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Bobinados de máquinas de

corriente continua

 

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Bobinados

Bobinados imbricados
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Bobinados imbricados

BOBINADOS IMBRICADOS SIMPLES

En estos bobinados, el paso de colector es igual a la diferencia de los pasos parciales.

Se dice que un bobinado imbricado es “simple”, cuando las secciones inducidas, directamente unidas entre sí, son consecutivas sobre la periferia de la armadura. Así el final de la sección 1 queda unido al principio de la sección 2. En consecuencia, el paso de colector en un bobinado imbricado simple es igual a la unidad.

 

Bobinados cruzados y sin cruzar: Los bobinados imbricados pueden ser:

  • Cruzados. Cuando el paso de conexión tiene un valor mayor que el ancho de sección. En esta clase de bobinado se avanza en el esquema hacia la izquierda. Por eso, a este bobinado se le llama “regresivo”.
  • Sin cruzar. Cuando el paso de conexión tiene un valor inferior al ancho de sección, por lo que el bobinado avanza en el esquema hacia la derecha. Por eso, también recibe el nombre de “progresivo”.

Bobinado imbricado

Bobinado imbricado simple

a) Cruzado, b) Sin cruzar

Resumiendo:

  • Si es progresivo Y2 < Y1 y en consecuencia Ycol  =  +1
  • Si es regresivo Y2 > Y1 y en consecuencia Ycol  =  -1

Si en la fórmula

sustituimos el paso de colector por su valores posibles +1 y -1, resulta

Fórmula 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 conmutación. La única diferencia resultante, de que el bobinado sea cruzado o sin cruzar, consiste en la inversión 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 excitación, podría descebarse la máquina. Por esta razón, al deshacer un bobinado defectuoso, ha de anotarse, entre otros datos, la forma del bobinado, ya que si así no se hiciera quedaríamos expuestos a desagradables consecuencias.

 

Número de ramas en paralelo: El número de ramas en paralelo existentes en un bobinado imbricado simple es igual al número de polos que tiene la máquina. Recorramos el bobinado imbricado de la siguiente figura, si partimos de la escobilla “+”, apoyada sobre la delga 1, y recorremos el conductor, iremos pasando, sucesivamente, por las secciones inducidas 1, 2, 3, 4, 5 e igualmente por las delgas del mismo número. Así llegaremos a la delga 6, sobre la cual está apoyada la línea de escobillas negativa, y habremos recorrido uno de los circuitos paralelos del bobinado. Siguiendo el avance a lo largo del bobinado iremos recorriendo uno a uno todos los circuitos paralelos, cada uno de los cuales estará comprendido entre dos líneas consecutivas.

Así, pues, en los bobinados imbricados simples existen tantas ramas en paralelo como líneas de escobillas o, lo que es igual, tantas como número de polos tiene la máquina:

donde “2a” es el número de ramas en paralelo.

Porción de bobinado imbricado

Porción de bobinado imbricado simple

 

Posibilidad de ejecución: Existiendo en los bobinados imbricados varias ramas en paralelo, es preciso que todas ellas se genere la misma f.e.m. y que tengan la misma resistencia interior, ya que de no cumplirse estas condiciones se presentarán corrientes de circulación a lo largo del conjunto del bobinado, corrientes que, sin embargo, no producirán efecto útil en el circuito exterior, sirviendo solamente para reducir el rendimiento de la máquina, aumentar sus pérdidas y el calentamiento.

Teniendo en cuenta que cada bobina tiene dos lados activos, cada uno de ellos situado bajo dos polos consecutivos de sentido contrario, resultará que en el inducido hay un total de lados activos igual al doble del número de ranuras, o sea, 2K. Este número debe ser múltiplo del número de ramas en paralelo para que éstas tengan un mismo número exacto de conductores en serie. Así, pues debe ocurrir

Teniendo en cuenta que, en los bobinados imbricados simples, el número de ramas paralelas es igual al de polos, simplificando se tiene finalmente la expresión

Fórmula que dice que el número de ranuras de una armadura de dinamo provista de bobinado imbricado simple debe ser múltiplo del número de pares de polos.

 

Conexiones equipotenciales: En todo bobinado que contiene ramas en paralelo, las f.e.ms. generadas en las distintas ramas paralelas deben ser exactamente iguales.

Las armaduras, provistas de bobinados imbricados simples, deben disponer de un número de ranuras múltiplo del número de pares de polos, a fin de conseguir la deseada igualdad de f.e.ms. en las distintas ramas paralelas.

No obstante, a pesar de ser cumplida esta condición, se observa en las máquinas provistas de bobinado imbricado, que las f.e.ms. generadas en los diferentes circuitos paralelos son distintas. El motivo de esta anormalidad es que los flujos que recorren los distintos circuitos magnéticos de la máquina son muy diferentes, siendo debido a cualquiera de las causas siguientes:

  • Diferencias en el entrehierro bajo los distintos polos. Diferencias que pueden ser originadas por ejemplo por un montaje defectuoso.
  • Diferencias en las reluctancias de los distintos circuitos magnéticos a consecuencia, por ejemplo, de haber empleado materiales de calidades diferentes.
  • Diferencias en las fuerzas magnetomotrices de las bobinas polares que excitan los distintos circuitos magnéticos. Diferencias que pueden ser debidas, por ejemplo, a que esas bobinas están constituidas por distinto número de espiras (por error de construcción).

En los bobinados imbricados simples, al unir todas las escobillas de una misma polaridad mediante su respectivo puente, se originan corrientes de circulación entre ellas, las cuales no son utilizadas en el circuito exterior cuando existan diferencias en los flujos de los distintos circuitos magnéticos, presentándose corrientes de compensación que atravesarán las superficies de contacto de dichas escobillas junto con la corriente principal de carga.

Así, pues, es imprescindible en los bobinados imbricados colocar dispositivos especiales que impidan que las corrientes de compensación atraviesen las superficies de contacto de las escobillas. Para lograr esto, se disponen unas conexiones de pequeña resistencia, que reciben el nombre de “conexiones equipotenciales”, y cuyo objeto es que, de existir corrientes de compensación, éstas se cierren a través 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. Así pues, el paso equipotencial, medido en ranuras, será igual a

Fórmula que dice que el paso equipotencial es igual al cociente que resulta de dividir el número de ranuras por el número de polos.

Bobinado imbricado simple de dinamo exapolar de K=33 y U=2 con conexiones equipotenciales de 1ª clase

Bobinado imbricado simple de dinamo tetrapolar de K=18 y U=2 con conexiones equipotenciales de 1ª clase

 

Proceso de cálculo de un bobinado imbricado simple: Partiendo de los siguientes datos:

  • Número de ranuras K.
  • Número de polos 2p.
  • Número de secciones por bobina U.
  • Tipo de bobinado (progresivo (Ycol = +1) o regresivo (Ycol = -1).

el proceso de cálculo es el siguiente:

  • Posibilidad de ejecución

.

  • Paso de ranuras.

  • Número de delgas del colector

.

  • Ancho de sección.

  • Paso de conexión.

  • Paso de escobillas.

  • Paso equipotencial.

 

 

BOBINADOS IMBRICADOS MÚLTIPLES

Para una maquina de c. c. funcione correctamente, es preciso, entre otros detalles, que la intensidad de corriente por rama del bobinado no exceda de 400 a 500 amperios. Las máquinas de gran potencia con tensiones reducidas y elevada intensidad de corriente (por ejemplo en dinamos de alimentación de baños electrolíticos), obligan a adoptar un bobinado imbricado múltiple si se quiere cumplir esta condición.

En los bobinados imbricados múltiples es necesario dar varias vueltas alrededor de la armadura para terminar de recorrer todas las secciones inducidas. Los bobinados imbricados múltiples reciben un nombre especial, según el número de vueltas que haya que dar para recorrer el bobinado completo, siendo

  • Dobles si es preciso dar dos vueltas.
  • Triples si hay que dar tres.
  • Etc. ...

Prácticamente, el único bobinado múltiple usado es el doble.

Paso de colector: Para que el bobinado tenga un reparto simétrico, es necesario que en cada una de las vueltas se recorra tan solo la mitad de esas secciones inducidas. Esto se consigue si después de recorrer la sección 1 se pasa a la 3 y del final de ésta al principio de la 5 y así sucesivamente, de forma que vayamos así dejando libres en el recorrido las secciones 2, 4 etc., que serán ocupadas después por un segundo bobinado. Esto puede comprobarse en la siguiente figura, en la que un bobinado ocupa las secciones 1, 3, 5, etc., y el otro las secciones 2, 4, 6, etc.

Por ello, en los bobinados imbricados dobles, el paso resultante es igual a 2 unidades. Y como Y=Ycol, el paso de colector es igual, también, a 2 unidades.

Por otra parte, señalaremos que los bobinados imbricados dobles se hacen siempre progresivos o sin cruzar.

En definitiva, la fórmula del paso de colector Ycol queda como sigue

 

Número de ramas en paralelo: Sabemos que el número de ramas en paralelo de un bobinado imbricado simple es igual al número de polos. Ahora bien, un bobinado imbricado doble está realmente constituido por dos bobinados independientes, cada uno de ellos imbricado simple, por lo que, en consecuencia, el número de ramas en paralelo de un bobinado imbricado doble será igual a dos veces el número total de polos de las máquinas, es decir

Bobinado imbricado doble

Porción de bobinado imbricado doble

 

Condiciones de los bobinados imbricados dobles: Al estar constituido un bobinado imbricado doble por dos bobinados imbricados simples independientes, cada uno de éstos deberá cumplir con las condiciones que se exigen para ello. Recordemos las siguientes:

  • El número de ranuras de la armadura debe ser múltiplo del número de pares de polos, es decir, que el cociente de la división del número de ranuras por el número de pares de polos debe ser exacto.
  • El número de delgas del colector puede ser o no múltiplo del número total de polos de la máquina.
  • Cada uno de los bobinados sencillos independientes debe de estar provisto de sus correspondientes conexiones equipotenciales de 1ª clase.

 

Conexiones equipotenciales de 2ª clase: Además de las conexiones equipotenciales de 1ª clase que deben unir puntos de igual potencial teórico en uno de los bobinados imbricados independientes, es preciso colocar otras conexiones llamadas de 2ª clase que unan entre sí a los dos bobinados, ligando cada dos secciones inducidas consecutivas. Estas son necesarias para compensar diferencias de f.e.m. entre las ramas paralelas de los bobinados independientes y evitar que atraviesen las escobillas fuertes corrientes de compensación.

La necesidad de colocar estas conexiones equipotenciales de 2ª clase exige que el número de secciones inducidas por bobina sea un número par; así puede haber dos, cuatro, seis, etc., secciones inducidas por bobina. Esta condición tiene por objeto que las dos secciones inducidas conectadas pertenezcan a la misma ranura, ya que en caso contrario se originarán graves inconvenientes en el funcionamiento de la máquina.

Las conexiones equipotenciales de 2ª clase se disponen en las cabezas del lado opuesto al colector.

Conexiones equipotenciales de 2ª clase

Conexiones equipotenciales de 2ª clase

 

Proceso de cálculo de los bobinados imbricados múltiples. Partiendo de los siguientes datos:

  • Número de ranuras K.
  • Número de polos 2p.
  • Número de secciones por bobina U.
  • Tipo de bobinado (B. I. M. D.) (Ycol = +2)

el proceso de cálculo será el siguiente:

  • Posibilidad de ejecución.

         

  • Paso de ranuras.

  • Número de delgas del colector.

  • Número de ramas en paralelo.

  • Ancho de sección.

  • Paso de conexión.

  • Paso de escobillas.

  • Paso equipotencial.

Bobinado imbricado doble para dinamo tetrapolar con K=26 y U=2 con conexiones equipotenciales de 2ª clase

Bobinado imbricado doble para dinamo tetrapolar con K=26 y U=2 con conexiones equipotenciales de 2ª clase

 

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