p

k

a número bobinados nde i pendientes seaa núme ro entero y quela relación entre entero, con to es seconsi gue que las f.e.m. gene radasen las distintas ranur as sean iguales.

Núme ro de pol os dela máquina

2p


K

Núme ro de de lgas del colector

D p

Condi ción n i dispe nsa ble quedeben cumplir es tos deva nados

 =(entero)

a

K



a

=(entero)

S =D =K ·u


K Y K =  2p

Anchodebobina

Y p =Y k

Paso polar Ancho de sección

Y 1 =Y k · u

Paso de co nexión

Y 2 =Y col – Y 1

Paso decolector

D ±a Y col = p

*(a = núm ero de bobi nado s indepe ndientes) 146 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA


Calcula el bobi nadoondul ado e srie-paralelo sin cru zar, pa ra e l induci do deunadinam o te trapolar de 1 8 ranur ascon uncolector ed 18 delgas . Núme ro de pol os dela máquina

2p =4


K =18


D =18 p

2

 =

=1 (entero) 2 18 ntero)  =  =9 (e 2 a a K

Condi cione s que deben cum plir estos devanados

18 D u =   = =1 18 K


18 K Y K =   = =4,5 2p 4

Ancho e d bobina

acortado a 4 arnuras Paso de one c xión

Y 2 =Y col – Y k = 8 – 4 = 4

18 – 2 D –a Y col = =  =8 2 p

Paso de c olector

u =1. 1º Dibujamos o l s aldos cti a vos ne las ranura s, teniendo ne cue nta queel núme ro desecciones induci das

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Figura 3.11 0.Inducido de máquina de 18 ranuras, 18 delgas con 1 sección inducida por bobina.

147 UD3

. DEV


TINU

A

2º Unimos la 1ªsección n i duci dacon al delga1, para realizar su ca ra pos terior cont amos 4 ra nuras. Contandol e

pasodecone xión de4 ranuras, conectam oscon al 2ªsección ni duci da(ranura 9) cumpl iendo quel pa e sode colector sea de8 de lgas . Sepuede comprob ar que als ranur as en las queesalojan es tas se ccionesson mpa i res.

1

3

2

3

4

4

5

5

6

6 7

7

8

89

9

10 11

Figura 3.11 1.Recorr ido de polos en bobinad

10 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8

13 12

15 14

1716

18 1

2

o imbric ad o do ble.

3º Seguimoscone ctando se cciones induci das impa res, hasta que secierra el bobinadoen la delga1.

1

3

2

4

3

4

5

5

6 7

6

7

89

8

9

10 11

10 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8

13 12

15 14

1716

18 1

2

Figura 3.11 2.Repres ent ación de cone xione s entre secc iones induci da s impa res en máq uina de 18 ranura s.

148 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

4º Come nzam os n e la de lga 2 arepresentar el segundo bobi nadoimpl s e en las ranur as pa res.

1

2

3

4

5

6

7

3

4

5

6

7

8

8

9

9

10 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8

10 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8

Figura 3.113. Bobinado ondulad o do ble s in cruzar para inducido tetra

1

2

polar de 18 r anuras.

5º Dibujamos las esco billas teni endo ne cuenta que ocupe n dos de lgas co nse cutivas quecojan los de vanados nde i -

pendientes. 2e= 2p =4

1

2

3

4

5

3

4

5

6

7

6

8

7

9

8

9

D 18 ; Yesc = = =4,5 2p 4

10 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8

10 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8

1

2

Figura 3.11 4.Colocación de escobillas ocupando 2 delgas.

El núme ro deramas en pa ralelo, alestar cons tituido por dosbibo nadosondul adosserie, es el doble queel que saldría en ca dauno deellos:a 2=2·2=4. En este so caals ramas son cci seones : 1-9-11-17, 2-8-10-18 y 3-5-13-15, 4-6-12-14 149 UD3

. DEV


TINU

A

La mayoría delos de vanados ondul ados ne serie-paralelo lleva cone n xione s equipotenci alesde 2ªclase entr e los deva nadosindepe ndientes , colocadas en las cabezas posteri ores. Ac tivida des resu elt as 

En una m áquina o ctopol ar queeti ne unnduci i do de26 ranuras y un col ectorde26 de lgas, seha colocado un bobin ado dobl e sin cruzar. eR prese nta als cone xione s equipotenci ales de2ªclase.

Datos ne cesarios pa ra calcular el bobinado: Núme ro de pol os dela máquina

2p =8


K =26

Núme ro de de lgas del colector

D =26

4 p ntero)  = =2 (e 2 a 26 K ntero)  =  =13 (e a 2

Condi ción indispe nsa ble que debe n cumpl ir estos deva nado s

26 D u = = =1 26 K


Anchodebobina

26 K Y K =  = = 3,25 2p 8

Paso de co nexión

Y 2 =Y col – Y k = 6 – 3 = 3

acortado a 3 arnuras D–a 26 – 2 Y col = =  =6

Paso decolector

p

4

1ºDibujamos las ra nuras con als secciones induci das (1 escción).

Seguidamente unimos la 1ªsección ni duci dacon al delga1, para realizar su ca ra posteri or cont amos 3 ranuras. Contando lepaso decone xión de3 ranuras, conec tamoscon al 2ªsección n i duci da(ranura 7) cumpliendo quel epaso decolectores de7 delgas.

1

2

3

4

5

6

7

8

7

9 10 11 12 13 14 15 16 1 7 18 19 20 21 22 23 24 25 26

13

19

Figura 3.115. Bobinado o ndulado dob le s in c ruzar para induci 1 secc ión induci da q ue recorre tod

25 1 do d e máq uina octopolar de 26 r

os l os polos.

150 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

anuras,

2º Seguimoscone ctando se cciones induci das impa res, has ta quesecierra el bobinadoen la delga1.

1

2

3

3

4

5

5

6

7

7

8

9

Figura 3.116. Conexiones en

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 0 21 22 23 24 25 26

11

13

15

17

19

21

2325

1

sec cione s induci da s impares.

3º Come nzam os e n la delga 2 arepresentar el segund o bobi nadoimpl s e en las ranur as pa res.

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

Figura 3.117. Bobinado

7

8

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22242325

ondulado

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 0 21 22 23 24 25 26

múltip le para induci

do o ctopolar de 26 r

26 12

anuras.

4º Dibujamoslas co nexiones equipotenciales de2ªclaseen las ca bezas pos teriores delas bobi nascon un pas o

decone xión. K 26 Y equi= = = 13 a 2

secci ones

151 UD3

. DEV


TINU

A

CONEXIONES ENTRE LAS SECCIONES

Conexiones equipotenciales deª2clase

1-14 2-15 3-16 4-17 5-18

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22242325

6-19 7-20 8-21 9-22 10-23 11-24 12-25

2

3

4

5

6

26 1 2

13-26 Figura 3.118 .Repres ent ación de cone xiones eq uipote nci al de 2ª cl ase.

8. Rebobinado de máquinas de corriente continua

Cuando una ám quina deCC entra en el taller para que es comprueben los probl emas quetieneen su fu ncionamiento, hay queponertenci a ón en: 1. Si la máquina no ig ra o ol hace lentam ente , secalienta en exce so y huel e. nto exag eradonela ve locidad 2. Hay un aume .

El primer supue sto puede estar oca sionado poral existenc ia de bobinas defectuosas en el induci do (quem adas o n i terrumpidas).Si es por aum ento dela velocidad, lo má s probabl e es quesedebaa defectos e n elbobinadonduct i or. Para localizar la avería, en ambos ca sos com probaremos, mediante un ohmí metro, quela resistencia de todas las bobinas es igual. Si hay variación en la resistenci a de alguna bobi na a l reemplazamos. En caso deque ha ya más bobinas con m enor resistenc ia, lo mejor es rebo binar todala parte afectada . Rebobinado del inducido 1) Antes decome nzar a ree mplazar odo t lebobinado se aconse jable toma r datos del mismo: – Ranuras del inducido. – Número dedelgas del colector. – Comproba r el anchodebobinay el pasodel colector. 152 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

– Tipodebobinado. – Número deespiras de las bobinas. – Diámetrodel hilo. – Existencia deotro tipo de conexiones (1ªy 2ªclase). 2) Una ve z han si do tomados setos da tos, ol siguiente quedebemos rea lizar es

el cálculo y repre sentación de l bobinado, pa ra co ntrastar con lo queen realidad tienela máquina. 3) Extracción y limpieza del bobinado antiguo. 4) Coloca ción y cone xionado de l nuevo bobi nado. 5) Compr obación deasl pa rtes mecánicas encargadas de l giro dela máquina y repo-

sición en su ca so. 6) Pruebaeléctricadela máquina.


Rebobi nado de l induci do de una máquina deCC que ti ene 1 8 ranuraselycolectorestáforma do por 36 del gas.

Cuando etnemos la máquina, comprobam os e l estado de l devanado de l induci do con un ohmí metro. El hecho de queno regi pena s resistenci a eléctricanos ndi i cala existenc ia deproblemas dederivación o que todo el devanado stsátr ee quaem ado. Desmontamos la máquina y obs ervamos quelas bobinas de l induci do tienen un col or negru zco yhuelen a quemado,porlo que tendre mos querebobinarlo entero. 1. Recog emos los iguientes s datos: Polos inductores

6

Númeroderanuras

18

Númerodedelgas

36

Anchodebobina

3ranuras

Pasoenelcolector

+1

Númerodesecciones/bobina

2

Númerodeespiras/sección

40

Diámetrodelhilo Conexionesequipotenciales

0,45 NO

153 UD3

. DEV


TINU

A

Para comprobar la medidadel diámetro del hilo empleamosmicrómetro el o palmer : me ntésimas de m ilímetr Es un nstr i ume nto de m edida que pe rmite obtene r didasde ce .oSu funciona miento está ba sado e n elsistem a demecanismo tornillo-tuerca. Cuando segira el tambor graduado avanza o retroce de0,5mm. El cue rpo fijo tienedosescalas horizonta les, en la superior es tán ma rcadoslosmilímetros y en la inferior o l smediosmilímetros. El tambor tiene50 divisione s.

Tope móvil

Tornillo de precisión

Tope fijo

Figura 3.11 9.Partes de un

mic rómetro.

La medidaseobtiene al añadir a la lectura dela escala graduadahorizontalmente las centésimas marcadasen el tambor.En los dosejemplos queseexponen cont a inuaci ón sepuedeobse rvar comoen el primero indicala escala horizontal 5 mm y el tambor coincideen la división 0 (5+0=5,0mm), en el segundo aso c indica la escala horizontal 7 mm y el tambor coincide en la división 0,25 (7+0,25 =7,25 mm).

10 0

35

5

5

0

0

5

Medida de 5,00 mm

30 25 20

45 40

15

Figura 3.12 0.Realización de medidas con micrómetro.

154 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

Medida de 7,25 mm

2. Calculamos y repres entam osel bobi nado . Núme ro depolos de la máquina

2p =6

Número de ra nurasdel induci do

K =18

Núme ro dedelgas de l colector

D =36

Condiciones quedeben cum plir estos deva nados

K



p

Núme ro desecciones induci das

18 = =6 (entero) 3

u=

D



K

36 = =2 18

K 18 Y K =  = =3 2p 6

Ancho de bobina

Y p =Y k =3

Paso polar Ancho deecci s ón

Y 1 =Y K · u = 3 · 2 = 6

Paso decolector

Y col =+1 Y 2 =Y 1 – Y col = 6 – 1 =5

Paso a nterior o de ocnexión

Representamos el devanado m i bricado simple progres ivo teniendo ne cuenta que tiene 2 escciones inducidas porbobina, elancho de cci seón esde 6 esccionesy el paso decone xión de 5 cci seones.

1

35 36 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 16 17 1 8

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 3233 34

Figura 3.121. Bobinado imbri cado simple progresi vo para máq uina hexapolar d

e 18 ranuras y 3 6 delgas.

155 UD3

. DEV


TINU

A

Para facilitarnosla tarea a la hora de bobinar, representamos deformasimplificadael bobinado.

1 a r u n a R

1

2

1' 2'

2 a r u n a R

3

34

5a 6

r u n a R

3' 4'

5' 6'

78 4 a r

u 7' 8' n a R

1234

Figura 3.122. Repres ent ación simpli ficada de 2 secc iones induci da s con a ncho de 6 secc iones y pa so de conexión de 5 secciones.

3. Extracc ión ylimpieza del bobinadoantiguo.

a) Come nzamos pordesoldar los e xtremos unidos alas delgas del colector,demanera que que den abiertos ol s espa cios de stinadosa las cone xiones. b) Sacamos las cuña s decierre de als ranuras , procurando noñada r las cha pas del núcleo. c) En la medidadelo pos ible, extraemos algunadelas bobinas del induci do pa ra tomar medidas. d) Limpiamos bien todas las ranuras con objeto dequeno que den restos de cartones aislantes, nibarnices. Antes decoloca r las bobinas tene mos queaislar las ranuras del induci do co n cartón aislante (figura 3.123) para evitar que als espiras toque n las cha pas del núcleo y seproduzca n deri vaciones amasa. Este ca rtón no debesobr epas ar en má s de 4 o 5 mm porlos aldos. Hilo de bramante Tubo aislante Cart ón aislante

Cinta

Figura 3.12 3.Mat eri ales ais lantes empleado

s en bobinad

os.

156 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

4. Col oca ción ycone xiona do de l bobi nado :

a) Toma mosmedidade laguna de las bobi nasque ascamos , para llevar al moldedela bobinadora. b) En el supue sto deno ha ber extr aído ningunabobina, fabricamos con hilo delínea un mo ldecontando con el ancho de bobinao se cción. c) Realizamos con al bobinadora una sección n i duci da, queprobamos aintroduci rla en las ranuras pa ra ver si tienen untamaño apropiado. Proce so deelaboraci ón de bobin as mediante ledesfilador Meyra Esta tic:

Estedesfilador pe rmite desbo binar cua lquier tipo decarreteque no sobrepa selos 16cm dediámetro. Sesitúael carrete en la base(pun to ce ntrador) , sepasael hilo por el ojete de caero situadonela campa na y se baja ésta. Hay quepasar el hilo por la pinzaC (figura3.125) que sirvede contr ol deajustepara loshilosfinos. El ajusteA seemplea para bloca r el hilo ante un paro de la bobi nadora y ra paque sté e ie smpretensomedianteel muelleregul ador. Ot ro mecanismo deregulación de l hilo es el ajuste detens ión progre sivo B. Figura 3.124 .Desfil ad or Meyra Estat ic.

157 UD3

. DEV


TINU

A

Desfilador Meyra Estatic

0,30 a 1,40 B

A C

Figura 3.12 5.Part es del desfil ad or Meyra Es ta tic y colocaci ón d el hil o de b ob inar.

Las bobi nas se van colocando n e el inducido empezando poros l lados cativosqueestán col ocados ne la capainferior. Unavez han sido co locadostodos estosados l activos, seinicia la colocación delos al dosactivosde la capa supe rior, con leúnico objetivo dequeen la disposición detodas las bobinas vayael lado superior en la parte de arriba y el lado inferior en la parte de abajo.

Figura 3.12 6.Colocación de bobinas en el inducido.

158 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

En el instante que ca abamos deintroduci r toda s las seccione s induci das y he mos ce rrado conasl cuñaslas ranuras, realizamos las siguientes comproba ciones: – Comp roba mosel aislamiento entre e scciones induci das y con el núcleo induci do. – Medimosla resistencia detodas las secciones, pa ra ver si hay coincidencia entre ellas. Los ni strume ntos de stinados arealizar estascomprobaciones serán elmedidordel aislamiento (me gger) y el polímetro (ohm ímetro).

Figura 3.12 7.Aparato s de medida. Medidor de

ais lamiento. Polí

metro. Pinza

amperímétri ca.

Medida deresistenci a deaislamiento

La resistenc ia deaislamiento está ne función dela tensión y al corriente defugay sedebeen gran me didaa la imperfección deos l aislantes. Para realizar esta m edición seemplea el megger capaz de umi s nistrar tensión dehasta 1.000 que V, pl aicaremosentre al masa(núcl eo de l induci do) yel circuito eléctrico. Las norma s reco miendan que el valor mínimosea: V =tensión má s elevada de l devanado ne V. P = potencia de

V

 P +1 .000

m áquina n e kW. = resistenc ia deaislamiento con un mí nimode1ΩM . Si todo hasalido corr ectamente proce demosa la cone xión delas bobi nasen las de lgas: – Rellenamosen primer lugar elespacio entre e l colector yl ebobinado con un acrtón con el fin dequeno e s produzca n deri vaciones al asentar las punt as delas bobi nas. Raisl≥

Raisl

159 UD3

. DEV


TINU

A

– Quitamosel esmalte aislante delas puntas delas secciones induci das y las ajustamos bi en a al mues caque ie t ne ca da una de las delgas. – Mediante soldador y staño e cone ctam osestas puntas a la delgacorrespondi ente, teniendo cui dado deno co rtocircuitar las delgas del colector con al soldadura deestaño . – Con lefin deinmovilizar las cone xione s quehemosrealizado, proc edemos al zuncha do co n cinta devidrio o u c erda. Pa rapr teoba ner l ce rte de queno hem osrele aa liza do ngun a deri óln com maos ot raza ve z con leme gger isla mieni nto entre lava s cide gasama y sa le núcleo del inducido. Figura 3.12 8.Conex ión en

delga s.

Equlibramos finalmente todo el inducido colocando masilla sobre los extremos del bobinado como indica la figura 3.129. El equilibrado tiene por objeto que no se produzcan vibraciones ni ruidos cuando está girando el inducido de ntro dela máquina. Sepuede realizar con m áquinas destinadas atal fin o, mediante un soport e, haciéndolo girar manualmente.

Figura 3.129 .Colocaci ón d e la ma silla en ind uci do .

5. Comprobación de las pa rtesmecánic as encarga das de l giro de al máquina y repo sición en su so ca .

Antes deintroduci r el induci do en la máquina ocuando setá ol coca do,es conveniente asegurarsedel estado delos roda mientos. En caso deque es note un movi miento excesivo de l eje respecto ala máquinahay que reemplazarlosmediante la ayudadeun extr actor. El extractor esuna he rramienta que ti ene una s pa tas (2 o 3) enca rgadas deagarrar el rodamiento y, mediante un tornillo quehacepres ión o s breel eje del rotor, eralizar la fuerza suficiente para e xtraerlo de l eje.

160 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

Figura 3.130 .Extracto res de cojinetes.

Figura 3.13 1.Varios mod elos de extra ctores de cojinetes.

6. Pruebaeléctri cadela máquina.

En el instanten eque oncl c uimos el rebobinado de l induci do y he mos comproba do queno ha y derivaciones a masadel bobinado: – Cerramos con al s carcasas la máquinaasegurándonos dequegira sin rozamientosy con ligereza. – Seguidamente hacemos unaúltimacomprobación depruebadeaislamiento entre losbornes decone xión y masa, con lefin dedescartar quesehayarozado pa rte del bobinado de l induci do co n lospolosinduct ores . – Finalizaremosla prueb a eléctricaen el insta nte en queconectemosla máquinaa corriente (sies un m otor) y comprobe mos quela intensidad absorbidacoincidecon al reflejadaen la placadecaracterí sticas. El instrume nto utilizado pa ra este ca so e s la pinza mpe a rimétrica, que le l vadispue sta una mordazaque no ha ce necesaria la interrupción delosconductor es dealimentación pa ra comprobar la intensidad. 161 UD3

. DEV


TINU

A

Ide as clave UD 3

DEVANADOS DE CORRIENTE CONTINUA

MÁQUINAS ROTATIVAS DE CORRIENTE CONTINUA CONSTITUCIÓN

REBOBINADO

CIRCUITOINDUCTOR

INDUCIDO

Número de po los Bobinados del inducido Conexión Clasificación

Bobinados imbricados Simples

Clasificación

Clasificación

Múltiples

Bobinados ondulados Series

Conexión

Series pa ralelas

162 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

Ac t ividad es UD 3 Evalúa t us conocimient os

Seña la la res pues ta cor rec ta en cada una de las pregunta

s siguientes .

1 El devana do nduct i or esel que: A • Genera e nergía.

C • También es cono cido como rotor.

B • Produce el campo magnéticopara quefuncione

D • Está for mado porimanes permanentes se a cual

la máquina.

sea su pot encia.

2 Las pa rtes encarga dasde reduci r la producci ón de chi spo rreteo n e elcolectorsellaman: A • Cojineteso rodamientos .

C • Dependedel núme ro desecciones induci das.

B • No ha y ningunaparte encargadadereduci r este

D • Polosauxiliares o de conmutación.

chisporreteo.

3 Sepodrí a decir que un bobi nadoes imbr icadoprogres ivo cuando: A • Vamos saltando de las ranuras impa res alas pa res. C • Al construir las bobinas se alojan una s dentro de B • Al ir avanza ndo por el induc ido o l hacemosen

sentido contrario al delas agujas de l reloj.

otras. D • Al ir avanza ndo p or el induc ido ol hacemosen el mismo sentido quelas agujas de l reloj.

4 La misión qu e tienen as l escobil las en las máquinasde co rriente conti nua s: e A • Proporciona r la suficientefuerzaelectrom otriz.

C • Los m otores de corriente continuano utilizan

B • Reducir la potenciadel motor .

D • Cone ctar el induc ido con e l exterior dela máquina.

escobillas.

5 Sepodrí a de cir que un bobi nadoseondul ado regre sivo cuando: A • Al ir avanza ndo o pr el induc ido ol hacemosen el

C • Las conexione s delosprincipiosy finales en las del-

mismo sentido quelas agujas de l reloj. B • Las cone xiones delosprincipiosy finales en las delgasno secruzan.

gassecruzan. D • Dependedel tipo debobinado induc tor dela máquina.

6 La ca racterí stica m ás de sta cable de un bobi nadoimbri cadomúltiple es: A • El empleo en má quinas degran pote ncia, tensión

C • El empleo en má quinas demedianapote ncia, tenreduci day gra n intensidad decorr iente. sión leevaday pe queña intensidad decorr iente. B • Es ne cesario completar unavuelta a la armadura D • Las bobi nas están com puestaspormás decinco del induci do pa ra re correrlo. seccione s induci das. 163 UD3

. DEV


TINU

A

Actividades de enseñanza-aprendizaje 1. Representa las cone xiones para el devanado nduct i or de unamáquina de capolar.

Figura 3.132 .

2. Realiza el cálculo y la representación rectangular para un bobinado imbricado simple progresivo de

una m áquina te trapolar con nduci i do de20 ranuras y co lectorde20 de lgas. Representa las escobillas (en el devanado están di spue stascone xiones equipotenciales de1ªclase). 3. Calcula y dibuja el esquema de un bobinado imbricado doble sin cruzar, para inducido de 36 ranu-

ras y co n colectorde36 de lgas. El bobinado induct or esde4 polos y leva l cone xiones de1ªclase. 4. Repres enta el esque ma simplificado de l siguiente devanadoK =8, ( D =16, 2p =2).

1234

5

13 14 15 16 1

2

6

3 4

5

7

6

8

7

8

9 1 0 11 12 13

Figura 3.13 3.

5. Calcula y dibuja el bobinado ondulado simple regresivo de una máquina tetrapolar, con un indu-

cido de21 ranuras y cuyo col ector disponede 21 de lgas (ancho debobina acortado). 6. Dibuj a el esque made inducido co n devanado ondul ado serie de regresi deun gene deorr cde ien-25 delgas. El devanate continua de 4 lpolos inductores, con inducido 13voranuras y rador colector

do tiene una ecci s ón mue rta. 7. Calcula y repres enta el bobinado ondul ado se rie paralelo doble para inducido de28 ranuras y co lec-

tor de 28 delgas. El devanado inductor es de 4 polos. (El ancho debobina está caortado y di sponede cone xiones equipotenciales de2ªclase). 164 BLOQUE II

. MÁQUINAS DE CORR

IENTE CONTINUA

Activid ade s prác ticas 1. Mediante el empleo de un polímetro, comprueba la continuidad del devanado inductor e inducido

de un motor de corriente continua.

Figura 3.134 .

2. Loca lizaen la placadecaracterísticas deun mo tor de orr c iente continualosvaloresdetensión, pot en-

cia, intensidad y tipo demotor se gún al placadebornasdecone xión.

Pla cad eb o rna s.

Má q uinad eCCind e p e nd ie nt e .

Má q uina d e CCshunt .

Má q uina d e CCunive rsa l.

Figura 3.13 5.

3. Elabora una memoria técnica, en la queseanote leproceso e sguido pa ra rebobinar el induci do deun

motor decorriente continuade8 ranuras y 16 de lgas, quellevaalojado un bo binado m i bricado simple progresivo que funciona bajo la influencia de 2 polos inductores. Adjunta: cálculos, representación,listado de materiales, herramientas empleadas, proceso detrabajo, presupue sto ec onóm ico, etc. 165 UD3

. DEV


TINU

A

LA97712781.pdf

Recommend Documents