MAQUINAS ELECTRICAS ROTATIVAS ML 244Gregorio Aguilar Robles26 de mayo de 2014Bobinados en Mquinas Elctricas de Corriente Continua

BOBINADOS O ARROLLAMIENTOS EN INDUCIDOS DE MQUINAS DE CORRIENTE CONTINUA

Los arrollamientos ms utilizados son el Imbricado y el Ondulado.

Para que el colector pueda cumplir con su finalidad, el arrollamiento de un inducido de una mquina DC, debe ser del tipo CERRADO; es decir, si partiendo de un punto cualquiera se sigue el arrollamiento a travs de todas sus espiras, se llega de nuevo al punto de partida. Existen conexiones a intervalos regulares que van desde los puntos de un lado del arrollamiento hasta el colector.Arrollamientos en Inducidos de Mquinas DC

La Fuerza Electromotriz (FEM) inducida en una bobina es mayor cuando el ancho de bobina es igual al paso polar (arrollamiento diametral o de paso entero). Por esta razn, el ancho de bobina siempre se hace casi igual o exactamente igual al paso polar. Adems, todos los elementos del devanado deben conectarse entre s de manera que las fuerzas electromotrices, en cada camino del inducido, se sumen. Esto se consigue conectando la salida de una espira y la entrada de la siguiente espira bajo los polos de distinta polaridad. Si esto no se hace as, las FEM de las dos espiras consecutivas no se sumarn.Arrollamientos en Inducidos de Mquinas DC

Disposicin de una BobinaCabeza posteriorLados activosCabeza anteriorExtremos de la bobina

Rotor o Inducido de una Mquina DCBobinado en anillo.- Es aquel en el cual las espiras son arrolladas sobre el anillo que constituye la armadura del inducido. Las bobinas solo poseen un lado activo, que es el que se encuentra en el lado exterior y es paralelo al eje de rotacin, ya que nicamente ste corta lneas de fuerza al girar la armadura

Rotor o Inducido de una Mquina DCBobinado en tambor.- Es aquel en el que los dos lados activos de cada bobina estn colocados en la superficie exterior de la armadura. De esta forma, cada espira dispone de dos conductores activos.

Cul de los bobinados se usa actualmente?Actualmente, los bobinados en anillo estn totalmente abandonados, siendo los nicos empleados los bobinados en tambor por poseer las siguientes ventajas:

Conducen a una mayor economa de cobre, derivada del hecho de que los bobinados en tambor disponen de dos conductores activos por espira contra uno solo en los bobinados en anillo. La menor cantidad de cobre trae como consecuencia que los bobinados en tambor tengan menos resistencia y, por consiguiente, menos prdidas elctricas y menor calentamiento, as como mejor rendimiento.

Las bobinas del bobinado en tambor pueden ser preparadas previamente sobre un molde adecuado, dndoles la forma conveniente, incluso haciendo uso de mquinas automticas.

El proceso de fabricacin, representa una importante reduccin de la mano de obra a emplear con el consiguiente abaratamiento del proceso.

Bobinados Abiertos y CerradosBobinados abiertos: Son aquellos en los cuales el conjunto de las bobinas presenta dos o ms extremos libres que se llevan a la placa de bornas o al colector de anillos. Es el bobinado tpico de las mquinas de corriente alterna, en las que existe una o ms fases, cada una de las cuales tienen un principio y un final libres.

Bobinados cerrados: Son aquellos en los cuales el conjunto de las bobinas forman uno o ms circuitos cerrados. Es el bobinado tpico de las mquinas de corriente continua, en las que para su funcionamiento, se precisa colocar un colector de delgas sobre las que frotan las escobillas y entre las cuales debe existir siempre continuidad en el bobinado.

Condiciones de los Bobinados de las Mquinas DCLos bobinados modernos de mquinas DC son todos de tambor y en dos capas por ranura. Las condiciones generales que deben cumplir son las siguientes:

a) Deben ser cerrados. Como quiera que las escobillas se apoyan sucesivamente sobre delgas diferentes, es necesario que el bobinado sea cerrado, para que siempre exista continuidad.

b) Las f.e.ms. totales generadas en los distintos circuitos paralelos deben ser iguales.

c) Las resistencias interiores de los distintos circuitos paralelos deben ser iguales.

Qu se debe hacer para que se cumplan las condiciones generales de los bobinados de las mquinas DC?Para que se cumplan exactamente las condiciones b) y c), es preciso que dichas ramas dispongan de igual nmero de espiras y que stas tengan igual longitud de conductor.

Para que as sea, es preciso:

Que todas las ramas en paralelo tengan el mismo nmero de lados activos de bobinas.

Que todas las bobinas tengan el mismo nmero de secciones inducidas.

Que todas las secciones inducidas tengan el mismo nmero de espiras.

Que todas las bobinas sean ejecutadas sobre el mismo modelo de molde.

Secciones InducidasRecibe este nombre el conjunto de espiras comprendidas entre dos delgas del colector que se encuentran sucesivamente recorriendo el bobinado.

La seccin inducida puede estar formada por una sola espira o de varias en serie, pero nicamente dispone de dos extremos libres los cuales se conectan a las dos delgas, entre las cuales est comprendida.

Secciones InducidasEn los bobinados de tambor, cada seccin inducida comprende dos haces activos; uno, colocado en la capa superior de una ranura, y el otro, situado en la capa inferior de la otra ranura que le corresponde.

Nmero de Secciones InducidasEn un bobinado de dos capas por ranura, el nmero de bobinas B es igual al nmero de ranuras K.Designando por U al nmero de secciones inducidas que constituye una bobina, el nmero total de secciones inducidas S del bobinado ser igual al producto del nmero de bobinas por el de secciones inducidas de cada bobina, esto es:Por otra parte, el nmero de delgas del colector debe ser igual al nmero total de secciones inducidas:

Bobinas de Inducido de Mquinas DC y su disposicin en las ranurasCon una seccin inducida.Con dos secciones inducidas.Con tres secciones inducidas.

Bobinado Imbricado en Mquinas DC

Bobinados Imbricados SimplesSe dice que un bobinado imbricado es simple, cuando las secciones inducidas, directamente unidas entre s, son consecutivas sobre la periferia de la armadura. As el final de la seccin 1 queda unido al principio de la seccin 2. En consecuencia, el paso de colector en un bobinado imbricado simple es igual a la unidad.

En estos bobinados, el paso de colector (Ycol) es igual a la diferencia de los pasos parciales , Paso Posterior (YP) y Paso Anterior (Ya).Ycol = YP - Ya

Bobinado Imbricado Simple

Tipos de Bobinados Imbricado SimpleLos bobinados imbricados simples pueden ser:

Cruzados. Cuando el paso de conexin tiene un valor mayor que el ancho de seccin. En esta clase de bobinado se avanza en el esquema hacia la izquierda. Por eso, a este bobinado se le llama regresivo.

Sin cruzar. Cuando el paso de conexin tiene un valor inferior al ancho de seccin, por lo que el bobinado avanza en el esquema hacia la derecha. Por eso, tambin recibe el nombre de progresivo.

Tipos de Bobinados Imbricado SimpleYPYPYaYaCruzadoSin cruzar

Tipos de Bobinados Imbricado Simple

Resumiendo:

Si es progresivo Ya < YP y en consecuencia:

Ycol = +1

Si es regresivo Ya > YP y en consecuencia:

Ycol = -1

Si en la frmula sustituimos el paso de colector por su valores posibles +1 y -1, resulta:

Ycol = 1

Frmula general de los bobinados imbricados simples, en la cual se toma +1 cuando se desee que sea progresivo o sin cruzar y -1 cuando, por el contrario, deseemos un bobinado regresivo o cruzado.

Influencia de la forma de bobinado en la Polaridad de las Escobillas

La forma del bobinado adoptado (cruzado o sin cruzar) no influye el valor de la f.e.m. generada en el mismo y tampoco en las condiciones referentes a la conmutacin. La nica diferencia resultante, de que el bobinado sea cruzado o sin cruzar, consiste en la inversin de la polaridad de las escobillas si se mantiene igual el sentido de giro del rotor. Por consiguiente, se invierte la corriente en el bobinado y, si no se corrigen las conexiones de las bobinas polares de excitacin, podra descebarse la mquina. Por esta razn, al deshacer un bobinado defectuoso, ha de anotarse, entre otros datos, la forma del bobinado, ya que si as no se hiciera quedaramos expuestos a desagradables consecuencias.

Unidades de los Pasos Posterior (YP), Anterior (Ya) y de un Devanado (Y)

Y, YP y Ya, pueden expresarse en varias formas. Pueden expresarse en cualquier dimensin lineal medida en la superficie del inducido o en pasos de ranura o en grados o en delgas de colector (pasos del colector).

En nuestro caso, usaremos:

Delgas del Colector

Consideraciones para realizar un Bobinado Imbricado Simple de Doble Capa

Para el caso de un bobinado imbricado simple sin cruzar, el cual es el ms utilizado, se tendr que:

Y = 1

Nmero de delgas del colector = Nmero de bobinas = Nmero de ranuras = K

YP = K/P

P = Nmero de polos

Consideraciones para realizar un Bobinado Imbricado Simple de Doble Capa Capa simpleCapa doble

Ejemplo de Aplicacin