DEVANADOS DE A.C Máquinas Eléctricas Rotativas II – Luis Carlos Castro 2010 1 Devanado Unidad II Central Hidroeléctrica SALVAJINA Grupo de Investigación CONVERGIA
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Devanado Unidad II Central HidroeléctricaSALVAJINA
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Generalidades sobre los devanados de A.C
Clasificación de los devanados de acuerdo al método de fabricación•Devanados de bobinas aleatorias•Devanados de bobinas preformadas•Devanados de barras tipo Roebel
Clasificación de los devanados de acuerdo con la utilización de la ranura•Devanados de doble capa•Devanados de una capa
Reglas de Construcción de Devanados•Serie numérica de Kostenko•Matriz geométrica del devanado
Contenido
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3 Generalidades sobre los devanados de A.C
Los devanados son una de las partesmás importantes de las máquinasrotativas y los que demandas mayoresrecursos tecnológicos, desarrollo einvestigación, mantenimiento continuo yespecializado.
Aproximadamente el 66% de las fallasque ocurren en las máquinas eléctricasse deben a los devanados del estator,del rotor y a problemas con losrodamientos, siendo las fallas en losdevanados del estator las másfrecuentes.
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4 Generalidades sobre los devanados de A.C
Esquema eléctrico de un devanado trifásico
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5 Generalidades sobre los devanados de A.C
Cabeza debobina
Parte de labobina insertadan la ranura
Terminalesde salida
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6 Clasificación de los devanados de A.C
Devanados de Bobinas Aleatorias/Random-Wound winding
Este tipo de devanados están formados por bobinas de varias espiraslas cuales se forman en el estator.
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7 Clasificación de los devanados de A.C
Devanados de Bobinas Preformadas /Form-Wound winding
Son bobinas formadas antes de ser insertadas en el estator.Generalmente cada bobina está formada por varias espiras.Debido a que su fabricación es costosa se restringe su uso paramáquinas con voltaje >1000VLa cabeza de bobina genera dos planos en el cual cada lado debobina esté en un solo plano.
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8 Clasificación de los devanados de A.C
Devanados de Bobinas Aleatorias/Random-Wound winding
Las espiras se forman con alambre magnético esmaltado redondo.Cada espira se forma de a una a la vez y de forma aleatoria en laranura por lo que la primera espira puede ser adyacente a la última.Esta condición restringe su uso para pequeños motores <1000V
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9 Clasificación de los devanados de A.C
Devanados de Bobinas Preformadas /Form-Wound winding
También se conocen comodevanados imbricados oLap winding.
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10 Clasificación de los devanados de A.C
Devanados de Barras Tipo Roebel
Este tipo de devanados son empleados en máquinas de gran potencia(50MVA) y de alto voltaje.Cuanto mayor es la potencia de la máquina, mayor es el volumen delas bobinas y por lo tanto se hace cada vez más difícil manipularlas.
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11 Clasificación de los devanados de A.C
Devanados de Barras Tipo Roebel
Este tipo de bobinas solo tienen una sola espira compuesta por varios“strands”. Cada bobina esta formada por dos mitades que se insertanindividualmente en las ranuras y luego se unen las cabezas de bobinamediante procesos especializados de soldadura.
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12 Clasificación de los devanados de A.C
Devanados de Doble Capa
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13 Clasificación de los devanados de A.C
Devanados de Una Capa
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14 Reglas de Construcción de Devanados
Serie numérica del devanado (Kostenko)
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15 Reglas de Construcción de Devanados
Serie numérica del devanado, Kostenko
1. Entre los datos del devanado (Z, m, 2P, Y)
2. Determine la factibilidad del devanado
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mtZ
pZDCMt ,..
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16 Reglas de Construcción de Devanados
3. Calcula el número de bobinas por polo y fase
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cba
mpZq
24. Calculo el paso de bobina Y
5. Calcula la serie numérica de acuerdo a q:De cada c grupos de bobinas b tienen a+1 bobinas y c-b tienen abobinas
6. Con la serie numérica haga grupos de m dígitos que representancada polo magnético de la máquina
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17 Reglas de Construcción de Devanados
7. Tome el primer dígito del primer grupo de m dígitos y ubique en
el estator tantas bobinas seguidas como lo indique dicho dígito
8. Repita el paso 7 para el primer dígito del segundo grupo de m
dígitos
9. Repita el paso 8 hasta llegar al último grupo de m dígitos
10. Repita los pasos 7, 8 y 9 pero esta vez comenzando por el
segundo dígito de cada grupo de m dígitos.
11. Repita el paso 10 hasta llegar al dígito m del grupo de m dígitos
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18 Reglas de Construcción de Devanados
12. Si se trata de un devanado imbricado conecte finales con finales y
principios con principios de cada grupo de bobina
13. Si se trata de un devanado ondulado conecte principios con
finales primero conectando todos los grupos que forman un polo
norte y luego todos los polos que forman un polo sur. Luego se
tendrán dos grupos de bobinas: los nortes y los sures. Conecte
estos dos grupos final con principio
14. Considerando un desplazamiento de 360/m determine los
terminales de entrada y salida de cada fase que tengan este
desplazamientoGrupo de Investigación
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19 Reglas de Construcción de Devanados
12. Si se trata de un devanado imbricado conecte finales con finales y
principios con principios de cada grupo de bobina
13. Si se trata de un devanado ondulado conecte principios con
finales primero conectando todos los grupos que forman un polo
norte y luego todos los polos que forman un polo sur. Luego se
tendrán dos grupos de bobinas: los nortes y los sures. Conecte
estos dos grupos final con principio
14. Considerando un desplazamiento de 360/m determine los
terminales de entrada y salida de cada fase que tengan este
desplazamientoGrupo de Investigación
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20 Reglas de Construcción de Devanados
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EJEMPLOConstruya un devanado trifásico tipo imbricado de doble capa con los siguientes
datos: 24 ranuras, 4 polos y un paso polar equivalente a 6 ranuras
Se determina la factibilidad del devanado
412
23227
**
q
913
271227
*
,MCDt
Se calcula el número de bobinas por polo y fase
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Se calcula el paso del devanado
222223232322 |||
6YSe calcula la serie numérica
Cada grupo de m=3dígitos forma un poloCada dígito indica el
número de bobinasde una fase debajode cada polo
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22 Reglas de Construcción de Devanados
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222223232322 |||
Distribución geométrica de las bobinas en el estator
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23 Reglas de Construcción de Devanados
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222223232322 ||| 222223232322 |||
Distribución geométrica de las bobinas en el estator
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24 Reglas de Construcción de Devanados
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222223232322 |||
Distribución geométrica de las bobinas en el estator
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25 Reglas de Construcción de Devanados
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Distribución geométrica de las bobinas en el estator
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26 Reglas de Construcción de Devanados
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222223232322 |||
Conexión entre grupos de bobinas
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27 Reglas de Construcción de Devanados
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Ubicación de las otras fases de acuerdo con su desplazamientoeléctrico
Zpelec
360
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Matriz geométrica del devanado
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30 Reglas de Construcción de Devanados
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Matriz geométrica del devanado
•Ideal para devanados tipo ondulados•Su algoritmo se prefiere en la implementación por medio deprogramas computacionales•Proporciona mayor información que la serie numérica deKostenko•También puede ser aplicado para la construcción de devanadoimbricados
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Matriz geométrica del devanado
dNq
Se trata de construir una matriz que contenga tantas columnasprincipales como fases y tantas filas como polos tenga el devanado.Cada columna principal está divida en N columnas secundarias.
Construyamos la matriz geométrica del devanado para el ejemploanterior y formemos un devanado tipo ondulado
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Matriz geométrica del devanado
A C B
N 1 2 3 4 5 6 7
S 8 9 10 11 12 13 14
N 15 16 17 18 19 20 21
S 22 23 24 25 26 27
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