Bobinado de Motores de ACv0.8

Gustavo Espitia P.

Documento en PreparaciónSeptiembre 26 de 2008

1 ciclo geométrico 1 ciclo eléctrico360° geométricos 360° eléctricos

Relación entre Grados Eléctricos y Grados Geométricos

en el Estator de una Máquina ACN

S

N

N

S S1 ciclo geométrico 2 ciclos eléctricos360° geométricos 2 x 360° eléctricos

1 ciclo geométrico 3 ciclos eléctricos360° geométricos 3 x 360° eléctricos

N

S

S S

N N

1 ciclo geométrico 4 ciclos eléctricos360° geométricos 4 x 360° eléctricos

NS

NS

N

S SN

°Eléctricos = P(°Geométricos)

P: pares de polos

Para 2 polos

Para 4 polos

Para 6 polos

Para 8 polos

Diferencia de Grados entre Ranuras Adyacentesen el Estator de una Máquina AC

Núcleo del estator

Ranuras del estator

N: número de ranuras

: ángulo geométrico entre ranuras

: ángulo eléctrico entre ranuras

N

360

NP

360

El campo magnético giratorio induce tensión en los conductores del estator.

El desfase en la tensión que se induce en dos conductores ubicados en ranuras adyacentes depende del número de pares de polos magnéticos y del número de ranuras.

P: pares de polos

Estrella de Tensiones de Ranuras en el Estator de una Máquina AC

30121360360 x

NP

Las tensiones que se inducen en las ranuras se pueden graficar en forma de estrella, teniendo en cuenta los desfases entre ranuras adyacentes.

Ejemplo 1. Para una máquina de 2 polos y 12 ranuras en el estator, se tendría:

P=1 par de polos

N=12

La tensión para cada ranura adyacente estará desfasada en 30° eléctricos

ranura1 ranura

2

ranura3

ranura 4

ranura 5

ranura 6ranura

7

ranura8

ranura9

ranura10

ranura11

Ranura12

30°30°

Estrella de Tensiones de Ranuras en el Estator de una Máquina AC

60122360360 x

NP

Las tensiones que se inducen en las ranuras se pueden graficar en forma de estrella, teniendo en cuenta los desfases entre ranuras adyacentes.

Ejemplo 2. Para una máquina de 4 polos y 12 ranuras en el estator, se tendría:

P=2 par de polos

N=12

La tensión para cada ranura adyacente estará desfasada en 60° eléctricos

ranura 7

ranura 1

ranura 2

60° ranura 8ranura 6

ranura 11

ranura 5

ranura 10

ranura 4

ranura 3

ranura 9

ranura 12

En este caso las tensiones inducidas en los conductores ubicados en las ranuras 1 y 7 están en fase.

Lo mismo sucede para los conductores en 2 y 8, 3 y 9, 4 y 10, 5 y 11, 7 y 12.

Estrella de Tensiones de Ranuras en el Estator de una Máquina AC

3.154146360360 x

NP

Las tensiones que se inducen en las ranuras se pueden graficar en forma de estrella, teniendo en cuenta los desfases entre ranuras adyacentes.

Ejemplo 3. Para una máquina de 12 polos y 14 ranuras en el estator, se tendría:

P=6 par de polos

N=14

La tensión para cada ranura adyacente estará desfasada en 154.3° eléctricos

ranura 1

154.3°

ranura 8

ranura 10

ranura 3

ranura 2

ranura 9

ranura 11ranura 4

ranura 12ranura 5

ranura 7

ranura 6

ranura 13

ranura 14

En este caso las tensiones inducidas en los conductores ubicados en las ranuras 1 y 8 están en fase.

Lo mismo sucede para los conductores en 2 y 89, 3 y 10, 4 y 11, 5 y 12, 6 y 13, 7 y 14.

Lados de la bobina

Cabezas de bobina

P F

Conductores a alojar en una ranura

Conformación de una BobinaUna bobina está compuesta por varias espiras de conductor continuo. Con un principio y un fin.

P F

Símil constructivo de una bobina Representación gráfica de una bobina

Esta cabeza se omite para graficar las conexiones entre bobinas

P F

Conformación de un Grupo de BobinaUn grupo de bobina es un conjunto de bobinas simples conformadas por un conductor continuo. Con un principio y un fin. Puede ser concéntrica o excéntrica.

Símil constructivo de un grupo de bobinas concéntricas

Representación gráfica de un grupo de bobinas concéntricas

P F

Conformación de un Grupo de BobinaUn grupo de bobina es un conjunto de bobinas simples conformadas por un conductor continuo. Con un principio y un fin. Puede ser concéntrica o excéntrica.

Símil constructivo de un grupo de bobinas excéntricas

Representación gráfica de un grupo de bobinas excéntricas

P FP F

Distribución en el Estator de las Bobinas de un Arrollamiento Trifásico utilizando la Estrella de

TensionesUn arrollamiento trifásico tiene tres bobinas o grupos de bobinas, una para cada fase, separadas 120° geométricos entre sí.

Ejemplo 1. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 2 polos se tendría:

N/6 = 2 rayos para cada lado de bobina

Se eligen los lados iniciales para la fase U

ranura1 ranura

2

ranura3

ranura 4

ranura 5

ranura 6ranura

7

ranura8

ranura9

ranura10

ranura11

Ranura12

Para cada lado de bobina se toman N/6 rayos de la estrella que estén en fase o con el menor ángulo de desfase posible.

Se debe tener en cuenta la separación de 180° entre los lados principio y Fin de cada bobina, así como la de 120° entre lados de bobinas de diferentes fases.

Se eligen los lados iniciales para la fase V (separados 120°)

Se eligen los lados iniciales para la fase W (separados también 120°)

De manera similar se eligen los lados finales para cada fase (colocando inverso el sentido de la corriente)

7

Distribución en el Estator de las Bobinas de un Arrollamiento Trifásico utilizando la Estrella de

TensionesUn arrollamiento trifásico tiene tres bobinas o grupos de bobinas, una para cada fase, separadas 120° geométricos entre sí.

Ejemplo 1. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 2 polos se tendría:

N/6 = 2 rayos para cada lado de bobinaranura

1 ranura2

ranura3

ranura 4

ranura 5

ranura 6ranura

7

ranura8

ranura9

ranura10

ranura11

Ranura12

Para cada lado de bobina se toman N/6 rayos de la estrella que estén en fase o con el menor ángulo de desfase posible.

Se debe tener en cuenta la separación de 180° entre los lados principio y Fin de cada bobina, así como la de 120° entre lados de bobinas de diferentes fases.

1 2 3 4 5 6 8 9 1110 12

Ranuras

Graficando las ranuras de manera lineal

ranura 2

ranura 8

ranura 7

ranura 1

ranura 6

ranura 11

ranura 5

ranura 10

ranura 4

ranura 3

ranura 9

ranura 12

Distribución en el Estator de las Bobinas de un Arrollamiento Trifásico utilizando la Estrella de

TensionesUn arrollamiento trifásico tiene tres bobinas o grupos de bobinas, una para cada fase, separadas 120° geométricos entre sí.

Ejemplo 2. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 4 polos, se tendría:

N/6 = 2 rayos para cada lado de bobina

Se eligen los lados iniciales para la fase U

Para cada lado de bobina se toman N/6 rayos de la estrella que estén en fase o con el menor ángulo de desfase posible.

Se debe tener en cuenta la separación de 180° entre los lados principio y Fin de cada bobina, así como la de 120° entre lados de bobinas de diferentes fases.

Se eligen los lados iniciales para la fase V (separados 120°)

Se eligen los lados iniciales para la fase W (separados también 120°)

De manera similar se eligen los lados finales para cada fase (colocando inverso el sentido de la corriente)

7

Distribución en el Estator de las Bobinas de un Arrollamiento Trifásico utilizando la Estrella de

TensionesUn arrollamiento trifásico tiene tres bobinas o grupos de bobinas, una para cada fase, separadas 120° geométricos entre sí.

Ejemplo 2. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 4 polos, se tendría:

N/6 = 2 rayos para cada lado de bobina

Para cada lado de bobina se toman N/6 rayos de la estrella que estén en fase o con el menor ángulo de desfase posible.

Se debe tener en cuenta la separación de 180° entre los lados principio y Fin de cada bobina, así como la de 120° entre lados de bobinas de diferentes fases.

1 2 3 4 5 6 8 9 1110 12

Ranuras

Graficando las ranuras de manera lineal

ranura 2

ranura 8

ranura 7

ranura 1

ranura 6

ranura 11

ranura 5

ranura 10

ranura 4

ranura 3

ranura 9

ranura 12

Plan de Arrollamiento Trifásico a Una CapaLos lados de las bobinas de cada bobina se interconectan de acuerdo al sentido de la corriente y se identifican el principio y fin de cada fase.

Ejemplo 1. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 4 polos

71 2 3 4 5 6 8 9 1110 12

XU

Arrollamiento para la fase U

Plan de Arrollamiento Trifásico a Una Capa

71 2 3 4 5 6 8 9 1110 12

YV

Arrollamiento para la fase V

Los lados de las bobinas de cada bobina se interconectan de acuerdo al sentido de la corriente y se identifican el principio y fin de cada fase.

Ejemplo 1. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 4 polos

Plan de Arrollamiento Trifásico a Una Capa

71 2 3 4 5 6 8 9 1110 12

Z W

Arrollamiento para la fase W

Los lados de las bobinas de cada bobina se interconectan de acuerdo al sentido de la corriente y se identifican el principio y fin de cada fase.

Ejemplo 1. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 4 polos

Plan de Arrollamiento Trifásico a Una Capa

71 2 3 4 5 6 8 9 1110 12

Z W

Arrollamiento completo con todas las fases

XU YV

Los lados de las bobinas de cada bobina se interconectan de acuerdo al sentido de la corriente y se identifican el principio y fin de cada fase.

Ejemplo 1. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 4 polos

Plan de Arrollamiento Trifásico a Una CapaDiferentes tipos de arrollamientos pueden satisfacer una misma distribución de lados de bobinas.

Ejemplo 2. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 2 polos

Arrollamiento para la fase U

71 2 3 4 5 6 8 9 1110 12

U X

Plan de Arrollamiento Trifásico a Una CapaDiferentes tipos de arrollamientos pueden satisfacer una misma distribución de lados de bobinas.

Ejemplo 2. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 2 polos

Arrollamiento para la fase V

71 2 3 4 5 6 8 9 1110 12

V Y

Plan de Arrollamiento Trifásico a Una CapaDiferentes tipos de arrollamientos pueden satisfacer una misma distribución de lados de bobinas.

Ejemplo 2. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 2 polos

Arrollamiento para la fase W

71 2 3 4 5 6 8 9 1110 12

WZ

Plan de Arrollamiento Trifásico a Una CapaDiferentes tipos de arrollamientos pueden satisfacer una misma distribución de lados de bobinas.

Ejemplo 2. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 2 polos

Arrollamiento para todas las fases

71 2 3 4 5 6 8 9 1110 12

U XV YWZ

Plan de Arrollamiento Trifásico a Una CapaDiferentes tipos de arrollamientos pueden satisfacer una misma distribución de lados de bobinas.

Ejemplo 2. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 2 polos. Otra opción

71 2 3 4 5 6 8 9 1110 12

Arrollamiento para la fase U

U X

Plan de Arrollamiento Trifásico a Una CapaDiferentes tipos de arrollamientos pueden satisfacer una misma distribución de lados de bobinas.

Ejemplo 2. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 2 polos. Otra opción

71 2 3 4 5 6 8 9 1110 12

Arrollamiento para la fase V

V Y

Plan de Arrollamiento Trifásico a Una CapaDiferentes tipos de arrollamientos pueden satisfacer una misma distribución de lados de bobinas.

Ejemplo 2. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 2 polos. Otra opción

71 2 3 4 5 6 8 9 1110 12

Arrollamiento para la fase W

WZ

Plan de Arrollamiento Trifásico a Una CapaDiferentes tipos de arrollamientos pueden satisfacer una misma distribución de lados de bobinas.

Ejemplo 2. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 2 polos. Otra opción

71 2 3 4 5 6 8 9 1110 12

Arrollamiento para todas las fases

U XV YWZ

Arrollamientos a Dos Capas

Ranura

Capa superior

Capa inferior

Hay estatores que pueden tener dos segmentos de devanados en una misma ranura.

Plan de Arrollamiento Trifásico a Dos CapasSe establece la estrella de tensiones de las ranuras según el número de polos.

Ejemplo 1. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 2 polos

71 2 3 4 5 6 8 9 1110 12

Se distribuye una capa normalmente, pero se tiene en cuenta si va arriba o abajo en la ranura (desplazando a la izquierda o derecha del punto de la ranura)

Al final de la primera capa, se devuelve el conductor en busca de la segunda capa.

Plan de Arrollamiento Trifásico a Dos CapasSe establece la estrella de tensiones de las ranuras según el número de polos.

Ejemplo 1. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 2 polos

Arrollamiento para la fase U

71 2 3 4 5 6 8 9 1110 12

U

Se distribuye una capa normalmente, pero se tiene en cuenta si va arriba o abajo en la ranura (desplazando a la izquierda o derecha del punto de la ranura)

Al final de la primera capa, se devuelve el conductor en busca de la segunda capa.

X

Plan de Arrollamiento Trifásico a Dos CapasSe establece la estrella de tensiones de las ranuras según el número de polos.

Ejemplo 1. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 2 polos

Arrollamiento para la fase V

71 2 3 4 5 6 8 9 1110 12

V

Se distribuye una capa normalmente, pero se tiene en cuenta si va arriba o abajo en la ranura (desplazando a la izquierda o derecha del punto de la ranura)

Al final de la primera capa, se devuelve el conductor en busca de la segunda capa.

Y

Plan de Arrollamiento Trifásico a Dos CapasSe establece la estrella de tensiones de las ranuras según el número de polos.

Ejemplo 1. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 2 polos

Arrollamiento para la fase W

71 2 3 4 5 6 8 9 1110 12

W

Se distribuye una capa normalmente, pero se tiene en cuenta si va arriba o abajo en la ranura (desplazando a la izquierda o derecha del punto de la ranura)

Al final de la primera capa, se devuelve el conductor en busca de la segunda capa.

Z

Plan de Arrollamiento Trifásico a Dos CapasSe establece la estrella de tensiones de las ranuras según el número de polos.

Ejemplo 1. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 2 polos

Arrollamiento para todas las fases

71 2 3 4 5 6 8 9 1110 12

U

Se distribuye una capa normalmente, pero se tiene en cuenta si va arriba o abajo en la ranura (desplazando a la izquierda o derecha del punto de la ranura)

Al final de la primera capa, se devuelve el conductor en busca de la segunda capa.

XV YWZ

Plan de Arrollamiento Trifásico a Dos Capas con Paso Acortado

Se establece la estrella de tensiones de las ranuras según el número de polos.

Ejemplo 1. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 2 polos, con paso acortado a 2 ranuras

71 2 3 4 5 6 8 9 1110 12

La distribución de las capas se realiza teniendo en cuenta que se cumplan las direcciones de las corrientes al inicio y al final de las bobinas, aunque en el intermedio posiblemente no se cumpla.

5

Plan de Arrollamiento Trifásico a Dos Capas con Paso Acortado

Se establece la estrella de tensiones de las ranuras según el número de polos.

Ejemplo 1. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 2 polos, con paso acortado a 2 ranuras

71 2 3 4 6 8 9 1110 12

La distribución de las capas se realiza teniendo en cuenta que se cumplan las direcciones de las corrientes al inicio y al final de las bobinas, aunque en el intermedio posiblemente no se cumpla.

Arrollamiento para la fase U

U X

5

Plan de Arrollamiento Trifásico a Dos Capas con Paso Acortado

Se establece la estrella de tensiones de las ranuras según el número de polos.

Ejemplo 1. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 2 polos, con paso acortado a 2 ranuras

71 2 3 4 6 8 9 1110 12

La distribución de las capas se realiza teniendo en cuenta que se cumplan las direcciones de las corrientes al inicio y al final de las bobinas, aunque en el intermedio posiblemente no se cumpla.

Arrollamiento para la fase V

V Y

5

Plan de Arrollamiento Trifásico a Dos Capas con Paso Acortado

Se establece la estrella de tensiones de las ranuras según el número de polos.

Ejemplo 1. Para una máquina de 12 ranuras en el estator y 2 polos, con paso acortado a 2 ranuras

71 2 3 4 6 8 9 1110 12

La distribución de las capas se realiza teniendo en cuenta que se cumplan las direcciones de las corrientes al inicio y al final de las bobinas, aunque en el intermedio posiblemente no se cumpla.

Arrollamiento para la fase W

WZ

EJ. DISTRIBUCIÓN DE DEVANADOS ESTATOR15 RANURAS 2 POLOS

24151360360 x

NP

1. Levantamiento de la Estrella de Tensiones

P=1 par de polos

N=15

La tensión para cada ranura adyacente estará desfasada en 24° eléctricos

ranura1 ranura

2

ranura3

ranura 4

ranura 5

ranura 6

ranura8

ranura9

ranura10

ranura12

ranura13

Ranura14

24°

24°

R1 0°

R2 24°

R3 48°

R4 72°

R5 96°

R6 120°

R7 144°

R8 168°

R9 192°

R10 216°

R11 240°

R12 264°

R13 288°

R14 312°

R15 336°

ranura 7

ranura11

Ranura15

EJ. DISTRIBUCIÓN DE DEVANADOS ESTATOR15 RANURAS 2 POLOS

2. Distribución de los lados de las bobinas en la Estrella de Tensiones

ranura1 ranura

2

ranura3

ranura 4

ranura 5

ranura 6

ranura8

ranura9

ranura10

ranura12

ranura13

Ranura14

ranura 7

ranura11

Ranura15

N/6 = 2,5 devanado fraccionario

N/3 = 5 rayos para cada devanado parcial

N/6 + 0,5 = 3 positivos, N/6 - 0,5 = 2 negativos

71 2 3 4 5 6 8 9 1110 12

Ranuras

Graficando las ranuras de manera lineal

1413 15

EJ. DISTRIBUCIÓN DE DEVANADOS ESTATOR15 RANURAS 2 POLOS

3. Plan de arrollamiento a dos capas

Por fase: 1 grupo de 3 bobinas y 1 grupo de 2 bobinas. Paso y = 1:7

71 2 3 4 5 6 8 9 1110 12 141315

Arrollamiento para la fase U

U X

EJ. DISTRIBUCIÓN DE DEVANADOS ESTATOR15 RANURAS 2 POLOS

3. Plan de arrollamiento a dos capas

Por fase: 1 grupo de 3 bobinas y 1 grupo de 2 bobinas. Paso y = 1:7

71 2 3 4 5 6 8 9 1110 12 141315

Arrollamiento para la fase V

V Y

EJ. DISTRIBUCIÓN DE DEVANADOS ESTATOR15 RANURAS 2 POLOS

3. Plan de arrollamiento a dos capas

Por fase: 1 grupo de 3 bobinas y 1 grupo de 2 bobinas. Paso y = 1:7

71 2 3 4 5 6 8 9 1110 12 141315

Arrollamiento para la fase W

WZ

EJ. DISTRIBUCIÓN DE DEVANADOS ESTATOR15 RANURAS 2 POLOS

3. Plan de arrollamiento a dos capas

Por fase: 1 grupo de 3 bobinas y 1 grupo de 2 bobinas. Paso y = 1:7

71 2 3 4 5 6 8 9 1110 12 141315

Arrollamiento para todas las fases

U XV YWZ