Partes del motor eléctrico Bobinados concéntricos Bobinados excéntricos Motores asíncronos Desarrollo práctico Aislantes Esquemas Motores trifásicos JORGE.

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1 Partes del motor eléctrico Bobinados concéntricos Bobinados excéntricos Motores asíncronos Desarrollo práctico Aislantes Esquemas Motores trifásicos JORGE ALVAREZ HUAMÁN

2 Las partes principales que componen un motor de c.a. Son el rotor y el estátor. El estátor está formado por una carcasa de fundición y un en su interior constituido por chapa magnética apilada en la que se aloja el bobinado inductor. El rotor o inducido está formado por un núcleo de chapa magnética solidario a un eje. Este circuito magnético puede ser bobinado o del tipo de jaula de ardilla. El motor con rotor de jaula de ardilla es el más utilizado industrial- mente debido a su robustez, su rendimiento y su escaso manteni- miento. El rotor de jaula de ardilla debe su nombre al parecido con las jaulas utilizadas para las ardillas. Partes del motor

3 Jaula de ardilla Inducido de jaula de ardilla Barras conductoras de cobre o aluminio Anillos de cortocircuito Jaula de ardilla

4 Carcasa Núcleo magnético Placa de bornes Radiadores de refrigeración Ranuras ESTATOR

5 Interior de un motor de jaula de ardilla

6 Carcasa Estator Bobinado Inducido Jaula de ardilla Tapa Ventilador Caja, placa de bornes Cojinetes Protector ventilador

7 Motor asíncrono trifásico

8 Motor monofásico de condensador Condensador de arranque

9 Motor lavadora Tacodinamo Regulador

10 Clavija de conexiones

11 Motores para lavavajillas

12 Motores para secadoras

13 REBOBINADO DE MOTORES TRIFÁSICOS Los motores asíncronos o de inducción son un tipo de motores eléctricos de corriente alterna que pueden ser tanto monofásicos como polifásicos. El motor de inducción trifásico está formado por un rotor, que puede ser de dos tipos, de jaula de ardilla o bobinado, y un estator en el que se encuentran las bobinas inductoras. Estas bobinas están desfasadas entre sí 120° geométricos.

14 1. TIPOS DE BOBINADOS DE CORRIENTE ALTERNA Cada fase del devanado trifásico está formada por varias espiras formando bobinas, conectadas de forma que se sumen las fuerzas electromotrices engendradas en los conductores. Las bobinas del devanado forman grupos que pueden ser según su forma: Concéntricos. Imbricados. Ondulados. Según la manera de conexión de los grupos de bobina de una misma fase, el devanado puede ser conectado: Por polos. Por polos consecuentes. Para entender bien este capítulo, previamente se definirán los términos técnicos propios del bobinado de motores eléctricos.

15 DEFINICIONES EN EL BOBINADO DE MOTORES ELECTRICOS Bobina. Recibe el nombre de bobina cada uno de los conjuntos compactos de espiras que unidos entre máquina. Van alojadas en las ranuras de la armadura lados activos y cabezas

16 Paso polar. Es la distancia entre dos polos consecutivos (es el número de ranuras que corresponden a cada polo). Puede ser expresado en centímetros o por el número de ranuras que es más práctico. El paso polar se puede observar en la figura

17 Paso de bobina.- Es la distancia que hay entre los dos lados de una bobina. Se puede medir en fracciones del paso polar, en radianes eléctricos o geométricos, pero normalmente se mide contando el número de ranuras que hay entre los dos lados de la bobina (al paso de bobina medido en ranuras se le designara Y K )

18 Paso diametral.- Una bobina se denomina de paso diametral, si su paso es igual al paso polar. El paso diametral se puede observar en la figura

19 Paso acortado. Una bobina se denomina de paso acortado, si su paso es inferior al paso polar. Paso alargado. Una bobina es de paso alargado, si su paso es superior al paso polar. Devanados abiertos. Están formados por una o varias fases, cada una de las cuales tiene un principio y un final. Estos devanados se usan en las máquinas de corriente alterna.

20 Devanado de una capa o simple capa. En este devanado, cada ranura solo posee un lado activo de una bobina. Actualmente solo se utilizan estos devanados en máquinas de c.a. En la figura 1.5 se puede observar el devanado de una capa.

21 Devanado de dos capas o doble capa. En los devanados de doble capa, en cada ranura hay dos lados activos correspondientes a dos bobinas distintas, colocados uno encima del otro formando dos capas de conductores entre las cuales se coloca un aislante. Estos devanados son abiertos. En la figura se puede observar el devanado de doble capa.

22 Grupo polar. Es un conjunto de bobinas de la misma fase conectadas en serie, alojadas en ranuras contiguas y arrolladas alrededor de un mismo polo. Los grupos polares se conectan entre sí en serie o formando varias ramas en paralelo idénticas para, así, construir una fase del devanado. En la figura los grupos polares se han señalado con un número rodeado de una circunferencia.

23 BOBINADO POR POLOS Un bobinado es por polos cuando el final de un grupo de bobinas está conectado con el final del siguiente, y el principio de un grupo con el principio del siguiente, dejando sin conectar el principio del primer grupo y el principio del último, que serán el principio y el final, respectivamente de la fase. En la figura se puede observar el bobinado por polos. En un bobinado por polos, el número de grupos por fase es igual al número de polos. Y el número total de grupos, es el número de grupos por fase, por el número de fases.

24 Bobinado por polos

25 BOBINADO POR POLOS CONSECUENTES Un bobinado es por polos consecuentes cuando el final de un grupo de bobinas está conectado con el principio del siguiente, dejando sin conectar el principio del primer grupo y el final de último, que serán el principio y el final, respectivamente de la fase. En la figura se puede observar el bobinado de polos consecuentes. En los bobinados de polos consecuentes, el número de grupos por fase es igual al número de pares de polos, y el número total de grupos es el número de grupos por fase, por el número de fases.

26 Bobinado por polos consecuentes

27 BOBINADOS CONCÉNTRICOS En los bobinados concéntricos las bobinas de un grupo polar son de diferentes tamaños, y se van situando sucesivamente unas dentro de las otras. En la figura se puede observar el bobinado concéntrico. En este tipo de bobinado los pasos de bobina son diferentes de unas bobinas a otras.

28 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 (el bobinado monofásico concéntrico por polos, se puede observar en la figura A), mientras que en los bobinados trifásicos se realizan por polos consecuentes (el bobinado trifásico concéntrico por polos consecuentes, se puede observar en la figura B). Cuando se usa la conexión por polos consecuentes, el valor medio de los pasos de las bobinas de un grupo polar es igual al paso polar.

29 Fig. A.- Bobinado monofásico concéntrico por polos

30 Fig. B.- Bobinado trifásico concéntrico por polos consecuentes

31 BOBINADO IMBRICADO Los bobinados imbricados están realizados con bobinas de igual tamaño y forma. En los bobinados imbricados, un grupo polar se obtiene conectando en serie varias bobinas de una misma fase, todas ellas correspondientes al mismo polo (una representación grafica del bobinado imbricado se puede observar en la figura).

32 Por esta razón, en estos bobinados hay que retroceder para conectar el final de una bobina con el principio de la siguiente Estos bobinados pueden ser de una o dos capas (en la figura C, se puede observar el bobinado imbricado de una capa, y la figura D se puede observar el bobinado imbricado de doble capa), de paso diametral, alargado o acortado y siempre se ejecutan por polos. Cuando un bobinado imbricado es de una sola capa el paso de bobina medido en número de ranuras, debe ser impar (figura C). Esto se debe a que, como se muestra en la figura C, en las ranuras se van colocando alternativamente el lado derecho de una bobina, el lado izquierdo de la otra bobina, el lado derecho y así sucesivamente. Por consiguiente, una bobina tendrá uno de sus lados en una ranura par y el otro en una ranura impar y el paso de bobina, es, pues, impar.

33 En la figura C, se muestra el bobinado trifásico imbricado, por polos, de 4 polos, una capa, 4 grupos polares por fase de 2 bobinas cada uno, 48 ranuras, 4 ramas por polo y fase, y con paso medido de ranuras 11. Figura C. Bobinado imbricado de una capa

34 En la figura D, se muestra el bobinado trifásico imbricado, por polos, de 2 polos, doble capa, 2 grupos polares por fase de 4 bobinas, 24 ranuras, 4 ranuras por polo y fase, y con paso acortado de ranura en 1 ranura. Figura D. Bobinado trifásico imbricado de dos capas

35 BOBINADO ONDULADO Los devanados ondulados también están realizados con bobinas de igual tamaño. A diferencia de lo que sucede en los bobinados imbricados, en los devanados ondulados una bobina se conecta con otra de la misma fase que está situada bajo el siguiente par de polos. Por esta razón, en estos devanados hay que avanzar a conectar el final de una bobina con el principio de la siguiente (pues el final de una bobina, está detrás del principio de la siguiente con la que se conecta, como se puede apreciar en la figura). Esto hace que estos arrollamientos tengan forma de onda, lo que da origen a su denominación. Los bobinados ondulados se fabrican de dos capas y se ejecutan por polos. Estos arrollamientos pueden ser de paso diametral, alargado o acortado.

36 Bobinado trifásico ondulado En la figura, se muestra un bobinado trifásico ondulado, por polos, de 4 polos, doble capa, con 4 grupos polares por fase de 2 bobinas de cada uno, 24 ranuras, 2 ranuras polo y fase, y paso de bobina diametral.

37 CÁLCULOS PARA LOS TIPOS DE BOBINADOS Ranuras que ocupa el bobinado por polo y por fase Kpq Donde: : Ranuras que ocupa el bobinado por polo y por fase. K: Número de ranuras. 2pq: Número de grupos por fase por el número de fases. Número de bobinas Bobinado de una capa. Para el bobinado de una capa, el número de bobinas es la mitad del número de ranuras, como se puede observar en la ecuación B: Número de bobinas.

38 Bobinado de dos capas. Para el bobinado de dos capas. El número de bobinas (B) es igual al número de ranuras (K), como se puede observar en la ecuación Número de bobinas por grupo. Es el número de bobinas totales dividido por los grupos totales del bobinado, como se puede observar en la ecuación Donde: u : Número de bobinas por grupo. B : Número de bobinas. G : Número de grupos totales del bobinado.

39 Paso polar. Es el número de ranuras que corresponden a cada polo. En la ecuación se demuestra lo que se dijo en el enunciado anterior Donde: Yp : Paso polar. K : Número de ranuras. 2p : Número de polos.

40 Los bobinados de corriente alterna son concéntricos cuando las bobinas que forman los grupos son concéntricas. Grupo de 2 bobinas concéntricas Grupo de 3 bobinas concéntricas Bobinas EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

41 CONEXIÓN DE GRUPOS CONCENTRICOS POR POLOS CONSECUENTES 123 CONEXIÓN POR POLOS CONSECUENTES FORMACION DE POLOS SE FORMAN DOS POLOS POR CADA GRUPO EL NUMERO DE POLOS ES DOBLE DEL NUMERO DE GRUPOS 4 EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

42 CONEXIÓN DE GRUPOS CONCENTRICOS POR POLOS FORMACION DE POLOS 12 1 EL NUMERO DE POLOS ES IGUAL AL NUMERO DE GRUPOS SE FORMA UN POLO POR GRUPO EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

43 Los bobinados concéntricos pueden ser conectados por polos y por polos consecuentes. Los monofásicos y bifásicos se ejecutan siempre por polos. Los trifásicos se ejecutan siempre por polos consecuentes. Las razones son solo de tipo constructivo. BOBINADOS CONCENTRICOS EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

44 CALCULO DE UN BOBINADO CONCENTRICO DATOS DEL MOTOR Nº RANURAS - K = 24 Nº DE POLOS - 2p = 4 CONEXIÓN - Polos consecuentes Nº DE FASES - q = 3 K Nº de bobinas por grupo - U = = 2 2pq K Nº de ranuras por polo y fase - Kpq = = 2 2pq Amplitud de grupo - m = (q - 1) U = 4 K Paso de principios de fase - Y 120 = = 4 3p Grupos por fase - Gf = p = 2 ; Gt = Gf.q = 6 EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

45 2 BOBINAS POR GRUPO AMPLITUD RESULTADOS DEL CALCULO U V W 1 5 9 13 17 21 TABLA DE PRINCIPIOS COGEREMOS EL 1 - 5 - 9 SERAN DOS GRUPOS POR FASE, 6 EN TOTAL 1 2 3 4 EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

46 ESTATOR DE 24 RANURAS REPRESENTACION PANORAMICA COLOCAMOS EL PRIMER GRUPO SEGÚN LOS CALCULOS OBTENIDOS COLOCAMOS AHORA EL SEGUNDO GRUPO DE MANERA SIMETRICA EN EL CONJUNTO DE RANURAS AHORA CONECTAMOS LOS DOS GRUPOS EN CONEXIÓN POR POLOS COMPROBAMOS LA FORMACION DE POLOS EN ESTA FASE TENIENDO EN CUENTA EL PASO DE PRINCIPIOS COLOCAMOS LA SEGUNDA FASE VOLVEMOS A CONECTAR ENTRE SI LOS DOS GRUPOS COMPROBAMOS DE NUEVO LA FORMACION DE POLOS QUE COMPLEMENTARA LA FASEANTERIOR COLOCAMOS AHORA LA 3º FASE SEGÚN EL PASO DE PRINCIPIOS COMO EN LA FASE ANTERIOR CONECTAMOS LOS GRUPOS COMPROBAMOS LA FORMACIÓN DE POLOS, PERO EN LA TERCERA FASE EMPEZAREMOS POR EL FINAL COMPROBAMOS AHORA LA FORMACION DE LOS 4 POLOS AGRUPANDO LAS FLECHAS EN GRUPOS SEGÚN SU SENTIDO RANURA 5 RANURA 9 CONECTAMOS AHORA EL MOTOR A LA P LACA DE BORNAS, PRIMERO EN ESTRELLA ( MAYOR TENSION ) SEGUNDO EN TRIANGULO ( MENOR TENSION ) L1 L2 L3 CONEXIÓN TRIANGULO 2W 2U 2V 1U 1V 1 W EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR CONEXIÓN ESTRELLA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

47 Otra forma de reparto de grupos para la realización del esquema Será un bobinado concéntrico de...Y K = 24 Bobinas por grupo......................... U = 2 Paso de principios......................... Y 120 = 4 Amplitud....................................... m = 4 Conexión por polos consecuentes Datos de bobinado: EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

48 1U 1V 1W Partiendo del conjunto de ranuras del estator, dejamos 2 ranuras para el primer grupo Como cada grupo tiene dos bobinas Para la colocación del segundo grupo (que corresponderá al primer grupo de la segunda fase) dejamos tantas ranuras vacías como bobinas por grupo tengamos Las dos siguientes para el primer grupo de la segunda fase Las dos siguientes quedarán vacías Las dos siguientes parta el primer grupo de la tercera faseLas dos siguientes quedan vacías Las dos siguientes corresponden otra vez a la primera fase Las dos siguientes vacías Las dos siguientes a la segunda fase Las dos siguientes vacías Las dos siguientes a la tercera fase Las dos ultimas vacías Si nos fijamos la secuencia será siempre: 2 para la primera fase, 2 vacías, 2 para la segunda fase, 2 vacías, 2 para la tercera fase, 2 vacías, 2 para la primera fase, 2 vacías............ Ya podemos empezar a colocar los grupos y terminar el esquema Y así hasta terminar de colocar todas las bobinas. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

49 1U 1V 1W 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4

50 Fin

51 Motores asíncronos Giran a una velocidad inferior a la del campo magnético giratorio (velocidad de sincronismo). Esta velocidad (de sincronismo) depende de la frecuencia de la corriente y del número de polos de la máquina. 60. f p La velocidad real o velocidad del rotor es inferior a la de sincronismo 60. f p n 1 = n 2 =Deslizamiento EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

52 Estos bobinados pueden ser : imbricados y ondulados, a su vez de una y de dos capas. Los imbricados pueden ser enteros o fraccionarios. En este tema estudiaremos solo los imbricados enteros. Estos serán: 1. - De una capa cuando cada lado de bobina ocupa una ranura entera. 2. - De dos capas (o superpuesto) cuando en una ranura se albergan dos lados de bobinas diferentes. En los bobinados de una capa el ancho de bobina será siempre impar y aproximadamente igual al paso polar. Si es acortado, lo será en un numero de ranuras par. Decimos que un paso es diametral cuando coincide el paso de bobina con el paso polar ; acortado cuando es menor que el paso polar y alargado cuando es mayor. BOBINADOS EXCENTRICOS EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

53 En los bobinados de una capa el ancho de bobina será siempre impar y aproximadamente igual al paso polar. Si es acortado, lo será en un numero de ranuras par. Este acortamiento puede llegar a ser hasta un tercio del paso polar y en ocasiones solo se acorta para conseguir: 1.- Reducir la longitud del hilo a emplear. 2.- Reducir el estorbo en las cabezas de las bobinas. 3.- Reducir los armónicos de la fuerza electromotriz. BOBINADOS EXCENTRICOS IMBRICADOS

54 Se dice que un bobinado es excéntrico cuando las bobinas que forman un grupo son iguales. Normalmente todos los bobinados excéntricos son ejecutados por polos. ESTOS SON DOS GRUPOS DE 3 BOBINAS CADA UNO SE CONECTAN POR POLOS 22 1 BOBINAS GRUPO 1 GRUPO 2 VEMOS LA FORMACION DE POLOS SE FORMAN TANTOS POLOS COMO GRUPOS TENEMOS EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

55 CALCULO DE UN BOBINADO III, IMBRICADO ( una capa ) DATOS DEL MOTOR Nº de ranuras -- K = 24 Nº de polos -- 2p = 4 Nº de fases -- q = 3 Conexión por polos B -- U = = 1 2p q K -- Yp = = 6 2p K -- Y 120 = = 4 3p En un bobinado de una capa B = K/2 Nº. bobinas por grupo Paso de polar Paso de principios Nº de grupos por fase Nº de grupos totales -- Gf = 2p = 4 -- Gt = 2p q = 12 EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

56 RESULTADO DEL CALCULO U = RESULTAN GRUPOS DE 1 BOBINA Yp = PASO POLAR 6 ACORTAMOS EN UNA RANURA Y K = PASO DE RANURA 5 DECIMOS PASO ACORTADO U = 1 Yp = 6 Y 120 = 4 U V W 1 5 9 13 17 21 Con este dato realizamos la siguiente tabla de principios de fase 1 2 3 4 5 6 EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

57 PARTIMOS DE UN ESTATOR DE 24 RANURAS 5 3 1 1 2 4 DESARROLLO DEL ESQUEMA SEGÚN EL RESULTADO DEL CALCULO COLOCAMOS EL PRIMER GRUPO A CONTINUACION Y CON UN REPARTO SIMETRICO COLOCAMOS LOS GRUPOS RESTANTES DE LA MISMA FASE PASAMOS A CONECTAR LOS GRUPOS EN CONEXIÓN POR POLOS TENIENDO EN CUENTA EL PASO DE PRINCIPIOS CALCULADO ( RANURA 5 ) COLOCAMOS EL PRINCIPIO DE LA SEGUNDA FASE PASAMOS A REALIZAR LAS CONEXIONES ENTRE LOS GRUPOS 9 CONECTAMOS AHORA ESTE GRUPO YGUAL QUE LOS ANTERIORES LA TERCERA FASE SE COGE EN SENTIDO CONTRARIO A LAS OTRAS DOS U1 U2 V1 V2 W1 W2 CONTANDO CON EL PASO DE PRINCIPIOS ( RANURA 9 ) PASAMOS A COLOCAR EL PRIMER GRUPO DE LA TERCERA FASE A CONTINUACION COLOCAMOS EL RESTO DE GRUPOS DE LA MISMA FASE COMO EN EL CASO ANTERIOR PASAMOS A CONECTAR LOS GRUPOS ( POR POLOS ) COMPROBAMOS AHORA LA FORMACION DE POLOS LI L2 L3 CONECTAMOS LA PLACA DE BORNAS CONEXIÓN ESTRELLA CONEXIÓN TRIANGULO W1 U1 V1 U2 V2 W2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

58 CALCULO DE UN BOBINADO, III (imbricado superpuesto) DATOS DEL MOTOR Nº de ranuras -- K = 24 Nº de polos -- 2p = 4 Nº de fases -- q = 3 Conexión por polos B -- U = = 2 2p q K -- Yp = = 6 2p K -- Y 120 = = 4 3p En un bobinado de dos capa B = K Nº. bobinas por grupo Paso polar Paso de principios Nº de grupos por fase Nº de grupos totales -- Gf = 2p = 4 -- Gt = Gf.q = 12 EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

59 U = RESULTAN GRUPOS DE 2 BOBINAS Yp =PASO POLAR 6 Y k = PASO DE RANURA 6 PASO DIAMETRAL B U = = 2 2p q K Yp = = 6 2p K Y 120 = = 4 3p U V W 1 5 9 13 17 21 Con este dato realizamos la siguiente tabla de principios de fase RESULTADOS DEL CALCULO EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

60 DESARROLLO DEL ESQUEMA U1 W1 U2 V2 W2 V1 5 9 PARTIMOS DE UN ESTATOR DE 24 RANURAS EN REPRESENTACION PANORAMICA, COLOCAMOS EL PRIMER GRUPO. DESPUES DE UN REPARTO SIMETRICO PASAMOS A COLOCAR LOS DEMAS GRUPOS DE LA MISMA FASE ( CUATRO SEGÚN LOS CALCULOS ) PROCEDEMOS A CONECTAR LOS GRUPOS ENTRE SI ( CONEXIÓN POR POLOS ) SEGÚN EL PASO DE PRINCIPIOS ( RANURA 5 ) COLOCAMOS EL PRIMER GRUPO DE LA SEGUNDA FASE AHORA PROCEDEMOS COMO EN EL CASO ANTERIOR COLOCANDO EL RESTO DE LOSGRUPOS DE ESTA FASE IGUAL QUE EN EL CASO ANTERIOR CONECTAMOS LOS GRUPOS POR POLOS SEGÚN LA TABLA DE PRINCIPIOS ( RANURA 9 ) COLOCAMOS EL PRIMER GRUPO DE LA TERCERA FASE COMO EN LAS DOS ANTERIORES COLOCAMOS EL RESTO DE GRUPOS DE LA FASE CONECTAMOS LOS GRUPOS ( POR POLOS ) CONECTAMOS LA PLACA DE BORNAS CONEXIÓN TRIANGULO L1 L2 L3 CONEXIÓN ESTRELLA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2W 2U 2V 1U 1V 1 W EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

61 Ejemplo de bobinado excéntrico imbricado de una capa con tres bobinas por grupo B U = = 3 2p q K Yp = = 18 2p K Y 120 = = 12 3p U V W 1 13 25 13 17 21 Con este dato realizamos la siguiente tabla de principios de fase Paso acortado en 5 ranura ; Y k = 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 K = 36 2p = 2 q = 3 Datos 36 Para el desarrollo del esquema se Procede como en el caso anterior EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

62 1U 1V 1W Dibujadas las 36 ranuras de la armadura Colocamos el primer grupo (ranura 1) Después de hacer un reparto simétrico, colocamos el segundo grupo correspondiente a la misma fase Pasamos a conectar entre sí los grupos (en este caso conexión por polos) Según el paso de principios (Y 120 = 12) colocamos el primer grupo de la segunda fase Del mismo modo que en la fase anterior colocamos el segundo grupo de esta fase Conectamos entre sí los grupos Según el paso de principios Y 120, el principio de la segunda fase estaría en la ranura 25 Seguiríamos el mismo procedimiento que en los casos anteriores. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

63 Distribución de grupos en bobinados de dos capas

64 Realizaremos el bobinado explicado anteriormente Como tiene 2 bobinas por grupo, marcamos las 2 primeras ranuras Reservamos las 2 siguientes para la segunda fase Las 2 siguientes para la tercera fase Las 2 siguientes vuelven a corresponder a la primera fase Seguimos la misma secuencia hasta el final (2º f – 3º f – 1º f – 2º f – 3º f - etc...) Colocamos ahora los grupos de la primera fase en las ranuras de color blanco, fijándonos solo en su lado izquierdo. Conectamos los grupos entre sí según la conexión que corresponda (por polos en este caso) Colocamos la siguiente fase teniendo en cuenta el paso de principios Y 120 (en este caso ranura 5) Seguimos el mismo procedimiento hasta terminar Una vez terminada la 2º f, empezaremos con la 3º que según el paso de principios Y 120 corresponde en la ranura 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

65 Fin

66 Un bobinado trifásico alimentado por un sistema trifásico de corrientes, origina un campo magnético cons- tante, pero giratorio, con velo- cidad igual a la de sincronismo. En este bobinado trifásico bipolar al ser recorrido por un sistema trifásico como el de la figura ( A ), en cada una de las fases, la corriente varía continuamente de valor, teniendo una alternancia po- sitiva y otra negativa. En cada una de las fases se presentan las variaciones de corriente como indicamos en a continuación. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 + + - - - - - - + + + + U V W X Y Z ( A ) o a b c d U V W EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

67 7 2 3 4 5 1 6 8 9 10 11 12 U V W X Y Z En el instante ( o ), la corriente de la fase U tiene un valor nulo, la fase W es positiva y la fase V es negativa. Puedes verlo haciendo clic 3 veces en la pantalla Instante ( o ) - - + + + + - - + + - - + + - - En el instante a son positivas las fases U y W mientras que es negativa la V Instante a Instante b En el instante b es nula la fase W y positivas las fases V y U o a b c d U V W EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

68 CUANDO ESTE VALOR DEL NUMERO DE BOBINAS POR GRUPO NO ES UN VALOR ENTERO, DECIMOS QUE ES BOBINADO FRACCIONARIO (No serán estudiados en este capitulo)

69 Fin

70 U2 W2 U1 V1 V2 Partiremos de un estator de - K=24 ; 2p=4 ; q=3 - concéntrico por polos consecuentes y de una capa. Colocamos el primer grupo Las dejamos levantadas por un lado (quedaran tantas bobinas levantadas como - m/2) Dejando 2 ranuras vacías (tantas como bobinas por grupo) colocamos el siguiente grupo Seguimos el mismo procedimiento hasta el final, dejando siempre dos ranuras vacías antes de colocar el siguiente. Bajamos los lados de bobina que dejamos levantados del primer grupo Veremos ahora las conexiones entre grupos de cada fase EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

71 Una vez limpias las ranuras procedemos a aislarlas con cartón EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

72 Medida para el molde de las bobinas Dejaremos una holgura ligeramente superior a la profundidad de la ranura, por ambos lados. EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

73 Realización de bobinas EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

74 Colocamos los grupos teniendo en cuenta que los principios y finales salgan por el lado de acceso a la placa de bornes. Acceso a la placa de bornes EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

75 Colocada la primera bobina, como es un bobinado de doble capa, cerramos con un cartón para separar las dos bobinas que irán en la ranura. Cartón EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

76 Este primer grupo se colocará solo por un lado,dejando el otro levantado. Lado levantado Aislamos con cartón EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

77 HACER CLIC PARA AVANZAR Colocamos el segundo grupo a conti- nuación del primero y lo aislamos EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

78 Seguimos colocando tantas bobinas con un lado levantado como Yp En este caso Yp = 5 La bobina 6 ya se Introduce por ambos lados en las ranuras Cuando ponemos dos bobinas en la misma ranura cerramos con caña EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

79 A partir de aquí las bobinas se van colocando por los dos lados dentro de las ranuras EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

80 Si son bobinados concéntricos, colocamos las bobinas del mismo grupo en ranuras sucesivas EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

81 Concéntrico Colocamos la bobina pequeña del segundo grupo, dejando tantas ranuras libres como bobinas tenga el grupo Dos bobinas por grupo EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

82 Se dejaran tantas bobinas levantadas de un lado como ranuras de amplitud tenemos partido por dos, Yp / 2. En este caso amplitud 4, por tanto dejamos levantadas 2 bobinas. EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

83 Concéntrico Colocamos el tercer grupo dejando de nuevo 2 ranuras libres, por ser 2 bobinas por grupo 2 ranuras libres EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

84 Volviendo a los excéntricos, colocamos todos los grupos sin dejar ranuras vacías, los lados que tenemos levantados de las primeras que han sido colocadas, son las ultimas en colocarse en las ranuras. EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

85

86 Colocadas todas lar bobinas, aislamos los grupos por los dos lados del motor. EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

87

88 Una vez aislado procedemos al atado de forma que quede bien apretado EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

89 Proceso atado de las cabezas EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

90 Una vez bien atado por ambos lados y realizadas las comprobaciones oportunas procederíamos al barnizado, (secado al horno o al aire). EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

91 Fin

92 La duración y el funcionamiento de una máquina eléctrica, depende esencialmente de los aislantes utilizados. La características fundamentales que debe poseer un buen aislante son: Elevada rigidez dieléctrica Estabilidad dimensional y aptitud de conservar esta propiedad en el tiempo. La capacidad de un aislante a soportar elevadas temperaturas es la cualidad determinante para su clasificación, tanto es así que las normas internacionales, y las de los diversos países clasifican los aislamientos (y por lo tanto los aislantes que los componen) en base a la posibilidad que tienen de soportar determinados límites térmicos. Se definen las siguientes clases de aislamiento: F : 155 °C H : 180 °C C : mayor de 180 °C. El aislante de las máquinas eléctricas Y : 90 °C A : 105 °C E : 120 °C B : 130 °C EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

93 El papel es el clásico aislamiento entre espiras y contra masa utilizado en la fabricación de transformadores y máquinas rotativas. Entre los tipos de cartón aislante mas utilizados podemos encontrar el cartón pressboard y el cartón presspan. El cartón pressboard, (nombre adoptado por la empresa «WEIDMANN» de Suiza), es un tipo de precomprimido de alta calidad que se utiliza como aislante en transformadores sumergidos en aceite de alta y muy alta tensión. Cartón presspan es un material constituido por pulpa de celulosa que no contiene ácidos, álcalis, sales ni impurezas metálicas. Comercialmente se obtienen en dos tipos: Superficie lustrada con espesores de 0.10 a 1 mm. Superficie no lustrada con espesores de 1 a 5 mm. EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

94 Son soluciones de resinas naturales o sintéticas (con o sin aceite), con adecuados solventes, que aplicados sobre una superficie forman una película aislante uniforme. La aplicación de los barnices a los distintos devanados, tiene por finalidad conferir a los aislantes las siguientes características: 1.- Sustituir el aire que se encuentra en los intersticios del aislamiento. 2.- Aumentar la rigidez dieléctrica y reducir la higroscopicidad.  3.- Mejorar la calidad mecánica (vibraciones, esfuerzos electrodinámicos) y la  resistencia a la acción de los agentes externos (ambientes corrosivos etc.). 4.- Aumentar la resistencia al calor y la conductibilidad térmica del conjunto. 5.- Prolongar la duración de la vida de los arrollamientos. EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

95 Para lograr estas condiciones es necesario que los barnices posean las siguientes cualidades: 1.- Ser buenos aislantes. 2.- Formar películas homogéneas impermeables y resistentes a los agentes externos. 3.- Poseer un buen poder penetrante y cementante. 4.- Soportar por largo tiempo la temperatura de funcionamiento de las máquinas o de los aparatos sin apreciable degradamiento de sus cualidades. 5.- Poseer una buena conductibilidad térmica y ser de fácil aplicación. Se pueden obtener diversos tipos de barnices y agruparlos en dos categorías: 1.- Los que reaccionan con el calor y que normalmente están constituidos por resinas termoendurecibles. 2.- Los de secado al aire.

96 Fin

97 CUANDO ESTE VALOR DEL NUMERO DE BOBINAS POR GRUPO NO ES UN VALOR ENTERO, DECIMOS QUE ES BOBINADO FRACCIONARIO (No serán estudiados en este capitulo)

98 K = 24 - 2p = 2 – por polos K = 30 - 2p = 2 - polos consecuentes K = 24 - 2p = 4 - por polos K = 24 - 2p = 4 - polos consecuentes K = 24 - 2p = 8 - polos consecuentes K = 36 - 2p = 6 - polos consecuentes K = 18 - 2p = 2 - polos consecuentes K = 18 - 2P = 6 - polos consecuentes K = 30 - 2p = 10 - polos consecuentes K = 12 – 2p = 2 – polos consecuentes K = 36 - 2p = 6 - polos K = 12 - 2p = 2 - por polos K = 24 - 2p = 4 - por polos K = 36 - 2p = 6 - por polos K = 36 - 2p = 2 - por polos K = 48 - 2p = 4 - por polos K = 12 - 2p = 4 - por polos K = 12 - 2p = 2 - por polos K = 12 - 2p = 2 - por polos, acortado K = 18 - 2p = 2 - por polos K = 18 - 2p = 6 - por polos K = 24 - 2p = 4 - por polos K = 24 - 2p = 8 - por polos K = 36 - 2p = 4 - por polos BOBINADOS CONCENTRICOSBOBINADOS ESCENTRICOS

99 2W 2U 2V 2U 2V 2W U Z VX W Y 1 2 3456789 0 1 2 3456789 0 1 2 34 concéntrico K = 24 2p = 2 q = 3 Conexión por polos

100 2W 2U 2V 2U 2V 2W U V W Z Y X 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 concéntrico K = 30 2p = 2 q = 3 Polos consecuentes

101 U V W Z Y X 1U 1V 1W 2W 2U 2V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 Concéntrico K = 24 2p = 4 q = 3 Por polos

102 X Y 2W 2U 2V 1U 1V 1W 2 3 4 5 6 7 89 0 1 23 4 5 67 89 0 1 23 4 1 U V W Z Concéntrico K = 24 2p = 4 q = 3 Por polos consecuentes

103 2W 2U 2V 1U 1V 1W 2 3 4 567 8 9 1 0 234 56 78 9 1 02 3 4 1 UZ VW X Y Concéntrico K = 24 2p = 8 q = 3 Por polos consecuentes

104 U V W Z X Y 2 34 5 6 789 1 0 2 34 5 6 789 1 0 2 3 4 5 6 7890 1 2 3 4 5 6 1 Concéntrico K = 36 2p = 6 q = 3 Por polos consecuentes

105 V W Z X Y 2 345 6 7 89 1 0 2 345 6 7 8 1 U Concéntrico K = 18 2p = 2 q = 3 Por polos consecuentes

106 U V W Z X Y 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 concéntrico K = 18 2p =6 q = 3 Por polos consecuentes

107 UV W Z X Y 2 34 5 67 89 1 0 2 3 4 567 8 9 1 0 2 34 5 6 7 8 9 1 0 Concéntrico K = 30 2p = 10 q = 3 Por polos consecuentes

108 1U 1V 1W 2W 2U 2V 1U 1V 1W 2W 2U 2V 2 3 4 5 6 7 1 9 0 8 2 1 Imbricado K = 12 2p = 2 q = 3 Por polos

109 1U 1V 1W 2W 2U 2V 1U 1V 1W 2W 2U 2V 23 4 5 6 71 9 0 8 2 3 4 5 6 7 1 90 8 2 3 4 5 6 7 9 0 8 1 2 3 4 5 6 1 Imbricado K = 36 2p = 6 q = 3 Por polos

110 Ranuras 12 (K=12), dos polos (2p=2), trifásico (q=3). Por polos.

111 Ranuras 24 (K=24), polos cuatro (2p=4), trifásico (q=3). Por polos.

112 Ranuras 36 (K=36), número de polos 6 (2p=6), trifásico (q=3). Por polos.

113 Ranuras 36 (K=36), número de polos 2 (2p=2), trifásico (q=3). Por polos.

114 Ranuras 48 (K=48), número de polos 4 (2p=4), trifásico (q=3). Por polos.

115 Ranuras 12 (K=12), cuatro polos (2p=4), trifásico (q=3). Por polos.

116 Ranuras 12 (K=12), dos polos (2p=2), trifásico (q=3). Por polos.

117 Paso acortado

118 Ranuras 18 (K=18), número de polos 2 (2p=2), trifásico (q=3). Por polos

119 Ranuras 18 (K=18), número de polos 6 (2p=6), trifásico (q=3). Por polos.

120 Ranuras 24 (K=24), número de polos 4 (2p=4), trifásico (q=3). Por polos.

121 Ranuras 24 (K=24), número de polos 8 (2p=8), trifásico (q=3). Por polos.

122 Ranuras 36 (K=36), número de polos 4 (2p=4), trifásico (q=3). Por polos.

123 Motores monofásicos Podemos distinguir 3 tipos: 1.- Con bobinado auxiliar de arranque pueden ser: a.- Motores de fase partida. b.- Motores de condensador. 2.- De espira en cortocircuito (polo blindado). 3.- Motores universales. Los de fase partida y de condensador, por la disposición de sus bobinados, pueden ser de bobinados separados o de bobinados superpuestos. HACER CLIC PARA AVANZAR

124 Motor monofásico de fase partida Rotor Bobinado principal Bobinado auxiliar U1U2 Z1 Z2 L N Interruptor centrifugo Se construyen en potencias de hasta 1/8 de CV HACER CLIC PARA AVANZAR

125 Rotor Bobinado principal Bobinado auxiliar Condensador de arranque U1U2 Z1 Z2 C L N Motor monofásico de condensador Se construyen en potencias de hasta 2 CV, aproximadamente. C = 3,18. P. 10 6 U 2. cos HACER CLIC PARA AVANZAR

126 Rotor Bobinado principal Bobinado auxiliar U1U2 Z1 Z2 C L N Cambio del sentido de giro HACER CLIC PARA AVANZAR

127 El bobinado principal ocupa normalmente los 2/3 de las ranuras del estator, y el 1/3 restante el bobinado auxiliar. Por lo tanto el número de bobinas de cada grupo U y la amplitud m del bobinado principal se obtiene por la fórmula: U = m = K 6p Como el bobinado auxiliar ocupa 1/3 de las ranuras tendremos: Ua = 1 3. K 4p = K 12p Cálculo del bobinado monofásico de bobinados separados HACER CLIC PARA AVANZAR

128 La amplitud del grupo auxiliar m a considerando que el bobinado principal ocupa los dos tercios de las ranuras será: m a = 2 3. K 2p = K 3p El paso de principios Y 90 : Y 90 = K 4p HACER CLIC PARA AVANZAR

129 BOBINADO MONOFASICO SEPARADO DATOS DEL MOTOR Nº DE RANURAS = K = 24 Nº DE POLOS = 2p = 4 RESULTADOS K 24 U = m = = = 2 6p 12 K 24 Ua = = = 1 12p 24 K 24 ma = = = 4 3p 6 K 24 Y 120 = = = 3 4p 8 4 GRUPOS, BOBINADO PRINCIPAL 4 GRUPOS, BOBINADO AUXILIAR DOS BOBINAS POR GRUPO UNA BOBINA POR GRUPO AMPLITUD 2 AMPLITUD 4 HACER CLIC PARA AVANZAR

130 0 1 2 3 4 5678 9 0 1 2 3 4 5678 9 1 2 3 4 U2 Z2 U1 Z1 0 1 2 3 4 5678 9 0 1 2 3 4 5678 9 1 2 3 4 Partiremos de un bobinado de K=24 – 2p=4. Con resultados de cálculo - (bobinado principal) - U=2 – m=2 Según los cálculos, resulta para el bobinado principal: U = 2 - m = 2 – G = 4. Colocamos los grupos de forma simétrica Conectamos los grupos (conexión por polos) Los resultados de bobinado auxiliar son:U=1 – m=4 – G=4. Teniendo en cuenta el paso de principios – Y 90 =3. Colocamos los grupos Conectamos estos grupos en conexión por polos Conectamos el bobinado a la placa de bornes N Cambio del sentido de giro 1U 1V 1W 2W 2V 2U L1 HACER CLIC PARA AVANZAR

131 CALCULO DE UN MOTOR MONOFASICO SUPERPUESTO DATOS DEL MOTOR Nº de ranuras K = 24 ; Nº de polos 2p = 4 En los bobinados superpuestos se presentan algunas condiciones especiales: 1.- El bobinado principal puede llegar a ocupar el 83 % del total de ranuras debido a que ambos bobinados, auxiliar y principal compartirán algunas ranuras. 2.- El numero de bobinas por grupo del bobinado principal puede ser entero o entero mas medio, partiendo de la formula del bobinado separado. Decimos que es media cuando dos bobinas del mimo bobinado ( principal o auxiliar ) comparten ranura. ( lo vemos en este caso ) 3.- Debido al acortamiento que sufre el paso de bobina ya que el numero de espiras de cada bobina será diferente, el numero de espiras eficaces de cada bobina se hará de forma independiente. 4.- El numero de espiras de las bobinas tanto del grupo principal como auxiliar podrán ser distintos. HACER CLIC PARA AVANZAR

132 K Nº bobinas por grupo U = Ua = = 2 añadiremos 1 / 2 bobina 6p K - 2p. 2U Amplitud m = = 1 2p K - 2p. 2Ua Amplitud ma = = 1 2p K Paso de principios Y 90 = = 3 cogemos 1 - 4 4p CALCULOS DEL BOBINADO HACER CLIC PARA AVANZAR

133 GRUPOS RESULTANTES DEL CALCULO 4 GRUPOS BOBINADO PRINCIPAL 4 GRUPOS BOBINADO AUXILIAR DOS BOBINAS POR GRUPO + 1/2 DOS BOBINAS POR GRUPO + 1/2 AMPLITUD 1 1 / 2 BOBINA HACER CLIC PARA AVANZAR

134 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 COLOCAMOS EL PRIMER GRUPO A CONTINUACION COLOCAMOS LOS DEMAS GRUPOS DE FORMA SIMÉTRICASIMETRICAMENTE CONECTAMOS LOS GRUPOS EN CONEXIÓN POR POLOS SEGÚN EL PASO DE PRINCIPIOS COLOCAMOS EL PRIMER GRUPO DEL BOBINADO AUXILIAR ( RANURA 4 ) A CONTINUACIÓN COLOCAMOS LOS DEMAS GRUPOS SIGUENDO EL PROCEDIMIENTO ANTERIOR CONECTAMOS LOS GRUPOS EN CONEXIÓN POR POLOS CONECTAREMOS AHORA LA PLACA DE BORNAS W2 U2 V2 U1 V1 W1 U1Z1 F N Z2 U2 ALIMENTACON CAMBIO DEL SENTIDO DE GIRO HACER CLIC PARA AVANZAR

135 OTRO EJEMPLO DE BOBINADO SUPERPUESTO SERÁ UN BOBINADO DE K = 36 ; 2p = 4 Según el cálculo U = K / 6p = 3 m = K – 2p. 2U / 2p = 1 Ua = K / 6p = 3 ma = K – 2p. 2Ua / 2p = 2 De acuerdo con la experiencia haremos que cada grupo principal tenga U + 1 = 4 consiguiéndose un buen reparto, por lo que este bobinado ocupará 2p. 2U = 2 ranuras quedando 4 libres. Al ser la amplitud del grupo principal un numero impar m = 1, es obligado hacer que el numero de bobinas por grupo U a = entero + medio, resultando Ua = K / 6p = 3 + ½ Y 120 = K / 3p = 4,5 Recordar que el numero de espiras de las bobinas de cada grupo, principal y auxiliar suele ser distinto. HACER CLIC PARA AVANZAR

136 U1 Z1 U2 Z2 3 bobinas de cálculo + 1 = 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 3 bobinas + 1/2 ½ bobina COLOCAMOS EL PRINER GRUPO COLOCAMOS LOS DEMAS GRUPOS DEL BOBINADO PRINCIPAL SEGÚN EL REPARTO CALCULADO HACEMOS LA CONEXIÓN POR POLOS COLOCAMOS EL PRIMER GRUPO DEL BOBINADO AUXILIAR PARTIENDO DEL PASO DE PRINCIPIOS CALCULADO ( RANURA 5 ) COLOCAMOS EL RESTO DE LOS GRUPOS DEL BOBINADO AUXILIAR SEGÚN EL CALCULO REALIZADO CONECTAMOS LOS GRUPOS POR POLOS BOBINADO FINALIZADO, (CONECTAMOS LA PLACA DE BORNES COMO EN EL CASO ANTERIOR HACER CLIC PARA AVANZAR

137 Partimos de un bobinado separado de K=24 – 2p=4 estudiado anteriormente Empezamos por colocar los grupos del bobinado principal Colocamos ahora el bobinado auxiliar teniendo en cuenta que la amplitud coincidirá con el Nº de lados de 2 grupos consecutivos Pasamos a realizar las conexiones (por polos). Empezamos por el bobinado principal U2 Z2 Realizar ahora las conexiones del bobinado auxiliar (conexión por polos). U1 Z1 Colocación de bobinas HACER CLIC PARA AVANZAR

138 Fin

139 Circuito inductor de chapa magnética Bobinas inductoras Inducido Colector de delgas

140 Portaescobillas Motor universal

141 Inducido de jaula de ardilla Espiras de cortocircuito Bobina inductora Terminales de conexión Motor de espira en cortocircuito