DISEÑO DE LAS PARTES CONSTRUCTIVAS DEL GENERADOR O MOTOR ELECTRICO.
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5/13/2018 DISEO DE LAS PARTES CONSTRUCTIVAS DEL GENERADOR O MOTOR ELECTRICO.
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Facultad de IngenieraIngeniera Electrnica y Elctrica
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DISEO DE LAS PARTES CONSTRUCTIVAS DELGENERADOR O MOTOR ELECTRICO.
Miguel Bravo Quiroga,[email protected] Orellana Malav,[email protected].
Paul Guillen,[email protected]
Astrac.- Un generador elctrico es todo dispositivo capaz de
mantener una diferencia de potencial elctrico entre dos de
sus puntos, llamados polos, terminales o bornes. Los
generadores elctricos son mquinas destinadas a
transformar la energa mecnica en elctrica. Esta
transformacin se consigue por la accin de un campo
magntico sobre los conductores elctricos dispuestos sobre
una armadura. Si mecnicamente se produce un movimiento
relativo entre los conductores y el campo, se generar unafuerza electromotriz Estn basados en la ley de Faraday.
Un generador es una mquina elctrica que realiza el
proceso inverso que un motor elctrico, el cual transforma
la energa elctrica en energa mecnica. Aunque la
corriente generada es corriente alterna, puede ser
rectificada para obtener una corriente continua. La mayora
de los generadores de corriente alterna son de tres fases.
I. INTRODUCCINEn este ensayo hablaremos de las partes que constituyen un
generador y motor elctrico que son los causantes de su
funcionamiento, se hablara de un pequeo resumen de cmo
en la historia se fue creando y modificando los generadores
elctricos, el tipo de que bobinado pueden darse el rotor y
estator en si el campo es muy amplio para realizar una
adecuada profundizacin en el tema de los generadores.
II. DESARROLLOHistoria.
Durante 1831 y 1832, Michael Faraday descubri que un
conductor mecnico movindose en un campo magntico
generaba una diferencia de potencial. Aprovechando esto,
construy el primer generador electromagntico, el disco deFaraday, un generador homopolar, empleando un disco de
cobre que giraba entre los extremos de un imn con forma
de herradura, generndose una pequea corriente continua.
Tambin fue utilizado como generador de energa en una
bicicleta para producir luz de poca intensidad.
Primeros modelos
El dinamo fue el primer generador elctrico apto para us
industrial. Pues fue el primero, basado en los principios d
Faraday, fue construido en 1832por el fabricante francs d
herramientas Hiplito Pixii. Empleaba un imn permanen
que giraba por medio de una manivela. Este imn estab
colocado de forma que sus polos norte y sur pasaban al gira
junto a un ncleo de hierro con un cable elctrico enrollad
(como un ncleo y una bobina). Pixii descubri que el im
giratorio produca un pulso de corriente en el cable cada veque uno de los polos pasaba junto a la bobina; cada po
induca una corriente en sentido contrario, esto es, un
corriente alterna. Aadiendo al esquema un conmutado
elctrico situado en el mismo eje de giro del imn, Pix
convirti la corriente alterna en corriente continua.
En 1831 aparece el primer generador Britnico, inventad
por Michael Faraday. En 1836 Hippolyte Pixii, un franc
que se dedicaba a la fabricacin de instrumentos, tomand
como la base los principios de Faraday, construy la prime
dinamo, llamada Pixii's dynamo. Para ello se utiliz un im
permanente que se giraba mediante una manivela. El im
se coloc de forma que sus polos norte y sur quedara
unidos por un pedazo de hierro envuelto con un alambr
Entonces Pixii se dio cuenta que el imn produca u
impulso de corriente elctrica en el cable cada vez qu
transcurra un polo de la bobina. Para convertir la corrien
alterna a una corriente directa ide un colector que era un
divisin de metal en el eje del cilindro, con dos contactos d
metal.
Dinamo de Pixii.
En 1860 Antonio Pacinotti, un cientfico italiano, idear
otra solucin al problema de la corriente alterna
DINAMO DE PIXII
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]://es.wikipedia.org/wiki/1831http://es.wikipedia.org/wiki/1832http://es.wikipedia.org/wiki/Michael_Faradayhttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Diferencia_de_potencialhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Generador_homopolar&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Im%C3%A1n_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Generador_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hierrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Inductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Inductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hierrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Generador_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Im%C3%A1n_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Generador_homopolar&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Diferencia_de_potencialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Michael_Faradayhttp://es.wikipedia.org/wiki/Michael_Faradayhttp://es.wikipedia.org/wiki/1832http://es.wikipedia.org/wiki/1831mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected] -
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En 1871 Znobe disea la primera central comercial de
plantas de energa, que operaba en Pars en la dcada de
1870. Una de sus ventajas fue la de idear un mejor camino
para el flujo magntico, rellenando el espacio ocupado por el
campo magntico con fuertes ncleos de hierro y reducir al
mnimo las diferencias entre el aire inmvil y las piezasgiratorias. El resultado fue la primera dinamo como mquina
para generar cantidades comerciales de energa para la
industria.
DINAMO DE PACINOTTI 1860Los diseos de Faraday y Pixii sufran del mismo problema:
inducan picos repentinos de corriente slo cuando los polos
N o S del imn pasaban cerca de la bobina; la mayor parte
del tiempo no generaban nada.
Antonio Pacinotti, un cientfico italiano, resolvi esto
reemplazando la bobina giratoria por una de forma toroidal,
enroscada en un trozo de hierro con forma de anillo. As,
siempre estaba una parte de la bobina influida
magnticamente por los imanes, suavizando la corriente.
Posteriormente Znobe Gramme reinvent el diseo alproyectar los primeros generadores comerciales a gran
escala, que operaban en Pars en torno a 1870. Su diseo se
conoce como la dinamo de Gramme.
A partir de entonces se han realizado nuevas versiones con
mejoras, pero el concepto bsico de bucle giratorio sin fin
permanece en todas las dinamos modernas.
El DINAMO DE GRAMME
La dinamo en el automvil
Uno de los usos ms comunes que se le dio a la dinamo fu
el de generador de energa elctrica para el automvil.
medida que, desde principios del siglo XX, los automvil
se iban haciendo ms complejos, se demostr que lo
sistemas de generacin de energa elctrica con los que scontaba (principalmente magnetos) no eran
suficientemente potentes para las necesidades del vehcul
Esta circunstancia favoreci la implantacin paulatina de
dinamo en el mismo.
Qu son los Generadores Elctricos?
Los generadores elctricos son mquinas destinadas
transformar la energa mecnica en elctrica. Es
transformacin se consigue por la accin de un camp
magntico sobre los conductores elctricos dispuestos sob
una armadura (denominada tambin estator).
Como funciona un generador
Un generador es una mquina elctrica que realiza
proceso inverso que un motor elctrico, el cual transforma
energa elctrica en energa mecnica. Aunque la corrien
generada es corriente alterna, puede ser rectificada par
obtener una corriente continua. En el diagrama adjunto s
observa la corriente inducida en un generador simple de un
sola fase. La mayora de los generadores de corriente altern
son de tres fases.
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Antonio_Pacinotti&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Z%C3%A9nobe_Grammehttp://es.wikipedia.org/wiki/1870http://es.wikipedia.org/wiki/Autom%C3%B3vilhttp://es.wikipedia.org/wiki/Siglo_XXhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Magnetos&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Magnetos&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Siglo_XXhttp://es.wikipedia.org/wiki/Autom%C3%B3vilhttp://es.wikipedia.org/wiki/1870http://es.wikipedia.org/wiki/Z%C3%A9nobe_Grammehttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Antonio_Pacinotti&action=edit&redlink=1 -
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Clasificacin de los Generadores Elctricos.
La clasificacin de los generadores Electricos son en dos
fases.
Primario Secundario.
Primario.
Convierten en energa elctrica la energa de otra naturaleza
que reciben o de la que disponen inicialmente, como
alternadores, dinamos, etc.
Secundario
Entregan una parte de la energa elctrica que han recibido
previamente, es decir, en primer lugar reciben energa de
una corriente elctrica y la almacenan en forma de algunaclase de energa. Posteriormente, transforman nuevamente la
energa almacenada en energa elctrica. Un ejemplo son las
pilas o bateras recargables
Fuerza electromotriz de un generadorUna caracterstica de cada generador es su fuerza
electromotriz (F.E.M.), simbolizada por la letra griega
psilon (), y definida como el trabajo que el generador
realiza para pasar la unidad de carga positiva del polo
negativo al positivo por el interior del generador.
La F.E.M. () se mide en voltios y en el caso del circuito de
la Figura 2, sera igual a la tensin E, mientras que la
diferencia de potencial entre los puntos a y b, Va-b, esdependiente de la carga Rc.
La F.E.M. () y la diferencia de potencial coinciden en valor
en ausencia de carga, ya que en este caso, al ser I = 0 no hay
cada de tensin en Ri y por tanto Va-b = E.
En las centrales de generacin de energa elctrica
(nucleares, trmicas, hidrulicas.) la energa mecnica que el
generador transforma en energa elctrica proviene del
movimiento de una turbina, accionada dependiendo del tipo
de central por vapor de agua, aire o agua. En la figu
inferior se ha representado esquemticamente el sistema d
generacin de energa elctrica de una central hidrulica.
En la parte inferior de la figura se observan las palas de l
turbina (accionada por agua) y las compuertas verticales qu
sirven para regular el caudal de agua que entra a la turbinEn la parte superior est representado el generador d
energa elctrica. Dicho generador consta de dos partes:
El esttor, que es la parte esttica del generadoActa como inducido.
El rotor, que es la parte mvil conectada al eje dla turbina. Es el que acta como inductor.
El rotor puede estar constituido por un imn permanente
ms frecuentemente, por un electroimn. Un electroimn e
un dispositivo formado por una bobina enrollada en torno
un material ferromagntico por la que se hace circular un
corriente, que produce un campo magntico. El camp
magntico producido por un electroimn tiene la ventaja d
ser ms intenso que el de uno producido por un impermanente y adems su intensidad puede regularse.
El estator est constituido por bobinas por las que circular
la corriente. Cuando el rotor gira, el flujo del camp
magntico a travs del estator vara con el tiempo, por lo qu
se generar una corriente elctrica
Partes de un generador.
Vista de un generador y sus partes componentes, a saber:
anillos rozantes, eje, polos magnticos, carcaza, cojinetes, y
diferentes accesorios mecnicos y elctricos aadidos al
conjunto principal conformado por el rotor y el estator.
Anillos DeslizantesUn motor de anillos rozantes o deslizantes, es un moto
asncrono, con dos bobinados, a saber:
- El bobinado estatorico, como en un motor normal de jau
de ardilla
- El bobinado rotorico, es un bobinado instalado en la par
giratoria del motor, y que necesita de los anillos rozante
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttp://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/intro_magnet.html#materialeshttp://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/intro_magnet.html#materialeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica -
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para poder sacar al exterior las conexiones elctricas de
bobinado rotorico.
La funcin que tienen los anillos rozantes, son para poder
conectar externamente al circuito elctrico integrado en el
rotor, resistencias externas.
La funcin de dichas resistencias, es modificar la resistenciarotorica.
El efecto que tiene el modificar la resistencia rotorica
referente al comportamiento mecnico del motor, es cambiar
el punto de deslizamiento, en el que entrega el par nominal
el motor.
De hecho el motor tiene una curva de par y corriente para
cada valor de resistencia rotorica conectada, lo que permite
realizar una regulacin de la velocidad, al modificar le valor
de estas resistencias
Actualmente este sistema en su concepcin inicial no se
utiliza como sistema de regulacin de velocidad.
Actualmente para realizar regulaciones de velocidad de
motores de potencias hasta 500Kw o 1 Mw, se utiliza losconvertidores de frecuencia.
En motores de alta potencia y tensin, dependiendo de la
maquina accionada, y de las necesidades de par de arranque,
se puede utilizar este sistema como sistema de arranque,
cortocircuitando al final del arranque las resistencias,
aunque se suele dejar un pequeo valor externo,
dependiendo del tipo de maquina accionada.
Los polos magnticos.
Es por la ley de lenz. El flujo de electrones produce un
campo magntico inducido.
El tomo (incluso el de hidrgeno con 1 electrn) tieneelectrones en movimiento (circular por cierto) en un circuito
y por lo tanto produce un campo magntico a su alrededor.
La tierra se compone de tomos, de tal manera que si la
empezramos a rebanar llegaramos al centro de la tierra y
los polos magnticos siempre se seguiran produciendo
incluso al llegar al ltimo atomo debido a la ley de lenz.
Hay solo dos tipos de polos magnticos (denominados polo
norte magntico, "N", y polo sur magntico, "S"), y que
nunca pueden aislarse. Un imn puede ser "multipolar" (ms
de un N, o ms de un S), pero no puede tener solo N (sin S),
ni solo S (sin N). Si el imn es una barra con los polos en los
extremos (barra "magnetizada" longitudinalmente), al
partirla por la mitad para intentar separar el polo N del S, se
obtienen dos imanes de menor tamao, cada uno con sus
polos N y S en los extremos.
Cojinetes
Un cojinete en ingeniera es la pieza o conjunto de ellas
sobre las que se soporta y gira el rbol transmisor de
momento giratorio de una mquina.
Cojinete de deslizamiento radial, por partes:
el cilintro claro es donde ira el rbol,
la tapa negra desmontable para la lubricacin (fricci
mixta).
De acuerdo con el tipo de contacto que exista entre la
piezas (deslizamiento o rodadura), el cojinete puede ser u
cojinete de deslizamiento o un rodamiento respectivamente
Cojinete de rodadura o "rodamiento"
Un rodamiento o cojinete de rodadura es un tipo de cojinet
que es un elemento mecnico que reduce la friccin entre u
rbol y las piezas conectadas a ste por medio de rodadur
que le sirve de apoyo y facilita su desplazamiento.
Cojinete de deslizamiento
El cojinete de deslizamiento es junto al rodamiento un tip
de cojinete usado en ingeniera.
En un cojinete de deslizamiento dos casquillos tienen u
movimiento en contacto directo, realizndose udeslizamiento por friccin, con el fin de que esta sea
menor posible. La reduccin del rozamiento se realiza seg
la seleccin de materiales y lubricantes. Los lubricante
tienen la funcin de crear una pelcula deslizante que separ
los dos materiales o evite el contacto directo.
Al tocarse las dos partes, que es uno de los casos de uso m
solicitados de los cojinetes de deslizamiento, el desgaste e
las superficies de contacto limita la vida til. La generaci
de la pelcula lubricante que separa por una lubricaci
completa requiere un esfuerzo adicional para elevar
presin y que se usa slo en mquinas de gran tamao par
grandes cojinetes de deslizamiento.
La resistencia al deslizamiento provoca la conversin dparte de la energa cintica en calor, que desemboca en la
partes que sostienen los casquillos del cojinete
Escobillas
En electricidad, frecuentemente es necesario establecer un
conexin elctrica entre una parte fija y una parte rotator
en un dispositivo. Este es el caso de los motores
generadores elctricos, donde se debe establecer un
conexin de la parte fija de la mquina con las bobinas d
rotor.
Para realizar esta conexin, se fijan dos anillos en el eje d
giro, generalmente de cobre, aislados elctricamente del e
y conectados a los terminales de la bobina rotatori
Enfrente de los anillos se disponen unos bloques de carb
que, mediante unos resortes, hacen presin sobre ello
estableciendo el contacto elctrico necesario. Estos bloque
de carbn se denominan escobillas y los anillos rotatorio
reciben el nombre de colector.
En determinado tipo de mquinas electromagnticas, com
los motores o generadores de corriente continua, los anillo
del colector estn divididos en dos o ms partes aislada
unas de otras y conectadas a una o ms bobinas. En est
http://es.wikipedia.org/wiki/Cojinete_de_deslizamientohttp://es.wikipedia.org/wiki/Rodamientohttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fricci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Eje_%28mec%C3%A1nica%29http://es.wikipedia.org/wiki/Rodamientohttp://es.wikipedia.org/wiki/Casquillohttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electricidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Generador_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Inductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Carb%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Colector_%28motor_el%C3%A9ctrico%29http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continuahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continuahttp://es.wikipedia.org/wiki/Colector_%28motor_el%C3%A9ctrico%29http://es.wikipedia.org/wiki/Carb%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Inductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Generador_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Electricidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Casquillohttp://es.wikipedia.org/wiki/Rodamientohttp://es.wikipedia.org/wiki/Eje_%28mec%C3%A1nica%29http://es.wikipedia.org/wiki/Fricci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Rodamientohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cojinete_de_deslizamiento -
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caso, cada una de las partes en que est dividido el colector
se denomina delga.
Rotor
El rotor es el componente que gira (rota) en una mquinaelctrica, sea sta un motor o un generador elctrico. Junto
con su contraparte fija, el esttor, forma el conjunto
fundamental para la transmisin de potencia en motores y
mquinas elctricas en general.
El rotor est formado por un eje que soporta un juego de
bobinas arrolladas sobre un ncleo magntico que gira
dentro de un campo magntico creado bien por un imn o
por el paso por otro juego de bobinas, arrolladas sobre unas
piezas polares, que permanecen estticas y que constituyen
lo que se denomina esttor de una corriente continua o
alterna, dependiendo del tipo de mquina de que se trate.
En mquinas de corriente alterna de mediana y gran
potencia, es comn la fabricacin de rotores con lminas deacero elctrico para disminuir las prdidas asociadas a los
campos magnticos variables, como las corrientes de
Foucault y las producidas por el fenmeno llamado
histresis.
Estator.El esttor es la parte fija de una mquina rotativa y uno de
los dos elementos fundamentales para la transmisin de
potencia (siendo el otro su contraparte mvil, el rotor). E
trmino aplica principalmente a la construccin de mquin
elctricas y dependiendo de la configuracin de la mquin
el esttor puede ser:
El alojamiento del circuito magntico del campo elas mquinas de corriente continua. En este caso, esttor interacta con la armadura mvil par
producir torque en el eje de la mquina. S
construccin puede ser de imn permanente o d
electroimn, en cuyo caso la bobina que lo energiz
se denomina devanado de campo.
El alojamiento del circuito de armadura en lamquinas de corriente alterna. En este caso,
esttor interacta con el campo rotante par
producir el torque y su construccin consiste en un
estructura hueca con simetrca cilndrica, hecha d
lminas de acero magntico apiladas, para a
reducir las prdidas debidas a la histresis y l
corrientes de Foucault.Las partes principales son: carcasa, escudos, rodamiento
(balineras, cojinetes), eje, bornera, entre otros.
BobinadosRecibe el nombre de bobinado el conjunto formado por la
bobinas, comprendiendo en esta expresin tanto los lado
activos que estn colocados en el interior de las ranuras y la
cabezas que sirven para unir los lados activos, como lo
hilos de conexin que unen las bobinas entre s como los qu
unen estas bobinas con el colector o con la placa de bornas.
Bobinado en anillo y en tambor: La fuerza electromotr
generada en el bobinado inducido depende slo del nmerde hilos activos, o sea, los exteriores paralelos al eje d
rotacin.
Puede hacerse una primera clasificacin de los bobinado
segn la manera de unir entre s los hilos activos:
Bobinado en anillo.- Es aquel en el cual las espirason arrolladas sobre el anillo que constituye
armadura del inducido. Las bobinas solo poseen u
lado activo, que es el que se encuentra en el lad
exterior y es paralelo al eje de rotacin, ya qu
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nicamente ste corta lneas de fuerza al girar la
armadura.
Bobinado en anillo
Bobinado en tambor.- Es aquel en el que los doslados activos de cada bobina estn colocados en la
superficie exterior de la armadura. De esta forma,
cada espira dispone de dos conductores activos.
Bobinado en tambor
Actualmente, los bobinados en anillo estn totalmente
abandonados, siendo los nicos empleados los bobinados en
tambor por poseer las siguientes ventajas:
Conducen a una mayor economa de cobre,derivada del hecho de que los bobinados en tambordisponen de dos conductores activos por espira
contra uno solo en los bobinados en anillo. La
me3nor cantidad de cobre trae como consecuencia
que los bobinados en tambor tengan menos
resistencia y, por consiguiente, menos prdidas
elctricas y menor calentamiento, as como mejor
rendimiento.
Las bobinas del bobinado en tambor pueden serpreparadas previamente sobre un molde adecuado,
dndoles la forma conveniente, incluso haciend
uso de mquinas automticas.
El proceso de fabricacin, representa unimportante reduccin de la mano de obra a emple
con el consiguiente abaratamiento del proceso.
Bobinados de una y dos capas por ranura.- Los bobinados e
tambor pueden ser de una y dos capas por ranura, segn qu
en una misma ranura haya uno o dos lados activos d
bobinas distintas.
Ranuras de armaduraa) Ocupada por un solo lado activo. Bobinado de una capa.
b) Ocupada por dos lados activos. Bobinado de dos capas.
Cuando el bobinado es de dos capas, la capa que est en e
fondo de la ranura se llama capa inferior, baja o interior y
que se encuentra junto al entrehierro es llamada cap
superior, alta o exterior.
Los bobinados de mquinas de corriente continua s
construyen modernamente en dos capas, mientras que los d
corriente alterna son ejecutados tanto en una como en docapas.
Bobinados abiertos y cerrados: Otra clasificacin de lobobinados resulta de dividirlos en abiertos y cerrados.
Bobinados abiertos: Son aquellos en los cuales conjunto de las bobinas presenta dos o m
extremos libres que se llevan a la placa de bornas
al colector de anillos. Es el bobinado tpico de la
mquinas de corriente alterna, en las que existe un
o ms fases, cada una de las cuales tienen u
principio y un final libres.
Bobinados cerrados: Son aquellos en los cuales conjunto de las bobinas forman uno o ms circuitocerrados. Es el bobinado tpico de las mquinas d
corriente continua, en las que para s
funcionamiento, se precisa colocar un colector d
delgas sobre las que frotan las escobillas y entre la
cuales debe existir siempre continuidad en
bobinado.
Representacin grfica de los bobinados: Para el estudio
clculo de los bobinados de mquinas elctricas es precis
representarlos grficamente. Para tal fin se emplean lo
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esquemas rectangular y circular. Tambin se utiliza el
esquema simplificado.
Representacin rectangular: Para ejecutargrficamente el esquema rectangular de un
bobinado de mquina de corriente continua, debe
imaginarse que el colector aumenta de dimetrohasta hacerse igual al del paquete chapas del
inducido. Igualmente que las cabezas de bobinas
del lado contrario al colector se abren en abanico,
con lo que el colector, el paquete y las cabezas de
las bobinas forman una sola superficie cilndrica.
Luego daremos un corte imaginario a este cilindro,
segn una de sus generatrices, y abriendo la
superficie lateral de ese cilindro lo desarrollaremos
sobre el plano.
Representacin rectangular
Representacin circular: Para ejecutargrficamente el esquema circular de un bobinado
de c. c., admitiremos que lo vemos desde el lados
del colector y supondremos que las generatrices del
cilindro que forma el paquete de chapas y, conellas, los conductores, se abren hasta colocarse en
el mismo plano que la cara anterior del colector.
Finalmente, para poder representar las cabezas del
lado contrario al colector, haremos la simple unin
de los lados activos correspondientes.
Representacin circular
Colector de delgas
Anteriormente se dijo que los bobinados de c. c. son todo
cerrados, es decir, que no presentan ningn extremo libr
por el que se le pueda suministrar corriente (caso de lo
motores), o por el que se pueda alimentar uno o varioreceptores (caso de las dinamos). Por ello van provistas la
mquinas de c. c. de un colector de delgas, que est
constituido por un nmero determinado de lminas de cobr
llamadas delgas, las cuales quedan aisladas entre s median
lminas de micanita. Sobre estas delgas frotan las escobill
que hacen la funcin de extremos libres del bobinado, y a s
vez van conmutando los distintos circuitos del bobinado.
Al mismo tiempo el colector permite rectificar las tensione
alternas que se generan en los conductores del inducido d
tal forma que merced a la presencia del mismo se obtien
una tensin continua.
Bobinados imbricadosBobinados imbricados SimpleEn estos bobinados, el paso de colector es igual a
diferencia de los pasos parciales.
Se dice que un bobinado imbricado es simple, cuando l
secciones inducidas, directamente unidas entre s, so
consecutivas sobre la periferia de la armadura. As el fina
de la seccin 1 queda unido al principio de la seccin 2. E
consecuencia, el paso de colector en un bobinado imbricad
simple es igual a la unidad.
Bobinados cruzados y sin cruzar: Los bobinados imbricado
pueden ser:
Cruzados. Cuando el paso de conexin tiene uvalor mayor que el ancho de seccin. En esta clas
de bobinado se avanza en el esquema hacia
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izquierda. Por eso, a este bobinado se le llama
regresivo.
Sin cruzar. Cuando el paso de conexin tiene unvalor inferior al ancho de seccin, por lo que el
bobinado avanza en el esquema hacia la derecha.
Por eso, tambin recibe el nombre de progresivo.
Bobinado imbricado simplea) Cruzado, b) Sin cruzar
Resumiendo:
Si es progresivo Y2 < Y1 y en consecuencia Ycol =+1
Si es regresivo Y2 > Y1 y en consecuencia Ycol = -1Si en la frmula
sustituimos el paso de colector por su valores posibles +1 y -
1, resulta
Frmula general de los bobinados imbricados simples, en la
cual se toma +1 cuando se desee que sea progresivo o sin
cruzar y -1 cuando, por el contrario, deseemos un bobinado
regresivo o cruzado.
Influencia de la forma de bobinado en la polaridad de las
escobillas: La forma del bobinado adoptado (cruzado o sin
cruzar) no influye el valor de la f.e.m. generada en el mismo
y tampoco en las condiciones referentes a la conmutacin.
La nica diferencia resultante, de que el bobinado sea
cruzado o sin cruzar, consiste en la inversin de la polaridad
de las escobillas si se mantiene igual el sentido de giro del
rotor. Por consiguiente, se invierte la corriente en el
bobinado y, si no se corrigen las conexiones de las bobinas
polares de excitacin, podra descebarse la mquina. Por
esta razn, al deshacer un bobinado defectuoso, ha de
anotarse, entre otros datos, la forma del bobinado, ya que si
as no se hiciera quedaramos expuestos a desagradables
consecuencias.
Nmero de ramas en paralelo: El nmero de ramas e
paralelo existentes en un bobinado imbricado simple es igu
al nmero de polos que tiene la mquina. Recorramos
bobinado imbricado de la siguiente figura, si partimos de l
escobilla +, apoyada sobre la delga 1, y recorremos
conductor, iremos pasando, sucesivamente, por las seccioninducidas 1, 2, 3, 4, 5 e igualmente por las delgas del mism
nmero. As llegaremos a la delga 6, sobre la cual es
apoyada la lnea de escobillas negativa, y habremo
recorrido uno de los circuitos paralelos del bobinad
Siguiendo el avance a lo largo del bobinado iremo
recorriendo uno a uno todos los circuitos paralelos, cada un
de los cuales estar comprendido entre dos lnea
consecutivas.
As, pues, en los bobinados imbricados simples existe
tantas ramas en paralelo como lneas de escobillas o, lo qu
es igual, tantas como nmero de polos tiene la mquina:
donde 2a es el nmero de ramas en paralelo.
Porcin de bobinado imbricado simple
Conexiones equipotenciales:En todo bobinado que contiene ramas en paralelo, las f.e.m
generadas en las distintas ramas paralelas deben s
exactamente iguales.
Las armaduras, provistas de bobinados imbricados simple
deben disponer de un nmero de ranuras mltiplo d
nmero de pares de polos, a fin de conseguir la desead
igualdad de f.e.ms. en las distintas ramas paralelas.No obstante, a pesar de ser cumplida esta condicin, s
observa en las mquinas provistas de bobinado imbricad
que las f.e.ms. generadas en los diferentes circuitos paralelo
son distintas. El motivo de esta anormalidad es que los flujo
que recorren los distintos circuitos magnticos de
mquina son muy diferentes, siendo debido a cualquiera d
las causas siguientes:
Diferencias en el entrehierro bajo los distintopolos. Diferencias que pueden ser originadas po
ejemplo por un montaje defectuoso.
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Diferencias en las reluctancias de los distintoscircuitos magnticos a consecuencia, por ejemplo,
de haber empleado materiales de calidades
diferentes.
Diferencias en las fuerzas magnetomotrices de lasbobinas polares que excitan los distintos circuitos
magnticos. Diferencias que pueden ser debidas,
por ejemplo, a que esas bobinas estn constituidas
por distinto nmero de espiras (por error de
construccin).
En los bobinados imbricados simples, al unir todas las
escobillas de una misma polaridad mediante su respectivo
puente, se originan corrientes de circulacin entre ellas, las
cuales no son utilizadas en el circuito exterior cuando
existan diferencias en los flujos de los distintos circuitos
magnticos, presentndose corrientes de compensacin que
atravesarn las superficies de contacto de dichas escobillas
junto con la corriente principal de carga.
As, pues, es imprescindible en los bobinados imbricadoscolocar dispositivos especiales que impidan que las
corrientes de compensacin atraviesen las superficies de
contacto de las escobillas. Para lograr esto, se disponen unas
conexiones de pequea resistencia, que reciben el nombre de
conexiones equipotenciales, y cuyo objeto es que, de
existir corrientes de compensacin, stas se cierren a travs
de ellas sin pasar por las escobillas.
Paso equipotencial: La bobina equipotencial debe reunir dos
puntos situados a una distancia igual a la que corresponde a
un par de polos. As pues, el paso equipotencial, medido en
ranuras, ser igual a
Frmula que dice que el paso equipotencial es igual al
cociente que resulta de dividir el nmero de ranuras por el
nmero de polos.
Bobinado imbricado simple de dinamo tetrapolar deK=18 y U=2 con conexiones equipotenciales de 1 clase
Bobinados onduladosBobinados ondulados simples en serieEn un bobinado ondulado, despus de recorrer un nmero d
secciones inducidas igual al nmero de pares de polos,
completa una vuelta alrededor de la periferia de la armadur
Se dice que un bobinado ondulado es simple o en sercuando al completar la primera vuelta alrededor de
periferia del inducido se va a parar a la delga posterior
anterior a la 1, de la cual se parti. Despus de una serie d
vueltas alrededor de la armadura se habrn recorrido toda
las secciones inducidas y se llegar a la delga 1 cerrndos
el bobinado.
En estos bobinados, el paso de colector resulta igual a l
suma aritmtica de los pasos parciales
Como resulta imprescindible que el paso de colector sea unmero entero, el nmero delgas del colector y el nmero d
pares de polos tienen que se primos entre s.
Y al existir relacin entre el nmero de delgas y ranuras de
inducido por la frmula
K y U tambin deben ser primos respecto al nmero de pare
de polos.
Los bobinados ondulados simples no necesitan conexione
equipotenciales.
Bobinados ondulados cruzados y sin cruzar. Los bobinadoondulados pueden ser:
Cruzados. Cuando despus de haber completaduna vuelta alrededor del inducido se pasa a
seccin inducida situada inmediatamente despu
de la primera. Este tipo de bobinado recibe tambi
el nombre de progresivo.
Sin cruzar. Cuando despus de haber completaduna vuelta alrededor del inducido, se pasa a
seccin inducida situada inmediatamente antes d
la primera. Este tipo de bobinado recibe el nomb
de regresivo.
La frmula general de los bobinados ondulados es:
en esta frmula se tomar "+1" cuando se desee u
bobinado cruzado o progresivo, y "-1" cuando, por
contrario se desee un bobinado no cruzado o regresivo.
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Esquemas simplificados de bobinados ondulados simplesa) Cruzado, b) Sin cruzar
Nmero de ramas paralelas. Los bobinados ondulados
simples en serie slo tienen dos ramas simples paralelas que
tienen igual nmero de secciones inducidas, y en
consecuencia resultan de igual valor las f.e.ms. generadas enambas ramas. Esto hace que en los bobinados ondulados
simples en serie sean innecesarias las conexiones
equipotenciales.
ARROLLAMIENTOS DISTRIBUIDOSTipos de arrollamientoAs como los arrollamientos concentrados son simples
bobinas, fciles de concebir, los arrollamientos distribuidos
son mucho ms complejos ya que deben cumplir no
solamente condiciones elctricas y magnticas, sino tambin
constructivas: las bobinas deben ser sencillas de realizar, de
colocar y minimizar el uso de materiales.
Los arrollamientos rotricos de las mquinas elctricas se
conectan a travs de escobillas que puede apoyar sobre
anillos rozantes, figura 3, que son aros conductores,
continuos, conectados a los extremos del arrollamiento; o
sobre un colector, figura 4, que est formado por segmentos
conductores, denominados delgas, aisladas entre s y
conectadas a cada bobina.
Esto da lugar a dos tipos de arrollamientos distribuidos, lo
primeros denominados a anillos, o de fases so
elctricamente abiertos y pueden estar tanto en el estat
como en el rotor; mientras que los segundos, denominados
colector, son elctricamente cerrados y se utilizan solamenen el rotor.
3.2 Tipos de ranuras
Como ya se dijo las bobinas de los arrollamiento
distribuidos, y sus aislaciones, se alojan en ranuras
canaletas ubicadas en la superficie, o muy cerca de ella, d
estator o del rotor o en ambas. Las partes magnticas ent
las ranuras se denominan dientes.
Las ranuras pueden ser abiertas, semicerradas o cerrada
como se muestran en la figura 5.
Las ranuras abiertas, que poseen sus lados paralelos, s
emplean en mquinas de potencia media o grande, po
ejemplo ms de 50 kW y en los inducidos a colector, salv
los muy pequeos, de pocos cientos de watt. Cuando la
ranuras son abiertas, con sus lados paralelos, y est
ubicadas sobre una estructura cilndrica, los dientes resulta
necesariamente trapezoidales, es decir no tienen la mismseccin en toda su altura, lo que debe ser tenido en cuenta
considerar la induccin magntica y la saturacin de lo
mismos.
La razn por la cual se emplean las ranuras abiertas, con su
lados paralelos, es que las bobinas utilizadas en es
mquinas son prcticamente rgidas y no se podran coloc
si la abertura de la ranura fuera ms estrecha.
Las ranuras semiabiertas se emplean en mquinas de meno
potencia, que utilizan bobinas formadas por conductore
sueltos, los que se colocan individualmente o en pequeo
grupos, muchas veces en forma manual y luego se termina
de conformar y de acomodar las cabezas de bobina, en
propia mquina. A fin de poder acomodar mejor loconductores en el fondo y en el tope de las ranuras, lo qu
mejora el factor de llenado de las mismas, conviene qu
ambos sean redondeados, como se muestra en la figura 5.
Tanto en las ranuras abiertas como en las semicerradas,
debe evitar que los lados de las bobinas se salgan de la
mismas, especialmente si estn sometidas a la fuerz
centrfuga del rotor, lo que provocara un acciden
catastrfico. El cerrado de las ranuras se hace por medio d
una cua de cierre construida con un material de
resistencia adecuada y que, en la mayora de los casos, es n
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magntico. En los dientes de las ranuras abiertas se hacen
unas entalladuras a fin de sostener esas cuas de cierre.
Las ranuras cerradas, que no necesariamente deben tener una
seccin circular como se muestra en la figura 5, se emplean
principalmente en los rotores de las mquinas asincrnicas.
Dentro de esas ranuras se colocan barras conductoras,normalmente sin aislacin, que constituyen el arrollamiento
rotrico de esas mquinas.
Es comn que las mquinas posean distintos tipos de ranuras
en el estator y en el rotor, adecundolas a los arrollamientos
empleados.
Nmero de ranuras del estatorLos estatores ranurados para motores monofsicos y
trifsicos, puede tener un nmero estandarizado de ranuras
de:
Motor elctrico
Un motor elctrico funciona de forma inversa a un
generador. Convierte energa elctrica en energa mecnica.
El principio de funcionamiento de los motores elctricos se
muestra en la figura inferior.
Si se coloca una espira en un campo magntico y se hace
pasar una intensidad de corriente a travs de ella, el campo
ejerce una fuerza sobre los lados de la espira, y estas fuerzasejercen un momento de fuerzas. La espira empezar a rotar,
por lo que se habr transformado energa elctrica en energa
mecnica.
III. CONCLUSIONESEn conclusiones podemos decir que la compilacin y
lectura de las diversas fuentes de informacin acerca de lo
generadores es muy extensa pero se lo logro saber de questn compuestos los generadores para que sirven cada un
de ellos y los diversos tipos de materiales o formas d
construirlos de acuerdo a su preferencia en su capacidad d
potencia, en los tipos de bobinas ya sea el ondulado
imbricado permite formacin de los polos magntico
formando un espectro que generara el momento de inducto
que ejerce el estator.
Se aprendi los principios bsicos de cmo est constituid
un generador o motor elctrico.
IV. REFERENCIAS[1]http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturasisica/magnet/generador.html
[2] Maquinas Elctricas/Stephen J. Chapman/4ta
edicin
[3] http://www.todoexpertos.com/categorias/ciencias-
ingenieria/ingenieria-electrica/respuestas/1970947/motor-
de-anillos-deslizantes
[4]http://es.wikipedia.org/wiki/Cojinete
[5]http://endrino.pntic.mec.es/rpel0016/Bobinados.htm
[6]http://www.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/maq_
lec1/arrollamientos.pdf
http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/espira.html#ladoshttp://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/generador.htmlhttp://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/generador.htmlhttp://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/generador.htmlhttp://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/generador.htmlhttp://www.todoexpertos.com/categorias/ciencias-e-ingenieria/ingenieria-electrica/respuestas/1970947/motor-de-anillos-deslizanteshttp://www.todoexpertos.com/categorias/ciencias-e-ingenieria/ingenieria-electrica/respuestas/1970947/motor-de-anillos-deslizanteshttp://www.todoexpertos.com/categorias/ciencias-e-ingenieria/ingenieria-electrica/respuestas/1970947/motor-de-anillos-deslizanteshttp://www.todoexpertos.com/categorias/ciencias-e-ingenieria/ingenieria-electrica/respuestas/1970947/motor-de-anillos-deslizanteshttp://es.wikipedia.org/wiki/Cojinetehttp://es.wikipedia.org/wiki/Cojinetehttp://es.wikipedia.org/wiki/Cojinetehttp://endrino.pntic.mec.es/rpel0016/Bobinados.htmhttp://endrino.pntic.mec.es/rpel0016/Bobinados.htmhttp://endrino.pntic.mec.es/rpel0016/Bobinados.htmhttp://www.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/maq_elec1/arrollamientos.pdfhttp://www.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/maq_elec1/arrollamientos.pdfhttp://www.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/maq_elec1/arrollamientos.pdfhttp://www.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/maq_elec1/arrollamientos.pdfhttp://www.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/maq_elec1/arrollamientos.pdfhttp://www.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/maq_elec1/arrollamientos.pdfhttp://endrino.pntic.mec.es/rpel0016/Bobinados.htmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cojinetehttp://www.todoexpertos.com/categorias/ciencias-e-ingenieria/ingenieria-electrica/respuestas/1970947/motor-de-anillos-deslizanteshttp://www.todoexpertos.com/categorias/ciencias-e-ingenieria/ingenieria-electrica/respuestas/1970947/motor-de-anillos-deslizanteshttp://www.todoexpertos.com/categorias/ciencias-e-ingenieria/ingenieria-electrica/respuestas/1970947/motor-de-anillos-deslizanteshttp://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/generador.htmlhttp://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/generador.htmlhttp://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/espira.html#lados
