CT2311-capitulo04 - about idfaca services

UNIVERSIDAD SIMON BOLIVAR
Departamento de Conversión y Transporte de Energía
Sección de Máquinas Eléctricas
Prof. E. Daron B.
ARROLLAMIENTOS DE CORRIENTE CONTINUA
Hoja Nº I-30
Comparación entre el arrollado y de anillo y el de tambor.
Arrollado de ANILLO según Pacinotti. Los conductores de retorno no aportan a la formación
de tensión. Constructivamente inconveniente por tener que llevar el retorno entre el paquete de
chapas y el eje del inducido.
Arrollado de TAMBOR según Hefner-Alteneck. El conductor interior (índice i) se ubica
debajo de otro conductor superior (s) del siguiente paso polar. En el conductor de retorno se
induce la misma tensión negativa como en el conductor de ida y la tensión resultante se
duplica respecto al arrollado de anillo.
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CONSTITUCION DE UNA MAQUINA DE CORRIENTE
Hoja Nº I-31
CONTINUA
DETALLE RANURA DEL INDUCIDO
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LA MAQUINA DE CORRIENTE CONTINUA
Hoja Nº I-32
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.
En la figura está representado un inducido con cuatro bobinas conectadas todas en serie y
llevadas a un cuarto de sección de un anillo, cada cuarto aislado del otro.
Las escobillas señaladas descomponen este arrollado “cerrado” en dos circuitos en paralelo.
Cada uno de estos circuitos consiste de una bobina representada con línea llena y de una
bobina representada con línea interrumpida, desplazadas en el espacio 90o una de otra. Las
tensiones inducidas en ambas bobinas de cada circuito se suman a una tensión resultante entre
las escobillas, tal como se muestra en I-31.
El desplazamiento en el espacio de las dos bobinas de cada circuito corresponde a un desfasaje
de las tensiones inducidas. Cuanto más bobinas se disponen sobre la armadura, menores serán
las pulsaciones de la tensión resultante.
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PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA MAQUINA
Hoja Nº I-33
DE CORRIENTE CONTINUA
Obtención de la tensión resultante
ARROLLAMIENTO DE CORRIENTE CONTINUA:
El arrollado de armadura consiste de bobinas individuales.
Estas bobinas se disponen en las ranuras de tal forma, que uno de los lados de bobina de cada
bobina está en una ranura en la parte superior y el lado opuesto de bobina está en la otra ranura
en la parte interior. Un arrollado así, se le llama de doble capa”.
La bobina de la figura tiene una sola vuelta (arrollado de barra), puede sin embargo tener un
número mayor de 1. A veces las máquinas con una sola vuelta por bobina se ejecutan con
conductores en paralelo (vueltas en paralelo). Desde el punto de vista eléctrico, siguen siendo
de una sola vuelta por bobina.
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ARROLLAMIENTOS DE CORRIENTE CONTINUA
Hoja Nº I-34
Si en toda la armadura tenemos k bobinas con Ns vueltas por bobina, repartidas en nR ranuras
se tiene que el número total de lados de bobina en la armadura vale 2k.
El numero total de conductores de la armadura es z= 2k.Ns, ya que cada lado de bobina tiene
Ns conductores.
El número de circuitos en paralelo, se designa por 2a.
En las máquinas de corriente continua, se utilizan fundamentalmente dos tipos de arrollados:
El arrollado imbricado y el arrollado ondulado.
Arrollado imbricado. Definiciones.
nR
Número de ranuras
k
Número de delgas del conmutador
u
Número de lados de bobina por ranura y por capa
Ns
Número de conductores por lado de bobina
z
Número total de conductores
τ
p
Paso polar
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ARROLLAMIENTO IMBRICADO
Hoja Nº I-35
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ARROLLAMIENTO IMBRICADO (LEYES)
Hoja Nº I-36
Con:
nR
=
Número de ranuras
z
=
Número de conductores activos
k
=
Número de delgas = número de bobinas
u
=
Número de lados adyacentes de bobina por ranura
Ns =
Número de vueltas por bobina
2a =
Número de circuitos en paralelo (escobillas puestas)
m =
N
2p
1,2,3,…….. paso de ranura
=
Numero de vueltas de la armadura por circuito
____________________________________________________________________________
Z
k
k = nR.u
z =2Ns.k
N=
N = Ns.
2a
4a
Ns =
2a
N
n R .u
Arrollamiento imbricado 2a = 2pm
Diseño: De
E = 4,44 fNφ
N
2p
Arrollamiento ondulado 2a = 2m
se obtiene N.
u se escoge de forma para obtener un número de ranuras y delgas conveniente.
Luego se selecciona 2a de tal forma, que Ns sea pequeño, en lo posible 1 (arrollado de barra).
Por el 2a requerido, queda fijado automáticamente el tipo de arrollado (imbricado u
ondulado).
m>1 debe ser evitado en lo posible.
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ARROLLAMIENTO IMBRICADO (LEYES)
Hoja Nº I-37
y = y1 − y 2
y = + (-) m
2a = 2pm
El signo entre paréntesis vale para arrollados cruzados
y1 = es el ancho de bobina
y2 = es el paso de conexión
y = es el paso RESULTANTE Ó PASO DE DELGA.
El arrollado imbricado es realizable para cualquier k.. En consideración a conexiones de
N
compensación,
debe ser entero.
p
k
Cuando
y1 = p , la bobina es diametral y1 = τp
Cuando
y
1
<ó>a
k
, la bobina es según una secante y1 ≠ τp
2p
ILUSTRACION DEL SIGNIFICADO DE ANCHO DE BOBINA, PASO DE
CONEXIÓN Y PASO RESULTANTE
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ARROLLAMIENTO IMBRICADO (EJEMPLOS)
Hoja Nº I-38
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ARROLLAMIENTO ONDULADO (LEYES)
Hoja Nº I-39
y=
y+y
1
2
y=
k (m )m
p
2a = 2m
El signo entre paréntesis vale para arrollados cruzados.
Este arrollado no puede ser realizado para cualquier k, ya que (y) debe ser entero.
p
Para m>1 deben cumplirse además las condiciones n R
y
entero.
a
a
En el caso de los arrollados
ondulados, el número de vueltas de
todos los pares de polo están
conectados en serie. Para igual
número de conductores y de polos
que el arrollado imbricado, se obtiene
por tanto una tensión p-veces mayor.
p
2a = 2
=p
a
Se utiliza para máquinas pequeñas o
medianas
Los motores de tracción de los vagones del Metro de Caracas poseen arrollado ondulado.
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Resumen de las características relevantes de los arrollamientos Hoja Nº I-40
de corriente continua
ARROLLADOS DEL INDUCIDO
El número de ranuras por lo general se escoge menor al número de delgas, de forma que haya
u = k / n R lados de bobina adyacentes por ranura y capa.
Si una bobina consta de Ns vueltas, el número de conductores por ranura es z R = 2u.N s
z = z R .n R = 2u.N s .k / u = 2k .N s
ARROLLADOS CON ANCHO DE BOBINA DIAMETRAL Y PASO RECORTADO.
El ancho de bobina y se escoge igual a τ P o algo menor. El conexionado de los arrollados
1
se expresa en PASOS DE DELGAS. Así, un paso polar corresponde a un paso de k/2p delgas.
Así se puede definir:
y = k / 2 p arrollado de ancho diametral
1
y
1
< k / 2 p arrollado de paso recortado
Si se desea tener los u lados de bobina de la capa superior de una ranura, adyacentes en la
capa inferior de otra ranura se debe cumplir. y = y / u = entero
y = paso ranura
1r
1
1r
Si esta condición no se cumple, el arrollado será escalonado.
TIPOS DE ARROLLAMIENTO
1) Imbricado: el final de una bobina se une con el comienzo de la siguiente
2) Ondulado: el final de una bobina se une con el comienzo de la que ocupa la misma
posición bajo el siguiente para de polos. Con ello, con p bobinas se recorre la periferia del
inducido.
Además del ancho de bobina y , se emplean los conceptos de paso de conexión y y paso
1
resultante
y
2
.
y −y
y= y +y
Para el IMBRICADO: y =
Para ONDULADO:
1
1
2
2
con y = 1
con y = (k − 1) p
CONDICIONES DE SIMETRIA:
IMBRICADO:
Entre dos escobillas consecutivas hay k/2p bobinas
El número total de vueltas del inducido se divide en 2p circuitos en paralelo
El número de vueltas que hay entre dos escobillas consecutivas vale N = k .Ns / 2 p
y con z=2k.Ns vale N=z/4p
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Resumen de las características relevantes de los arrollamientos Hoja Nº I-41
de corriente continua
La distribución del número total de conductores en p circuitos en paralelo solo es posible si el
número de ranuras es divisible por p.
Para arrollados imbricados vale por tanto la condición de simetría nR/p = entero
ONDULADO:
El arrollado ondulado evita la conexión en paralelo del arrollado según pares de polos.
Debido a la entrada en paralelo a la capa superior e inferior desde la escobilla, el número total
de vueltas se divide en dos secciones y vale:
N = z/2
Al contrario del arrollado imbricado, en el cual hay una bobina con Ns vueltas entre dos
delgas vecinas; en el arrollado ondulado ocurre esto para un recorrido de la periferia completa
con p bobinas, es decir; con Ns.p vueltas.
RELACIONES GENERALES
Con 2a circuitos en paralelo, vale para el arrollado imbricado 2a = 2p y para el arrollado
ondulado 2a =2.
Además:
Número de vueltas entre dos escobillas
Corriente del conductor
Número de vueltas entre dos delgas vecinas
Condición de simetría nr / a = entero
N = k . Ns/2a = z/4a
I
con
= IA /2a
Ns.p/a