Máquinas Eléctricas REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPDULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA DE CABIMAS EDO. ZULIA - CABIMAS PNF ELECTRICIDAD CONSTRUCCIÓN Y DEVANADO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS INTEGRANTES GUIDO COPA CONDORI P_6890434 JUAN CARLOS KUNO P_8295179 SECCIÓN: 02 DOCENTE: ING. ADOLBERTO MELEÁN
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CONSTRUCCIÓN Y DEVANADO DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS
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Máquinas Eléctricas
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPDULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA
INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA DE CABIMASEDO. ZULIA - CABIMAS
PNF ELECTRICIDAD
CONSTRUCCIÓN Y DEVANADO DE
MÁQUINAS ELÉCTRICAS
INTEGRANTES
GUIDO COPA CONDORI P_6890434JUAN CARLOS KUNO P_8295179
SECCIÓN: 02
DOCENTE: ING. ADOLBERTO MELEÁN
Cabimas, Noviembre de 2012
Máquinas Eléctricas
CONTENIDO
Introducción
Construcción y devanado de las máquinas eléctricas:
- Devanado imbricado.
- Devanado ondulado.
- Devanados del inducido de la máquina sincrónica de c.a.
- Devanados de media bobina y de bobina completa.
- Devanados de cuerdas o de paso fraccional.
- Factor de distribución o de zona, devanados distribuidos.
- Efecto del paso fraccional y de la distribución de las bobinas sobre la forma de la
onda.
- F.m.m. producida por los devanados.
Conclusión
Máquinas Eléctricas
INTRODUCCIÓN
La construcción de los devanados de una maquina eléctrica es imprescindible en
la actualidad, porque gracias a estudios realizado en el siglo pasado hoy en día
podemos ver como se aprovecha todas las energías producidas, una maquinas
eléctrica según su construcción puede transformar una energía ya sea en eléctrica
o mecánica, según el requerimiento.
En este caso particular trataremos con profundidad los diferente tipos de
devanados de una maquina eléctrica, las diferencias entre los devanados y
cuando se aplican cada una de ellas, a pesar que la construcción de los
devanados tienen una particularidad similar entre los devanados, la única
diferencia que hay, para calcular la FEM promedio entre las escobillas, se debe
determinar el numero a de trayectorias para los devanados imbricados u
ondulados mediante las relaciones sencillas:
Para un devanado imbricado, a=mP
Para un devanado ondulado, a=2m
Esa será diferencia en cada uno de los devanados el numero de trayectorias en
paralelo en la armadura, la multiplicidad de armadura y finalmente el numero de
polos.
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CONSTRUCCIÓN Y DEVANADO DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS
- DEVANADO IMBRICADO.
Los devanados que se construyen con dos o mas ramas en paralelo, formando
bucles, haciendo los pasos elementales en distinto sentido, se denominan
imbricados o tipo paralelo. Se utilizan en maquinas que trabajan en tensiones no
muy grandes, y sobre todo, cuando la intensidad de corriente es importante,
puesto que se puede dividir en varias ramas, conectadas en paralelo dentro de la
armadura.
La característica sobresaliente de estos bobinados es que el número de ramas en
paralelo es igual al número de polos. Expresando lo dicho mediante una condición
matemática, y llamando:
p= Numero de polos
a=Número de ranuras en paralelo del bobinado se tiene:
a=p
De lo que antecede, resulta que el número de escobillas debe ser igual al número
de polos, puesto que cada rama del devanado necesita dos escobillas, una para la
entrada y la otra para la salida de corriente.
Así, por ejemplo, una maquina bipolar tendrá ramas en paralelo y dos escobillas;
una maquina tetrapolar tendrá cuatro escobillas y cuatro ramas en paralelo en el
bobinado, etc.
Para calcular los pasos, a fin de efectuar el trazo del bobinado, se deben
considerar algunas características, que son invariables para cada maquina,
haremos uso para ello, de la terminología más común, que es:
N=número de ranuras del inducido o rotor.
Z=Número de lados de bobina que forman un haz de conductores activos,
con lo que el número de bobinas será igual a la mitad del número de lados de las
maquinas.
K=Número de delgas del colector o conmutador
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Y1=Primer paso elemental, en avance, contado como cantidad de lados de
bobina.
Y2=Segundo paso elemental, en retroceso, contado como cantidad de
lados de la bobina.
Y=Paso resultante, contado como lados de bobina entre comienzo y fin de
un bucle del devanado.
Para devanados imbricados, hemos visto que:
Y=y1 – y2
Yn= Paso de ranuras, es decir, cantidad de ranuras de inducido entre un
lado de bobina y el otro que se considere.
Yk=Paso de colector, o cantidad de delgadas entre una conexión
subsiguiente.
P y a= Número de polos y de ramas en paralelo, respectivamente, tal como
se dijo mas arriba, y que son iguales entre si para bobinados imbricados.
Habrá que considerar además, si el número de ranura del rotor es divisible o no
por el número de polos de la maquina, pues se producirán algunas diferencias en
el trazado, en caso que no lo fuera.
Para encontrar el sentido de corriente en los conductores activos, se aplicara en
cada caso la regla de la mano derecha, en los generadores y para hallar el sentido
de giro, la regla de la mano izquierda, en los motores.
Convencionalmente, convencionalmente supondremos y los diagramas
desarrollados que las masas polares están encima del dibujo, a fin de fijar el
sentido de la línea de que serán entrantes al papel para los conos norte, y saliente
para los un. Los puntos de corriente indicados corresponden a generadores y si se
trata de motores, se consideran contrarios a los dibujos, pues si un generador
debe trabajar como motor y si desea conservar el sentido de la circulación de la
corriente en el inducido, girará en sentido contrario, conservando el sentido de
giro, se deberá invertir las brechas del dibujo. Entendemos con esto, que igual
polaridad en extremos de conductores corresponde a igual sentido de circulación
de corriente en los conductores del rotor puesto que si nos referimos a los bornes
deberá ser, en cambio del signo es automático, puesto que la corriente sala del
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borne positivo de las de para entrar por la escobilla positiva del motor, con lo que,
sin invertir ninguna conexión, por ser regeneradora motor se realiza sin
inconveniente.
Porque en el trazo del devanado hay una inversión de sentidos, que el
funcionamiento de la máquina se produce automáticamente, pero que se debe
tener en cuenta al diseñar el bobinado.
Los pasos descritos anteriormente pueden ser calculados en función de
cantidades conocidas para cualquier máquina, si se trata de realizar un devanado
imbricado o paralelo:
y 1=Z ±bp
Este es paso en avance, y la expresión, Z es el número de lados de la bobina,
doble del número de bobinas. En devanados de doble capa, que son más
comunes, el número de bobinas es igual al número de ranuras del rotor, del modo
que Z será:
Z=N*2
es decir, igual al doble del número de ranuras del inducido.
Siguiendo con la fórmula anterior, p es el número de polos, y b, un número
cualquiera, que se sumara os estará hasta obtener que el paso elemental resulte
un número impar. Se elegirá el número b lo menor posible.
Así por ejemplo, si el número de salones 48, con lo que el número de lados de
bobinas, Z, será 96, y la máquina tetrapolar (p=4), se debe elegir b=4, porque el
número debe ser divisible por el denominador para dar un número entero, y
además, impar.
Se tiene:
y 1=96±44
+ 1004
=25
Que es impar y entero como se quería, viéndose que se necesitaba sumar al
número 4.
También se hubiera podido restar 4, puesto que:
y 1=96−44
+ 924
=23
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También número entero hay impar. Si se hubiera sumado 2, no se hubiera
obtenido un número entero como resultado, de modo que el número mínimo a
sumar (o a estar) es 4.
El paso elemental desde el proceso se calcula teniendo como base que las resta
de los dos pasos elementales se debe dar el paso resultante, es decir que:
Y=y1 – y2=2
es decir, si entre el paso de avance y el desde proceso debe haber una diferencia
de dos lados de bobina, luego el paso desde proceso debe ser igual al del avance,
destacándose 2, es decir:
y2=y1 – 2
en el ejemplo anterior, en que se tenía un paso elemental de 25, el paso desde
proceso será:
y2=25 – 2=23
la práctica aconseja la utilización del paso corto para economizar conductores de
modo que generalmente se adoptara la solución consistente en los estar el
número b en lugar de sumarlo, en la forma general que da el primer paso en
avance.
Pasos de ranura
La tendencia moderna es utilizar los pasos de la norma para el trazado del
bobinado. La razón está en la mayor comunidad de su ejemplo, pues es más fácil
contar las ramas de los lados de bobina para calcular los pasos de la nueva debe
tenerse en cuenta que ellos serán o más próximo posible al paso polar, para que
la f.e.m. Inducir en el bobinado sea máximo. Recordemos que el paso polar era:
Paso polar= Np
De modo que el paso de la norma se calculará restando (o sumando) a N una
cantidad pequeña como para que el resultado de un número entero,
preferiblemente impar aunque no es indispensable. La fórmula para calcular el
primer paso de la nueva en avance es:
yn=N−bp
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siendo N el número de ranuras del rotor y p el número de polos. La cantidad b
será la menor posible para que yn resulte número entero.
El paso de la ranura en retroceso se calcula sabiendo que el resultante en
devanado imbricado debe valer 1, puesto que el fin de una bobina debe unirse al
comienzo de la siguiente que esta en la ranura contigua al primer lado
considerado. Luego, el paso vale:
y´n=yn – 1
para el inducido de 48 ranuras y 4 polos que se que se propuso como ejemplos
resultan los siguientes pasos de ranura:
yn=48−04
=12
y´n=12 – 1=11
notándose que no ha sido necesario restarle nada que el paso resulta un número
entero. Esto sucede siempre que el número de ranuras es divisible por el de polos.
Paso de colector
Es, como se dijo el número de delgas que medía entre la conexión de una bobina
y la conexión de la próxima que decide eléctricamente en el devanado. Para
bobinados imbricados o paralelos, el paso de colector vale:
yk=+1
significando el doble signo de la conexión de la bobina siguiente puede quedar
hacia adelante, en el sentido que sigue el bobinado, hacia atrás. En el primer
caso, el bobinado de tipo común, y el segundo, de tipo cruzado.
Posición de escobillas
Las escobillas, en las máquinas con imbricado, se colocan en número igual al de
polos y en posición que coincide próximamente con el eje mismo de las masas
polares. En una máquina bipolar, se colocarán dos escobillas diametralmente
opuestas; en una tetrapolar, cuatro estudios formando ángulo de 90° entre sí, y así
siguiendo.
Lo sentido de corriente a los conductores del inducido deben ser tales, con
respecto a la posición que se fije para las escobillas, que los lados de bobina que
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concurran a las delga del colector en que se apoya en ese instante la escobillas,
tengan sentidos convergentes de corriente, o divergentes, según la polaridad de
que se trate.
Así, para la escobilla positiva, en los generadores, se tendrá que las corrientes en
los dos lados de bobina que concurren a la delga en que se apoya aquella, deben
ser convergentes, a efectos a que no se produzca anulación de la corriente
inducida.
Esto es tan importante, que conviene verificar siempre la posición fijada para las
escobillas es correcto, para lo que se marcarán los sentidos de corriente en todos
conductores, y se comprobará si convergen los mismos sobre la escobilla positiva
y divergen de la negativa.
EJEMPLO DE BOBINA DE IMBRICADO PARA MÁQUINA DE DOS POLOS
Se trata de un ejemplo de devanado paralelo, de dos capas, para un motor o
generador bipolar. Los datos son fijados arbitrariamente, pero puede extenderse
en el caso a otro ejemplo de distinta cantidad de bobinas, pues se aplicarán las
fórmulas generales.
Los datos son:
Número de polos, p, y de ramas en paralelo de devanado, a 2
Número de ranuras del inducido o rotor (N)…………………………..16
Número de delgas del colector o conmutador (K)……………………16
Número de lados de bobina por ranura, por ser un devanado común, tipo doble
capa…………………………………………………………………………2
Número de bobinas a ejecutar, igual número de ranuras del inducido, por la misma