EL BOBINADO EN IMÁGENES

Motor desmontado

BOBINADOS CONCÉNTRICOS

Se dice que un bobinado de corriente alterna es concéntrico cuando los lados activos de una misma fase, situados frente a polos consecutivos, son unidos mediante conexiones o cabezas concéntricas.

Los bobinados concéntricos pueden ser construidos tanto por polos como por polos consecuentes. La forma de ejecutar los bobinados de una y dos fases es por polos, mientras que en los bobinados trifásicos se realizan por polos consecuentes.

CÁLCULO DE LOS BOBINADOS CONCÉNTRICOS.-

El proceso de cálculo de los bobinados concéntricos constituye una excepción en el conjunto de los bobinados ya que para calcular el cuadro de bobina, es necesario determinar previamente la amplitud de grupo.

La posibilidad de ejecución de este tipo de bobinado depende del número de ranura por polo y fase "Kpq", que deberá de cumplir ciertas condiciones:

Bobinados por polos.- El número de ranuras por polo y fase Kpq, debe ser forzosamente un número entero par o impar. Si dicho valor es par, todos los grupos tendrán el mismo número de bobinas. En cambio, si es impar resulta necesario recurrir a una de las siguientes soluciones.

a: Preparar todos los grupos iguales, pero con la bobina exterior formada de un número de espiras mitad que las restantes y colocar en determinadas ranuras dos medias bobinas exteriores, pertenecientes a grupos vecinos de la misma fase. Esto se hace según la figura 5, en la cual se apreciamos que la ranura A y C son ocupadas por una sola bobina mientras que la ranura B, es ocupada por dos medias bobinas. Estas bobinas exteriores están formadas cada una de ellas por un número de espiras mitad que las bobinas colocadas en A y C.

b: Prepara grupos desiguales, de manera que la mitad de los grupos tengan una bobina más que las restantes y colocar alternativamente, grupos con distinto número de bobinas. En la figura 7, se ve como cada una de las tres ranuras A, B, C, están ocupadas por una sola bobina, pero al conectarlos, las bobinas A y B están formando un grupo, mientras el siguiente grupo está formado solamente por la bobina C.

Bobinados por polos consecuentes.- Es conveniente que el número de ranuras por polo y fase tenga un valor entero, sea par o impar, ya que en cualquiera de los casos puede ser ejecutado con grupos iguales, formados por un número entero de bobinas. Sin embargo, en algunas ocasiones se presentan bobinados por polos consecuentes, cuyo número de ranuras por polo y fase tiene un valor entero más media unidad. Tal bobinado se puede realizar de una forma similar a la indicada en los bobinados por polos en el punto primero.

NUMERO DE BOBINAS POR GRUPO.-

Salvo las excepciones señaladas anteriormente, los bobinados concéntricos son ejecutados en una capa por ranura. Por consiguiente el número de bobinas que constituyen un grupo vendrá dado por las siguientes formulas:

*Por polos consecuentes 1 capa ........

*Por polos consecuentes 1 capa ........

AMPLITUD DE GRUPO.-

En un bobinado concéntrico se conoce con el nombre de amplitud de grupo, el número de ranuras que se encuentran en el interior de dicho grupo. Para calcular el valor de la amplitud de grupo recordemos que si se quiere que se sumen las f.e.m.s. generadas en los lados activos de las bobinas que forman el grupo, es preciso que éstas se encuentren frente a los polos consecutivos, o lo que es igual, que los dos lados activos de un grupo deben estar separados una determinada distancia, que es igual al paso polar.

Ahora bien, en un paso polar debe haber Kpq ranuras por cada fase y en el interior del grupo de una fase tienen que encontrarse las ranuras de las restantes fases.

Por consiguiente resulta, que el valor de la amplitud es igual a: m=(q-1). Kpq. Sustituyendo en esta formula Kpq, por el valor del despejado de las expresiones por polos y por polos consecuentes obtendremos las siguientes expresiones.

Por polos consecuentes ............. m = (q-1).U Por polos .................................. m = (q-1).2U ANCHO DE BOBINA.- En un bobinado concéntrico los anchos de bobina que forman un grupo son diferentes. Designando por Y1, Y2 e Y3, según el lugar que ocupan yendo de Interior al exterior del grupo, se deduce que sus valores son respectivamente:

Y1 = m +1 ; Y2 = m + 3 ;Y3 = m +5

En un bobinado concéntrico el ancho medio de bobina o paso medio de ranura, coincide con el valor del paso polar, diciéndose entonces que el bobinado tiene un paso diametral.

K

Yp = Yk = ------

2p

BOBINADOS TRIFÁSICOS CON NUMERO IMPAR DE PARES DE POLOS.- Los bobinados concéntricos de máquinas trifásicas, cuyo número de pares de polos es impar, presentan una dificultad, que es salvada colocando un grupo mixto, cuyas dos mitades pertenecen s distinto plano de cabezas de bobinas, es decir, que medio grupo tiene sus cabezas en el plano exterior y el otro medio en el plano interior.

La razón, es que al realizar el bobinado por polos consecuentes, el número total de grupos es igual al producto de los números de pares de polos y de fases, al ser el número de pares de polos impar, también será impar el número total de grupos "3p". En consecuencia, si se hicieran todos los grupos iguales de dos modelos solamente, deberíamos preparar de cada uno un número de grupos igual a un número entero más media unidad, lo que es físicamente imposible, quedando resuelta dicha dificultad ejecutando un grupo mixto.

BOBINADOS EXCÉNTRICOS.- Se dice que un bobinado de corriente alterna es excéntrico cuando los lados activos de una misma

fase, situados frente a polos consecutivos, son unidos mediante un solo tipo de conexiones o cabezas, de forma que el conjunto del bobinado está constituido por un determinado número de bobinas iguales.

Este tipo de bobinado es normalmente ejecutado por polos, pudiendo ser imbricados o ondulados, ejecutándose indistintamente en una o dos capas por ranura. Los bobinados excéntricos pueden ser enteros o fraccionarios, según resulte el valor del número de bobinas por grupo U.

U= K / 2p.q

Al aplicar la formula anterior debemos tener presente que los bobinados de dos capas por ranura, el número de bobinas es igual al de ranuras B=K, mientras que los de una capa por ranura, él numero de bobinas es la mitad que el de ranuras B= K/2.

Bobinado imbricados de una capa.- En estos bobinados, cada lado activo ocupa toda una ranura. En consecuencia las medias cabezas de lado activos colocados en ranuras sucesivas se dirigen alternativamente hacia la derecha e izquierda.

Esto exige que las bobinas de un bobinado de una capa tengan un paso de ranura tal que sus lados activos, estén colocados uno en ranura impar y otro en ranura par. Para que quede cumplimentada esta condición es necesario que el paso de ranura o ancho de bobina sea forzosamente una cantidad impar. Por otra parte, el paso de ranura debe cumplir la condición de que su valor ha de ser, aproximadamente igual al paso polar.

Como consecuencia de estas dos condiciones podemos enunciar las reglas referentes al ancho de bobina en los bobinados imbricados de una capa por ranura.

En bobinados trifásicos con paso polar impar, se adoptará un ancho de bobina o paso de ranura Yk igual al paso polar Yp. También puede ser acortado pero en un número de ranuras par. Ejemplo:

2p=6

K=54 Yp = K/ 2p= 54/6=9

q=3 Yk= 9 ó 7, nunca 8

En bobinados trifásicos con paso polar par el ancho de bobina debe ser forzosamente acortado, a fin de conseguir que tenga un valor impar. El acortamiento será de un número impar de ranuras. Ejemplo:

2p= 8

K=96 Yp = K/ 2p=96/8=12

q=3 Yk =11 ó 9 ó 7

Proceso de cálculo de un bobinado imbricado de una capa.- Los datos necesarios para el cálculo son, el número de ranura K, el número de polos 2p y el número de fases q. El procedimiento para empezar los cálculos será el siguiente:

Se determinan el número de bobinas que forman un grupo. U= K / 4p.q

De acuerdo con el valor del paso polar Yp, será elegido el ancho de bobina o paso de ranura Yk. Se elegirán los principios de las fases. Una vez calculado el bobinado, dibujaremos el esquema teniendo en cuenta las siguientes reglas:

Los lados activos situados en ranuras sucesivas deben tener dirigida sus cabezas en distinto sentido.

Los lados activos cuyas cabezas salen en igual sentido deben ser agrupadas en grupos de U lados de la misma fase.

La conexión de los sucesivos grupos de una misma fase será ejecutada para obtener un bobinado por polos, por lo que se unirá final con final, principio con principio. Ejemplo: Calcular bobinado imbricado de una capa, realizado por polos cuyos datos son:

Número de ranuras K=12 Número de polos 2p= 2 Número de fases q= 3

1º.- Número de grupos del bobinado............ G= 2p.q= 2.3= 6

2º.- Número de ranuras por polo y fase Kpq = K / 2p.q= 12 / 2.3= 2

3º.- Número de bobinas por grupo U = K/ 4p.q= 12/12= 1

4º.- Paso de polar Yp = K/ 2p = 12/2=6 acortado en una unidad

Yk=1:6

5º.- Paso de principio Y120º= K/3p =12/3.1=4

6º.- Tabla de principio U-1, V-5, W-9.

Bobinados imbricados de dos capas.- El bobinado imbricado de dos capas es otro tipo de bobinado de bobinas iguales, pero con la característica de estar superpuesto en cada ranura dos lados activos de bobinas distintas.

En este tipo de bobinado no existe condición que forzosamente imponga un determinado valor al ancho de bobina o paso de ranura, pudiendo ser elegido tanto diametral como acortado, según convenga.

Proceso de cálculo de un bobinado imbricado de dos capas.- Los datos necesarios son el número de ranuras K, número de polos 2p y número de fases q. El proceso de calculo es el siguiente:

En los bobinados de dos capas, el número de bobinas es igual al número de ranuras, es decir B=K, por lo que el número de bobinas por grupo será igual a: U= B/ 2pq

Se elegirá el ancho de bobina de acuerdo con el paso polar. Se elegirá los principios de fases, sobre el cuadro correspondiente. Para dibujar el esquema se deben numerar solamente los lados activos de la capa superior. La conexión de los grupos sucesivos de una fase será ejecutada por polos.

Ejemplo: Realizar esquema del bobinado imbricado de dos capas cuyos datos son:

Número de ranuras K = 12 Número de polos 2p = 2 Número de fases q = 3

1º) Número de grupos del bobinado. G=2p.q=2.3=6

2º) Número de ranuras por polo y fase Kpq= K /2p.q=12/2.3=2

3º) Número de bobinas por grupo. U= K/2p.q= 12/2.3=2

4º) paso de ranura Yp= K/ 2p= 12/2=6

Yk= 1:7

5º) Paso de principio Y120º= K/3p=12/3.1=4

6º) Tabla de principios U-1, V-5, W-9

Motores de dos velocidades. Conexión Dahlander.-

Un bobinado imbricado puede ser ejecutado para que con él puedan ser conseguidas dos velocidades distintas, en relación 2:1. Esta ejecución especial recibe el nombre de conexión Dahlander. Esta forma de conexión será ejecutada teniendo en cuenta las siguientes consideraciones:

Será un bobinado imbricado de dos capas por ranura y su ancho de bobina será aproximadamente diametral con respecto al mayor número de polos, o será acortado a la mitad del paso polar, que corresponde al menor número de polos. Yk= K / 2p

El número de grupos de bobinas de cada fase, será igual al número menor de polos. Gf = 2p

Estos grupos de bobinas, se distribuirán en dos mitades exactamente iguales, una de las cuales estará formada por todos los grupos impares de esa fase y la otra, por todos lo s grupos pares. Realizando las conexiones de los grupos por polos consecuentes.

Las dos mitades de cada fase estarán unidas mediante un puente. De cada fase, se tomarán tres salidas, correspondientes al principio, final y puente medio.

Conceptos Generales Corriente Continua

Bobina: Recibe el nombre de bobina cada uno de los conjuntos compactos de espiras que unidos entre si forman el bobinado inducido de la máquina. Van alojadas en las ranuras de las armaduras. Están compuestas de lados activos y cabezas.

Número de polos de las máquinas rotativas: En todo circuito magnético se distinguen “polos Norte”, zonas donde salen las líneas de fuerza del flujo, y “polos Sur”, zonas por donde entran estas líneas de fuerza del flujo.

El número total de polos de una máquina se designa por “2p”, por lo que “p” es el número de pares de polos.

Nº total de polos = 2p

Nº de pares de polos = p

Paso polar: Es la distancia que existe entre los ejes de dos polos consecutivos, tomada sobre arco de circunferencia de entrehierro o en número de ranuras.

Designando por “D” al diámetro de dicha circunferencia y siendo “2p” el número de polos de la máquina, el valor del paso polar en centímetros, valdrá:

Para este estudio es mucho más interesante conocer el paso polar expresado en nº de ranuras. Para determinarlo expresemos por “K” el número total de ranuras de la armadura, con lo que el paso polar valdrá:

Este valor puede ser número entero de ranuras o un número fraccionario.

Paso de ranura: Se representa por “Yk”, y es el número de ranuras que es preciso saltar para ir desde un lado activo de una bobina hasta el otro lado activo. Este paso tiene que ser forzosamente entero. A veces es designado como “ancho de bobina”. En la figura este paso es de 8 ranuras.

Su valor es aproximadamente igual al paso polar y debe ser forzosamente un número entero.

Paso diametral:

Se dice que el paso de ranura es diametral, cuando su valor es exactamente igual al paso polar.

Paso acortado: Cuando el paso de ranura es menor que el paso polar.

Paso alargado:

Cuando el paso de ranura tiene un valor superior al paso polar.

Razones para tomar un paso acortado o alargado:

Cuando el paso polar resulta de un valor fraccionario, es imposible tomarlo como paso de de ranura, ya que éste debe ser exactamente entero. Así pues, la exigencia física del paso de ranura obliga a tomar un valor diferente al paso polar, sea acortado o alargado.

A veces se acorta el paso, por exigirlo el cálculo de la máquina, para disminuir el estorbo entre las cabezas de bobinas o por otras razones de funcionamiento.

En los bobinados de corriente continua no es conveniente acortar o alargar el paso de ranura por razones derivadas de la buena marcha de la conmutación, sobre la cual influye desfavorablemente cualquier acortamiento o alargamiento del paso. Estos efectos perjudiciales son aún más sensibles en las máquinas provistas de polos auxiliares o de conmutación.

Por consiguiente, podemos enunciar las dos reglas siguientes, que deben ser estrictamente cumplidas:

Máquinas con polos auxiliares.- Solamente se podrá acortar o alargar el paso de ranura en los casos en que el paso polar tenga un valor fraccionario. El acortamiento o alargamiento será menor que una ranura, justamente la fracción necesaria para que el ancho de bobina tenga un valor entero exacto.

Máquinas sin polos auxiliares.- En los bobinados de esta máquinas, se consiente un acortamiento algo mayor, por lo que además de la fracción indicada en la regla 1ª, podrá acortarse hasta una ranura mas....