Doble Capa

7/25/2019 Doble Capa

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NIVERSIDAD DE CANTABRIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERAELCTRICA Y ENERGTICA

CONSTITUCIN DE LASMQUINAS ELCTRICAS

Miguel Angel Rodrguez Pozuet

Do!tor Ingeniero Indu"tril


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A#RE$IATURAS UTILI%ADAS

A.T. Alta tensin

B.T. Baja tensin

c.a. Corriente alternac.c. Corriente continua ( = corriente directa)

f.e.m. Fuerza electromotriz

f.m.m. Fuerza magnetomotriz

r.p.m. Revoluciones por minuto

!"!# $iguel Angel Rodr%guez &ozueta

'niversidad de Cantaria (spa*a) +epartamento

de ,ngenier%a l-ctrica nerg-tica

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condicin inexcusable de citar su autor y su carcter gratuito.

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&NDICE

CONSTITUCIN DE LAS MQUINAS ELCTRICAS,ntroduccin ////.////...//.//.///.///////////. "

Constitucin general de una m01uina el-ctrica rotativa /////.../////. "

stator rotor. ntre2ierro ////......./...//////////..... "

Circuitos magn-tico el-ctrico /./.././...//////////..... 3

Colectores ////////..///.../...///....//////..... 4

Configuraciones 0sicas ////..//////////..//.//.. 5

&aso polar. 6ngulos el-ctricos o magn-ticos //.../////////./.// 5

+evanados ///////../////..///////////////. 7

+efinicin clasificacin ////......./..././..////...///..... 7

+evanados de tamor. +efiniciones ///..////////..//..... "

Representacin de devanados /////../////////.././.. "8

+evanados de corriente alterna //.../////////.//.././.. "4

+enominacin de los e9tremos de las fases /..///....../// "4

:rupos polares ///....///////////////../ ";

+evanados enteros fraccionarios //.............................../// "5

Tipos de oinado de corriente alterna /...///............./// "i es preciso se coloca un !ole!toren el eje. 'n colector es un elemento 1uepermite conectar el-ctricamente el devanado del rotor con un circuito e9terior.

Adem0s# en el rotor tami-n se suelen colocar dispositivos de re!rigeracin#tales como@ ventiladores# aletas# canales de ventilacin# etc.

l estator de una m01uina tiene un nDcleo magn-tico# ien cil%ndrico o ien de polossalientes# sore el 1ue se oina el devanado correspondiente. >u parte

"


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CONSTITUCIN DE LAS MQUINAS ELCTRICAS

e9terior est0 rodeada por una !ulto !r!"1ue actDa como envolvente de lam01uina la protege del medio e9terior. ?a culata normalmente est0 faricadacon 2ierro fundido tiene forma cil%ndrica u octogonal. n ocasiones tienealetas de refrigeracin longitudinales o# m0s raramente# radiales 1ue facilitan laevacuacin de calor.

n la carcasa se coloca la caa de bornesdonde se realizan las cone9ionesel-ctricas de la m01uina con el e9terior.

?a culata dispone de los dispositivos de fijacin de la m01uina@ patas#ridas# etc. A sus lados se colocan las tapas1ue cierran el motor 1ue poseen un2ueco en su centro donde se alojan los coinetes o rodamientossore los 1uedescansa el eje del rotor 1ue minimizan el rozamiento entre -ste las tapas dela carcasa.

,

-,

"ig. #: $onstitucin de m%uinas elctricas rotativas:a& $onstitucin de una m%uina de induccin de aula de ardilla.b& $onstitucin de una m%uina s'ncrona ("uente: )El !enmeno

electromagntico* de +os ntonio de -urrutxaga ui&.


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,

-, !,

"ig. 0: $arcasa, estator y rotor de un motor as'ncrono.("uente: evista 11, n2 3, #445&.

Cir!uito" .gn/ti!o ( el/!tri!o

, -,

!, d,

"ig. 6: $hapas magnticas.

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?os nDcleos magn-ticos del estator del rotor se construen de materialferromagn-tico. n el caso de 1ue est-n sometidos a la accin de un flujomagn-tico variale con el tiempo# los nDcleos magn-ticos se realizan apilandochapas de acero al silicio de !#4 mm de espesor (Fig. 3)# reduciendo as% las

p-rdidas en el 2ierro por 2ist-resis por corrientes de Foucault.

stas c2apas tienen forma de corona circular est0n aisladas entre s%mediante un arniz o un tratamiento 1u%mico. &ueden poseer un conjunto deorificios 1ue permitan la circulacin de aire u otro fluido refrigerante a trav-s delnDcleo magn-tico.

?as c2apas del rotor tienen un agujero central con un c2avetero donde secoloca el eje de la m01uina.

Cuando el nDcleo magn-tico no es de polos salientes# la superficieenfrentada al entre2ierro es cil%ndrica posee una serie de rnur"donde sealojan los devanados (Fig. 8).

"ig. 7: anuras abierta (a&, semicerradas (b, y c& y cerrada (d&.

* ?as ranuras abiertastienen sus flancos paralelos# por lo 1ue dan lugar adientes trapeciales. ste ranurado permite preparar el oinado totalmenteacaado en una oinadora e introducir luego las oinas enteras en lasranuras. A continuacin -stas se cierran mediante cu*as aislantes.

* ?as ranuras semicerradasse comunican con el entre2ierro por medio deuna estrec2a aertura. n m01uinas pe1ue*as si fueran de flancos paralelosdar%an lugar en el rotor a dientes con una ase demasiado estrec2a 1ue los2ar%a mec0nicamente d-iles. &ara evitarlo las ranuras se redondean en suszonas inferior superior. n estas ranuras el devanado se coloca 2aciendo

pasar los 2ilos uno por uno a trav-s de la garganta de la entrada. A1u%# aligual 1ue en las ranuras aiertas# una cu*a de material aislante sirve decierre de la aertura de la ranura.

* ?as ranuras cerradas se usan casi e9clusivamente en los devanados dejaula de ardilla. n este caso los devanados se construen con arras 1ue seintroducen en las ranuras por un costado luego se unen a los anillos decortocircuito con soldaduras# remac2es o tornillos.

>alvo en las m01uinas con imanes permanentes# las cu0les carecen de devanadoinductor# todas las m01uinas el-ctricas disponen de# al menos# dos devanados@ el

inductor el inducido.

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l devanado indu!tor# tami-n denominado e0!it!i1no !.2o# tiene porojeto el crear el campo magn-tico en el entre2ierro. l devanado indu!ido#tami-n denominado de r.dur# recie el campo magn-tico creado por elinductor# lo 1ue origina 1ue en sus fases se induzcan unas f.e.m.s.

n los transformadores en las m01uinas as%ncronas se suele denominar2ri.rio al devanado inductor "e!undrio al inducido.

l funcionamiento de una m01uina# en teor%a# no est0 influido por1ue elinductor se colo1ue en el estator el inducido en el rotor o viceversa. >inemargo# en la pr0ctica la maor facilidad de construccin# las condiciones derefrigeracin# etc. aconsejan adoptar preferentemente una de las dos

posiilidades. As% en las m01uinas de corriente continua el inductor se coloca enel estator el inducido en el rotor mientras 1ue en las m01uinas s%ncronas sesuele adoptar la disposicin contraria.

Adem0s del inductor del inducido# las m01uinas el-ctricas pueden tenerm0s devanados@ de conmutacin# de compensacin# amortiguador# etc.

Cole!tore"

9isten dos tipos de colectores@ de anillos de delgas.

E ?os !ole!tore" de nillo"(Figs. " 4) se utilizan en m01uinas de corrientealterna. Consisten en dos o tres anillos de ronce colocados sore el eje delrotor aislados de -ste entre s%. stos anillos est0n conectados a las

oinas del rotor sore ellos rozan unas escobillasde grafito (Fig. 4)

situadas en el estator conectadas al circuito e9terior. 'n resorte 1ue presiona la escoilla contra el anillo garantiza un uen contacto entre amos.

n este tipo de colector la corriente 1ue circula por las oinas delrotor es de la misma forma 1ue la 1ue viene desde el circuito e9terior.

* ?os !on.utdore" o !ole!tore" de delg"(Figs. ; 38) se utilizan enm01uinas con devanados cerrados" (las m01uinas de c.c. algunasm01uinas de c.a.). Consisten en varias l0minas de core# denominadasdelgas (Fig. ;a)# dispuestas alrededor del eje del rotor de manera 1ueforman un cuerpo cil%ndrico. ?as delgas est0n aisladas entre s% del eje me

diante piezas de mica. Cada delga tiene un taln donde se realiza la cone9in a una de las oinas del rotor mediante soldadura. ?as delgas se sujetan al cuo del colector mediante uniones del tipo cola de milanoG paraevitar 1ue puedan salirse por la fuerza centr%fuga. >ore las delgas rozan lasescoillas# 1ue est0n fijas al estator conectadas al circuito e9terior.

Al girar el colector de delgas se produce una conmutacin de lasoinas 1ue est0n conectadas al circuito e9terior a trav-s de las escoillas.&or lo tanto# la forma de la corriente es distinta en las oinas del rotor enel circuito e9terior# actuando el colector de delgas como un rectificador ocomo un inversor mec0nico de la corriente.

" $0s adelante se descrien los diferentes tipos de devanado.

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, -, !,"ig. 3: a& $olector de 6 anillos8 b& Escobilla8 c& nillo con escobilla.

,

-, !,"ig. 9: a& elga8 b& y c& $olectores de delgas.

(#: ;uper!icie de contacto con las escobillas80:


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Con3igur!ione" -4"i!"

?as m01uinas el-ctricas rotativas adoptan tres formas 0sicas (Fig. 5)@

* stator rotor cil%ndricos (Fig. 5a)# luego su entre2ierro es uniforme. s la

2aitualmente empleada en las m01uinas as%ncronas s%ncronas r0pidas.* stator cil%ndrico rotor de polos salientes (Fig. 5)# usualmente utilizada

en las m01uinas s%ncronas lentas.

* stator de polos salientes rotor cil%ndrico (Fig. 5c)# normalmente usada enlas m01uinas de corriente continua.

"ig. =: "ormas bsicas de las m%uinas elctricas rotativas.

n las dos Dltimas configuraciones# la parte con polos salientes es la 1uealoja al devanado inductor.

n las m01uinas mu pe1ue*as tami-n puede encontrarse una estructura en

1ue tanto el estator como el rotor tienen polos salientes.

PASO POLAR) N'ULOS ELCTRICOS O MA'NTICOS

?a maor parte de las m01uinas el-ctricas son de construccin sim-trica. stosignifica 1ue sus devanados sus nDcleos magn-ticos son tales 1ue generan

polos magn-ticos orte >ur 1ue se suceden alternativamente# de forma 1ue ladistriucin del campo magn-tico a lo largo del entre2ierro se repite para cada

par de polos. &or consiguiente# la distriucin del campo magn-tico en elentre2ierro es una funcin peridica donde cada ciclo aarca dos polos

magn-ticos consecutivos (un par de polos). Adem0s# los devanados inductor einducido tienen igual nDmero de polos.

&or lo tanto# el nDmero de polos de una m01uina es siempre par. >e designapor p al nDmero de pares de polos # por consiguiente# el nDmero de polos de unam01uina es p.

?as funciones peridicas se tratan matem0ticamente mediante las series de FourierHes decir mediante funciones seno o coseno. &or lo tanto# se definen los 4ngulo"el/!tri!o" o.gn/ti!o" de forma tal 1ue a un ciclo magn-tico (es decir# un parde polos) corresponda un 0ngulo de 3;! grados el-ctricos o I

>e desprecian las pe1ue*as variaciones de entre2ierro deidas a la e9istencia de dientes ranuras en el estator en elrotor.

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?a distancia entre dos polos consecutivos recie el nomre de 2"o 2olr. >egDncomo est- medido# el paso polar se designar0 por@

tp@ $edido en longitud de arco (metros) de la circunferencia del entre2ierro.

p@ $edido en radianes el-ctricosp@ $edido en nDmero de ranuras

n un nDcleo magn-tico con K ranuras di0metro de entre2ierro d severifica 1ue@

tp = d (8)

p

p= (4)

p= K (;)

p

DE$ANADOS

De3ini!i1n ( !l"i3i!!i1n

o es propsito de este liro el realizar un estudio detallado de la constitucin elc0lculo de los devanados de las m01uinas el-ctricas# sino slo el proporcionar lasideas 0sicas de su constitucin propiedadesH suficientes para comprender los

siguientes cap%tulos del te9to. l lector interesado en ampliar conceptos soreeste tema puede consultar los liros L"!M# L"M# L"8M L"4M de la iliograf%a.

ste apartado tratar0 m0s intensamente sore los devanados de las m01uinasde corriente alterna# dejando el an0lisis detallado de los devanados de lasm01uinas de corriente continua para cuando se estudie la teor%a de estasm01uinas.

?os de5ndo"# -o-indo"o rroll.iento"de una m01uina el-ctrica son elconjunto de los conductores de la misma.

l material conductor suele ser core en forma de 2ilo esmaltado (el esmaltesirve de aislamiento entre conductores) o de pletina de seccin rectangular recuierta de un material aislante. &ara las jaulas de ardilla (Fig. c) tami-n seutiliza el aluminio.

n algunas m01uinas (0sicamente las de corriente continua s%ncronas de m0s dedos polos) el nDcleo magn-tico del inductor est0 construido a ase de polossalientes. n este caso el devanado inductor consiste simplemente en unarrollamiento de varias espiras en serie (Fig. 7) alrededor de los polos en elsentido adecuado para 1ue -stos sean alternativamente orte >ur. l conjuntode espiras devanadas alrededor de un polo forma una oina las oinas detodos los polos se suelen conectar en serie entre s%# aun1ue a veces se puedanconectar formando varias ramas en paralelo iguales.

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ste tipo de devanado es concentrado en -l todas las espiras de un poloest0n atravesadas por el mismo flujo magn-tico principal.

n los transformadores tami-n se utilizan devanados de este tipo# aun1uecon algunas peculiaridades espec%ficas.

"ig. 4: $orte de una m%uina cuyo inductor est en el estator y es de polos salientes.

n los dem0s casos# el nDcleo magn-tico sore el 1ue se coloca el oinado escil%ndrico se utilizan devanados distribuidos. sto da lugar a 1ue las espiras deuna fase correspondientes a un mismo polo no est-n sometidas a los mismosflujos magn-ticos.

stos devanados est0n alojados en ranuras del nDcleo magn-tico practicadas

al efecto en la superficie cil%ndrica 1ue est0 frente al entre2ierro pueden ser dedos tipos@ anulares de tamor.

ConcentradosAnulares o en anillo

+NAA+>+istriuidos +e tamor

n los de5ndo" nulre" o en nillo(Figs. "! a ) las espiras se arrollansore el anillo 1ue constitue el nDcleo magn-tico. n este tipo de devanadocada espira slo tiene un lado activo# es decir# un lado 1ue corta l%neas de campo

magn-tico cuando gira la m01uina.

n los de5ndo" de t.-or(Fig. "!c) cada espira tiene dos lados activossituados en sendas ranuras# oteni-ndose un mejor aprovec2amiento del corerespecto a los oinados de anillo.

?os devanados anulares fueron los 1ue se emplearon en un principio# comoen la m01uina de :ramme (Fig. "!a)# pero 2o en d%a est0n totalmente en desuso slo se utilizan los de tamor. &or esta razn a1u% se tratar0 de -stos Dltimos.

o ostante# es preciso indicar 1ue algunos fenmenos de las m01uinasel-ctricas# como la conmutacin en un colector de delgas# se entienden m0sf0cilmente con oinados anulares# por lo 1ue en algunas e9plicaciones se 2ar0referencia a este tipo de devanado.

"!


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,

-,

!,

"ig. #5:a& inamo de -ramme ("uente: Wi@imedia $ommons: )Electric lighting:

practical treatise*. Aippolyte "ontaine. #>=>&.b& epresentacin es%uemtica de una m%uina de c.c. con devanado anular en el

inducido ("uente: Wi@imedia $ommons: )1ibliothe@ allgemeinen undpra@tischen Wissens !Br CilitDranDrter 1and FFF, #453*&.

c& evanado de tambor aloado en las ranuras del estator de una m%uina s'ncrona.

""


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De5ndo" de t.-or) De3ini!ione"

+os conductoresalojados en ranuras diferentes unidos por una conexin!rontalforman unae"2ir(Fig. "").

'n conjunto de una o varias espiras iguales# alojadas en las mismas ranuras#conectadas en serie aisladas juntas formando una unidad constituen una-o-in.

l conjunto de los conductores de una oina forman los lados o hacesactivos de la misma. s decir# los lados activos son las zonas de la oina 1ue est0ndentro de las ranuras. ?as uniones entre los dos lados de una oina# las cu0lessoresalen del entre2ierro por sus dos costados no est0n uicadas en ranuras# sonlas cabeas de bobina. 'na oina de varias espiras tiene# pues# dos lados activos dos caezas (Fig. ").

"ig. ##: Espira. #: $onductores, 0: $onexin !rontal.

"ig. #0: 1obinas. #: ?ados o haces activos8 0: $abeas de bobina.

, -,

"ig. #6: 1obinas de un devanado de c.c. !abricadas con pletina de cobre de:a& una seccin de dos espiras8 b& cuatro secciones de una espira.

"


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n las m01uinas con colector de delgas# como las de corriente continua#cada oina est0 formada por una o varias "e!!ione"+ tami-n denominadasele.ento" (Fig. "3). 'na seccin es el conjunto de espiras en serie 1ue en eles1uema del devanado est0n comprendidas entre dos delgas consecutivas delcolector. 'na seccin puede tener una o m0s espiras.

>e denomina 2"o de -o-ina la distancia 1ue 2a entre los dos lados de unaoina. >e puede medir en fracciones del paso polar# en radianes el-ctricos ogeom-tricos# etc.# pero normalmente se mide contando el nDmero de ranuras 1ue2a entre los dos lados de la oina. Al paso de oina medido en nDmero deranuras se lo designar0 por ".

?os dos lados de una oina deen estar situados frente a polos contiguos# lo1ue da lugar a 1ue el paso de oina no sea mu diferente del paso polar odistancia entre dos polos consecutivos. Al paso polar medido en nDmero deranuras se le designa por p.

"ig. #7: 1obina de pasoy#igual a 7ranuras

'na oina se denomina dede paso acortadosi su paso es

paso es superior al paso polar@

paso diametral si su paso es igual al paso polar#inferior al paso polar depaso alargadosi su

&aso diametral@ ."= .p&aso acortado@ ."O .p&aso alargado@ ."P .p

?os de5ndo" -ierto"(Figs. "5 a 4) est0n formados por una o varias !ases# cadauna de las cuales tiene un principio un final. stos devanados se usan en lasm01uinas de corriente alterna# e9cepto en el inducido de las m01uinas con colector

de delgas.

?os de5ndo" !errdo"se emplean en las m01uinas con colector de delgas(Fig. 38)# tanto de c.c. como de c.a.# no tienen e9tremos lires el conjunto delas oinas forma uno o varios circuitos cerrados. ?a corriente se saca al e9teriormediante tomas intermedias 1ue se conectan a las delgas del colector. l

oinado en anillo de la Fig. "! es un ejemplo de devanado cerrado. stosdevanados son siempre de dos capas# como se e9plica a continuacin.

n los de5ndo" de un !2 o de "i.2le !2 (Fig. "4a) cada ranura slo poseeun lado activo de una oina. Actualmente slo se utilizan estos devanados enm01uinas de corriente alterna.

"3


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, -, !,"ig. #3: anuras con devanados (#: ?ado de bobina, 0: islamiento entre capas&:

a& de una capa.b& de dos capas de corriente alternac& de dos capas de c.c. con tres lados de bobina por capa y ranura.

n los de5ndo"de corriente aternade do" !2" o de do-le !2(Fig. "4) en cada ranura 2a dos lados activos# correspondientes a dos oinasdistintas# colocados uno encima del otro formando dos capas de conductoresentre las cu0les se coloca un aislante. stos devanados son aiertos.

n los de5ndo"de corriente contin!ade do" !2" o de do-le !2(Fig. "4c) en cada ranura 2a dos capas de conductores# una superior otrainferior# cada una de las cu0les consta de uno o varios lados activos de oinadispuestos uno al lado de otro (en la Fig. "4c 2a tres lados de oina por capa ranura). stos devanados son cerrados se utilizan en las m01uinas con colectorde delgas# no slo de c.c. sino tami-n de c.a.

&or lo tanto# la diferencia entre los devanados de dole capa de corriente

alterna de corriente continua es 1ue en los de c.a. 2a siempre un solo ladoactivo de oina por capa ranura# mientras 1ue en los oinados de c.c. puede2aer m0s de un lado de oina por capa ranura.

n los devanados de dos capas# tanto de c.c. como de c.a.# cada oina tienesituado uno de sus lados en la capa inferior de una ranura el otro en la capasuperior de otra ranura.

Re2re"ent!i1n de de5ndo"

&ara representar gr0ficamente un devanado en este te9to se emplear0n es1uemasrectangulares (Figs. "5 siguientes). n estos es1uemas cada oina se diujacomo si slo tuviera una espira# aun1ue en realidad est- formada por varias. stoes as% por1ue lo 1ue interesa reflejar son las cone9iones entre las oinas lasranuras 1ue -stas ocupan# lo cu0l no depende del nDmero de espiras de cada

oina.

n la representacin rectangular se supone la m01uina cortada segDn unageneratriz desarrollada de tal manera 1ue la superficie cil%ndrica del nDcleomagn-tico 1ue est0 frente al entre2ierro se convierta en un plano. ?os ladosactivos del oinado se representan por medio de rectas verticales# las caezasde oina se diujan en la parte superior del es1uema las cone9iones entre

oinas los e9tremos lires del oinado o las cone9iones al colector dedelgas# en la parte inferior. >i el oinado es de dole capa los dos lados activos

"8


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colocados en la misma ranura se representan por medio de dos l%neas paralelas#una al lado de la otraH la representativa del lado de la capa superior (la capa m0s

pr9ima al entre2ierro) se diuja de trazo continuo la del lado inferior (la capasituada en el fondo de la ranura) se representa con una l%nea de trazos.

Cuando se produzca un cruce entre dos caezas de oina o dos cone9ionesentre oinas# se suele representar con trazo continuo a lo situado m0s cerca delentre2ierro con l%nea de trazos a lo m0s alejado del entre2ierro.

De5ndo" de !orriente ltern

n este apartado se van a estudiar los devanados utilizados en las m01uinas decorriente alterna (salvo en las 1ue tienen un colector de delgas# las cuales tienenen el inducido oinados cerrados# similares a los de la m01uinas de corrientecontinua). stos devanados son aiertos constan de una o varias fases# cadauna de las cu0les tiene dos extremos@ elprincipio el!inalde la fase.

n los devanados de corriente alterna las distancias se van a medir contandonDmeros de ranuras. &ara ello# lo m0s sencillo es contar las ranuras incluendolas dos e9tremas luego restar ".

As%# por ejemplo# en el devanado de la Fig. "5 la primera de las oinastiene sus lados en las ranuras " ". >i se cuentan las ranuras 1ue 2a entreestos lados# incluendo las ranuras e9tremas# " "# se otiene un resultado de" ranuras. l paso de esta oina vale# pues# " "= "" ranuras.

Deno.in!i1n de lo" e0tre.o" de l" 3"e"

?os e9tremos de las fases de los oinados de c.a. tienen una denominacinnormalizada (norma ' ;!!38&8 b& denominacin antigua.>egDn la norma ' ;!!38< (1ue se corresponde con la norma C,

;!!38


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'ru2o" 2olre"

n los devanados de corriente alterna las oinas de una misma fasecorrespondientes a un mismo polo forman un gru2o 2olr. 'n grupo polar es#

pues# un conjunto de oinas de la misma fase conectadas en serie# alojadas en

ranuras contiguas arrolladas alrededor de un mismo polo. ?os grupos polaresse conectan entre s% en serie o formando varias ramas en paralelo id-nticas para#as%# constituir una fase del devanado. n las Figs. "5 siguientes los grupos polares se 2an se*alado con un nDmero rodeado de una circunferencia@ 1# 2# /

>egDn como se dispongan los grupos polares de una fase e9isten devanados porpolos por polos consecuentes.

n los de5ndo" 2or 2olo"(Fig. "5) e9isten tantos grupos polares por fase#:f# como polos# p# tiene la m01uina el-ctrica@

:f= p(5)

n los de5ndo" 2or 2olo" !on"e!uente"(Fig. "


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"ig. #>: 1obinado tri!sico concntrico por polos consecuentes, de 7 polos, simple capa, 0grupos polares por !ase de 6 bobinas cada uno, J K 69 ranuras, % K 6 ranuras porpolo y !ase, aM K 1rama en paralelo. ?os dos grupos polares se han marcado

como"

y

. ;lo de ha dibuado una de las tres !ases.

Cuando circula corriente por un devanado por polos consecuentes (Fig. "


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ste te9to va a tratar solamente los devanados entero"# en los 1ue todos los grupospolares son iguales # por lo tanto# los par0metros 1 tienen valores enteros.

n consecuencia# algunas de las caracter%sticas de los devanados 1ue se

indican en los apartados de este liro no son de aplicacin en los devanadosfraccionarios.

Ti2o" de -o-indo de !orriente ltern

>egDn el orden de sucesin de los lados activos de una fase# los devanados decorriente alterna se clasifican en@ conc-ntricos# imricados ondulados.

* n los de5ndo" !on!/ntri!o" las oinas de un grupo polar son dediferentes tama*os se van situando sucesivamente unas dentro de lasotras (Figs. "5# "< "7).

n este tipo de oinado los pasos de oina son diferentes de unasoinas a otras. Cuando se usa la cone9in por polos consecuentes el valormedio de los pasos de las oinas de un grupo polar es igual al paso polar(Fig. "


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"ig. 05: 1obinado tri!sico imbricado, por polos, de 0 polos, doble capa, 0 grupos polarespor !ase de 7 bobinas cada uno, J K 07 ranuras, % K 7 ranuras por polo y !ase,paso de bobina acortado en 1 ranura, aL K 1 rama en paralelo. ;lo se hadibuado una de las tres !ases.

stos oinados pueden ser de una o de dos capas# de paso diametral#alargado o acortado siempre se ejecutan por polos.

Cuando un oinado imricado es de una sola capa el paso de oinamedido en nDmero de ranuras# "# dee ser impar (Fig. 3). sto se dee a1ue# como se muestra en la Fig. 3# en las ranuras se van colocandoalternativamente el lado derec2o de una oina# el lado iz1uierdo de otra

oina# el lado derec2o as% sucesivamente. &or consiguiente# una oinatendr0 uno de sus lados en una ranura par el otro en una ranura impar elpaso de oina# "# es# pues# impar.

"ig. 0#: 1obinado tri!sico imbricado, por polos, de 7 polos, doble capa, 7 grupos polarespor !ase de 6 bobinas cada uno, J K 69 ranuras, % K 6 ranuras por polo y !ase,

paso de bobina acortado en 1 ranura, aL K 1 rama en paralelo. ;lo se hadibuado una de las tres !ases.

"7


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"ig. 00: 1obinado tri!sico imbricado, por polos, de 9 polos, doble capa, 9 grupos polarespor !ase de 0 bobinas cada uno J K 69 ranuras, % K 0 ranuras por polo y !ase,paso de bobina acortado en 1 ranura, aL K 0 ramas en paralelo. ;lo se hadibuado una de las tres !ases.

"ig. 06: 1obinado tri!sico imbricado, por polos, de 7 polos, una capa, 7 grupos polarespor !ase de 0 bobinas cada uno, J K 7> ranuras, % K 7 ranuras por polo y !ase, aL

K 1rama en paralelo, y#K ## ranuras. ;lo se ha dibuado una de las 6 !ases.

* ?os de5ndo" onduldo" (Figs. 8 4) tami-n est0n realizados conoinas de igual tama*o.

A diferencia de lo 1ue sucede en los oinados imricados# en losdevanados ondulados una oina se conecta con otra de la misma fase 1ueest0 situada ajo el siguiente par de polos. &or esta razn# en estosdevanados 2a 1ue avanzar para conectar el final de una oina con el

principio de la siguiente (pues el final de la una oina est0 detr0s delprincipio de la siguiente con la 1ue se conecta# como se puede apreciar en

la Fig. 8). sto 2ace 1ue estos arrollamientos tengan forma de onda# lo1ue da origen a su denominacin.

!


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"ig. 03: evanado tri!sico ondulado, por polos, 9 polos, doble capa, 9 grupos polares por !ase de 6 bobinas cada uno, J K 37 ranuras, % K 6ranuras/polo y !ase, paso de bobina acortado en dos ranuras, aM K 1rama en paralelo. ;e ha dibuado slo una de las tres !ases.


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R." en 2rlelo

?os grupos polares 1ue constituen una fase pueden conectarse entre s% en serie# 1uees lo m0s frecuente# o formando aU ramas en paralelo. Todas las ramas en

paralelo de una fase 2an de ser iguales# de forma 1ue en todas ellas se induzca la

misma f.e.m. posean la misma impedancia.

>i fes el nDmero total de espiras de una fase aU el nDmero de sus ramasen paralelo# cada una de estas ramas consta de estas espiras en serie@

= f(7)

aV

>i la corriente total 1ue circula por una fase es ,# la corriente 1ue circula porcada rama en paralelo vale

,r = , ("!)aV

Como todas las oinas de una rama en paralelo est0n en serie cada oinaconsta# a su vez# de una o varias espiras en serie# la corriente 1ue circula por unaespira tami-n es igual a ,r.

, R

,

,R

B,

R

"ig. 09: eparto de corrientes enuna !ase con aM K 6 ramasen paralelo.

n los oinados concntricose imbricadosenteros el nDmero de ramas enparalelo aU 1ue puede tener una fase est0 condicionado por su nDmero de grupospolaresH el cual# a su vez# depende del nDmero de polos (ecuaciones (5) (e compruea# pues# 1ue el nDmero de ramas en paralelo# aU# en oinadosconc-ntricos e imricados enteros slo puede tomar valores iguales a losdivisores enteros del nDmero de grupos polares por fase# :f.

l caso de los devanados onduladosenteros es algo diferente# pues se puedecomproar 1ue en ellos los grupos polares de una fase slo se pueden conectaren serie (aU = ") o formando dos ramas en paralelo (aU = ). n este Dltimo casouna de las ramas en paralelo inclue a los grupos polares pares la otra a losgrupos polares impares (Fig. 8).

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n los devanados fraccionarios los valores 1ue puede adoptar el nDmero deramas en paralelo aU 1ue puede tener una fase est0n m0s limitados 1ue en losdevanados enteros.

>i todas las espiras de una fase est0n conectadas en serie# 1ue es lo 1ue

sucede en la maor%a de los oinados# se cumplir0 1ue aU = "# por tanto# =fe ,r= ,.

O!u2!i1n de rnur" 2or el -o-indo

Cuando una m01uina tiene el inductor o el inducido monof0sico# es mucorriente 1ue este devanado no llene la totalidad de las ranuras del nDcleomagn-tico correspondiente (Fig. "5)H de tal forma 1ue en el centro de los polos1uedan algunas ranuras sin ocupar por el oinado. sto es as% por1ue# como seestudiar0 m0s adelante# el efecto de las oinas 1ue se colocaran en estas ranurascentrales ser%a mu reducido no justifica el gasto de core 1ue supone el

instalarlas. &or esta razn# en este caso es frecuente 1ue los nDcleos magn-ticosa se construan careciendo de estas ranuras centrales# dando lugar a un repartode ranuras no uniforme a lo largo del entre2ierro (Fig. "7).

>i el devanado es polif0sico lo normal es 1ue el nDcleo magn-tico tenga susranuras uniformemente repartidas a lo largo del entre2ierro 1ue el devanadolas ocupe todas (esto se aprecia claramente en la Fig. 3!).

E02re"ione" relti5" lo" de5ndo" de !orriente ltern

>eguidamente se van a deducir una serie de relaciones 1ue e9isten entre lospar0metros de un devanado de corriente alterna. stas e9presiones slo son v0lidas para los oinados monof0sicos para los devanados polif0sicos en los 1uetodas las fases son id-nticas# 1ue es lo 1ue sucede en la maor%a de los casos.

Cuando un devanado monof0sico tiene ranuras no ocupadas (Fig. "5)# lasmagnitudes relativas al nDmero de ranuras# K# 1 W (las cu0les se definen en lossiguientes p0rrafos)# se refieren slo a las ranuras ocupadas por las oinas. neste caso# las distancias se miden contando slo las ranuras ocupadas por el

oinado # por consiguiente# omitiendo las ranuras vac%as.

>i en un circuito magn-tico 1ue tiene K ranuras se coloca un devanado de p

polos m fases# el nDmero de ranuras por polo W valeW = K (= .p)("")

ptese 1ue esta magnitud# W# coincide con el paso polar medido como

nDmero de ranuras# p(ecuacin (;)).l nDmero de ranuras por polo fase 1 vale

1 = W = K (")

p mm

-24-


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'n arrollamiento de ( (o(inas por par de polos fase tiene p)(

oinas por

fase. >i cada una de estas oinas tiene respiras en serie# este devanadoverifica las siguientes relaciones@

Bf = prespiras por fase ("3)

= p r espiras por rama en paralelo ("8)

aVB = mp oinas totales (incluendo todas fases) ("4)

n los devanados de una capa# dado 1ue una oina tiene dos lados activos# secumple 1ue@

K = B (";)

luego# de las ecuaciones (") ("4) se otiene 1ue@

p m 1 = (m p ) 1 = ("5)

n los devanados de dos capas 2a dos lados activos en una ranura

K = B ("


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(")()

Todas estas e9presiones se resumen en el cuadro de la p0gina siguiente.

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GHFNE;F E $H


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;


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GHFNE;F E $H

, -,

"ig. 0=: 1obinas de paso acortado.

n las m01uinas polif0sicas con devanado sim-trico de una capa el paso de oina slo puedeadoptar un nDmero reducido de valores # por consiguiente# no puede ser acortado en un nDmerode ranuras cual1uiera. >in emargo# los oinados de dole capa permiten 1ue el nDmero deranuras en 1ue se acorta el paso tome cual1uier valor entero.

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GHFNE;F E $H# e# f g# distan ;ranuras de los lados a# c de la fase R la vuelta# eU# fU gU# la tienen < ranuras despu-s. ?afase > est0 recorrida por una corriente negativa por lo 1ue los lados de ida tienen corrientessalientes los de vuelta tienen corrientes entrantes. +e forma an0loga se analiza la fase T. n laFig. 7 se 2an representado mediante c%rculos cada uno de los lados de oina# dos en cada una

de las "< ranuras# el sentido de la corriente en cada lado mediante un aspa o un c%rculo.


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GHFNE;F E $H


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GHFNE;F E $H


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GHFNE;F E $H


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GHFNE;F E $Hecundario)

M4;uin" "n!ron"

n las m01uinas s%ncronas (Figs. "# "!c# 3 33) el inductor est0 colocadousualmente en el rotor se alimenta con corriente continua a trav-s de uncolector de dos anillos. l inducido est0 en el estator es un devanado decorriente alterna. l nDcleo magn-tico del estator se construe a ase de apilarc2apas magn-ticas. ?as m01uinas s%ncronas r0pidas tienen la configuracin

mostrada en la Fig. 5a las lentas la mostrada en la Fig. 5.

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GHFNE;F E $H55 r.p.m., 95 A ("uente: evista 11. n2 #, #440&.

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GHFNE;F E $H


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GHFNE;F E $H


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GHFNE;F E $H


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GHFNE;F E $H


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GHFNE;F E $H


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Documents

Doble Capa