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Sección de Máquinas Eléctricas Prof. E. Daron B. ARROLLAMIENTOS DE CORRIENTE CONTINUA Hoja Nº I-30

Comparación entre el arrollado y de anillo y el de tambor.

Arrollado de ANILLO según Pacinotti. Los conductores de retorno no aportan a la formación de tensión. Constructivamente inconveniente por tener que llevar el retorno entre el paquete de chapas y el eje del inducido.

Arrollado de TAMBOR según Hefner-Alteneck. El conductor interior (índice i) se ubica debajo de otro conductor superior (s) del siguiente paso polar. En el conductor de retorno se induce la misma tensión negativa como en el conductor de ida y la tensión resultante se duplica respecto al arrollado de anillo.

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Sección de Máquinas Eléctricas Prof. E. Daron B. CONSTITUCION DE UNA MAQUINA DE CORRIENTE

CONTINUA Hoja Nº I-31

DETALLE RANURA DEL INDUCIDO

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Sección de Máquinas Eléctricas Prof. E. Daron B. LA MAQUINA DE CORRIENTE CONTINUA Hoja Nº I-32

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO. En la figura está representado un inducido con cuatro bobinas conectadas todas en serie y llevadas a un cuarto de sección de un anillo, cada cuarto aislado del otro. Las escobillas señaladas descomponen este arrollado “cerrado” en dos circuitos en paralelo. Cada uno de estos circuitos consiste de una bobina representada con línea llena y de una bobina representada con línea interrumpida, desplazadas en el espacio 90o una de otra. Las tensiones inducidas en ambas bobinas de cada circuito se suman a una tensión resultante entre las escobillas, tal como se muestra en I-31. El desplazamiento en el espacio de las dos bobinas de cada circuito corresponde a un desfasaje de las tensiones inducidas. Cuanto más bobinas se disponen sobre la armadura, menores serán las pulsaciones de la tensión resultante.

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Sección de Máquinas Eléctricas Prof. E. Daron B. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA MAQUINA

DE CORRIENTE CONTINUA Hoja Nº I-33

Obtención de la tensión resultante

ARROLLAMIENTO DE CORRIENTE CONTINUA: El arrollado de armadura consiste de bobinas individuales. Estas bobinas se disponen en las ranuras de tal forma, que uno de los lados de bobina de cada bobina está en una ranura en la parte superior y el lado opuesto de bobina está en la otra ranura en la parte interior. Un arrollado así, se le llama de doble capa”. La bobina de la figura tiene una sola vuelta (arrollado de barra), puede sin embargo tener un número mayor de 1. A veces las máquinas con una sola vuelta por bobina se ejecutan con conductores en paralelo (vueltas en paralelo). Desde el punto de vista eléctrico, siguen siendo de una sola vuelta por bobina.

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Sección de Máquinas Eléctricas Prof. E. Daron B. ARROLLAMIENTOS DE CORRIENTE CONTINUA Hoja Nº I-34

Si en toda la armadura tenemos k bobinas con Ns vueltas por bobina, repartidas en nR ranuras se tiene que el número total de lados de bobina en la armadura vale 2k. El numero total de conductores de la armadura es z= 2k.Ns, ya que cada lado de bobina tiene Ns conductores. El número de circuitos en paralelo, se designa por 2a. En las máquinas de corriente continua, se utilizan fundamentalmente dos tipos de arrollados: El arrollado imbricado y el arrollado ondulado. Arrollado imbricado. Definiciones. nR Número de ranuras k Número de delgas del conmutador

u Número de lados de bobina por ranura y por capa Ns Número de conductores por lado de bobina z Número total de conductores

τ p Paso polar

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Sección de Máquinas Eléctricas Prof. E. Daron B. ARROLLAMIENTO IMBRICADO Hoja Nº I-35

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Sección de Máquinas Eléctricas Prof. E. Daron B. ARROLLAMIENTO IMBRICADO (LEYES) Hoja Nº I-36

Con: nR = Número de ranuras z = Número de conductores activos k = Número de delgas = número de bobinas

u = Número de lados adyacentes de bobina por ranura Ns = Número de vueltas por bobina 2a = Número de circuitos en paralelo (escobillas puestas) m = 1,2,3,…….. paso de ranura

p

N2

= Numero de vueltas de la armadura por circuito

____________________________________________________________________________

k = nR.u z =2Ns.k a

ZN4

= a

kNN s 2.=

Nun

aNR

s .2

= p

N2

Arrollamiento imbricado 2a = 2pm Arrollamiento ondulado 2a = 2m

Diseño: De φfNE 44,4= se obtiene N. u se escoge de forma para obtener un número de ranuras y delgas conveniente. Luego se selecciona 2a de tal forma, que Ns sea pequeño, en lo posible 1 (arrollado de barra). Por el 2a requerido, queda fijado automáticamente el tipo de arrollado (imbricado u ondulado). m>1 debe ser evitado en lo posible.

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Sección de Máquinas Eléctricas Prof. E. Daron B. ARROLLAMIENTO IMBRICADO (LEYES) Hoja Nº I-37

y = + (-) m 2a = 2pm 21 yyy −= El signo entre paréntesis vale para arrollados cruzados

y1 = es el ancho de bobina y2 = es el paso de conexión y = es el paso RESULTANTE Ó PASO DE DELGA. El arrollado imbricado es realizable para cualquier k.. En consideración a conexiones de

compensación, pN debe ser entero.

Cuando pky =

1 , la bobina es diametral y1 = τp

Cuando < ó > a y1 pk

2, la bobina es según una secante y1 ≠ τp

ILUSTRACION DEL SIGNIFICADO DE ANCHO DE BOBINA, PASO DE CONEXIÓN Y PASO RESULTANTE

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Sección de Máquinas Eléctricas Prof. E. Daron B. ARROLLAMIENTO IMBRICADO (EJEMPLOS) Hoja Nº I-38

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Sección de Máquinas Eléctricas Prof. E. Daron B. ARROLLAMIENTO ONDULADO (LEYES) Hoja Nº I-39

yyy21

+= p

mky )(m= 2a = 2m

El signo entre paréntesis vale para arrollados cruzados. Este arrollado no puede ser realizado para cualquier k, ya que (y) debe ser entero.

Para m>1 deben cumplirse además las condiciones anR y

ap entero.

Los

En el caso de los arrollados ondulados, el número de vueltas de todos los pares de polo están conectados en serie. Para igual número de conductores y de polos que el arrollado imbricado, se obtiene por tanto una tensión p-veces mayor.

2a = 2 pap=

Se utiliza para máquinas pequeñas o medianas

motores de tracción de los vagones del Metro de Caracas poseen arrollado ondulado.

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Resumen de las características relevantes de los arrollamientos de corriente continua

Hoja Nº I-40

ARROLLADOS DEL INDUCIDO El número de ranuras por lo general se escoge menor al número de delgas, de forma que haya

lados de bobina adyacentes por ranura y capa. Rnku /=Si una bobina consta de Ns vueltas, el número de conductores por ranura es sR Nuz .2=

ssRR NkukNunzz .2/..2. === ARROLLADOS CON ANCHO DE BOBINA DIAMETRAL Y PASO RECORTADO. El ancho de bobina se escoge igual a y1 τ P o algo menor. El conexionado de los arrollados

se expresa en PASOS DE DELGAS. Así, un paso polar corresponde a un paso de k/2p delgas. Así se puede definir:

pky 2/1= arrollado de ancho diametral

arrollado de paso recortado pky 2/1<

Si se desea tener los u lados de bobina de la capa superior de una ranura, adyacentes en la capa inferior de otra ranura se debe cumplir. = entero = paso ranura uyy r

/11

= y r1

Si esta condición no se cumple, el arrollado será escalonado. TIPOS DE ARROLLAMIENTO 1) Imbricado: el final de una bobina se une con el comienzo de la siguiente 2) Ondulado: el final de una bobina se une con el comienzo de la que ocupa la misma

posición bajo el siguiente para de polos. Con ello, con p bobinas se recorre la periferia del inducido.

Además del ancho de bobina se emplean los conceptos de paso de conexión y paso

resultante .

,1y y2

yPara el IMBRICADO: con y = 1 yyy

21−=

Para ONDULADO: con yyy21

+= pky )1( −=

CONDICIONES DE SIMETRIA: IMBRICADO: Entre dos escobillas consecutivas hay k/2p bobinas El número total de vueltas del inducido se divide en 2p circuitos en paralelo El número de vueltas que hay entre dos escobillas consecutivas vale pNskN 2/.= y con z=2k.Ns vale N=z/4p

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Resumen de las características relevantes de los arrollamientos de corriente continua

Hoja Nº I-41

La distribución del número total de conductores en p circuitos en paralelo solo es posible si el número de ranuras es divisible por p. Para arrollados imbricados vale por tanto la condición de simetría nR/p = entero

ONDULADO: El arrollado ondulado evita la conexión en paralelo del arrollado según pares de polos. Debido a la entrada en paralelo a la capa superior e inferior desde la escobilla, el número total de vueltas se divide en dos secciones y vale:

N = z/2

Al contrario del arrollado imbricado, en el cual hay una bobina con Ns vueltas entre dos delgas vecinas; en el arrollado ondulado ocurre esto para un recorrido de la periferia completa con p bobinas, es decir; con Ns.p vueltas. RELACIONES GENERALES Con 2a circuitos en paralelo, vale para el arrollado imbricado 2a = 2p y para el arrollado ondulado 2a =2. Además: Número de vueltas entre dos escobillas N = k . Ns/2a = z/4a Corriente del conductor I con = IA /2a

Número de vueltas entre dos delgas vecinas Ns.p/a Condición de simetría nr / a = entero