MÁQUINAS DE C.C.

LAS MAQUINAS DE C.C. SE CLASIFICAN EN:

• GENERADORES (DINAMOS)

• MOTORES ELECTRICOS

• SON MÁQUINAS REVERSIBLES • EL MOTOR CONVIERTE LA ENERGIA ELECTRICA EN MECANICA• EL GENERADOR CONVIERTE LA ENERGIA MECÁNICA EN ELECTRICA

GENERADOR (DINÁMO):

• EN LA DINÁMO GENERADOR EL MOVIMIENTO GIRATORIO ES SUMINISTRADO POR UNA FUENTE EXTERIOR APLICADA AL EJE CON EN FIN DE GENERAR ENERGIA ELÉCTRICA.

MOTOR:

• EN EL MOTOR LA FUENTE ES ENERGÍA ELÉCTRICA QUE SE SUMINISTRA EN LOS BORNES AL DEVANADO Y AL CAMPO MAGNÉTICO DE LA MAQUINA CON EL FIN DE GENERAR ENERGÍA MECÁNICA.

PARTES ESENCIALES DE UNA MÁQUINA DE C.C.

ASPECTO EXTERIOR DE UNA MÁQUINA DE C.C.

PARTES DE UNA MÁQUINA DE C.C.

• CIRCUITO INDUCTOR• CIRCUITO INDUCIDO

CIRCUITO INDUCTOR:– SE ENCUENTRA EN LA FIJA DE MÁQUINA Y

RECIBE EL NOMBRE DE ESTATOR– ESTÁ CONSTITUIDO POR:

• CARCASA O CULATA• NUCLEO POLAR DE UN POLO INDUCTOR• PIEZA POLAR DE UN POLO INDUCTOR• NUCLEO POLAR DE UN POLO AUXILIAR O DE

CONMUTACIÓN• PIEZA POLAR DE UN POLO AUXILIAR O DE

CONMUTACIÓN• ENTREHIERRO• BOBINADOS DE EXCITACIÓN O BOBINADO INDUCTOR• BOBINADO AUXILIAR O DE CONMUTACIÓN

CARCASA O CULATA:

– ES EL SOPORTE DE TODOS LOS ELEMENTOS DE MÁQUINA Y SIRVE DE RETORNO DE LOS FLUJOS CREADOS POR LOS BOBINADOS AUXILIARES O DE EXCITACIÓN.

– ESTÁ FABRICADA EN ACERO FUNDIDO O LAMINADO.

NUCLEO POLAR DE UN POLO INDUCTOR:

• SON MASAS MAGNÉTICAS DONDE VA ALOJADO EL BOBINADO DE EXCITACIÓN.

• SON DE CHAPA DE ACERO DULCE, SE UNEN A LA CARCASA POR PERNOS.

PIEZA POLAR DE UN POLO INDUCTOR:

• SE LLAMA TAMBIÉN EXPANSIÓN POLAR, ES LA PARTE MÁS CERCANA AL INDUCIDO.

• MEDIANTE LA EXPANSIÓN POLAR SE REDUCE LA RELUCTANCIA MAGNÉTICA Y POR CONSIGUIENTE EL FLUJO DE DISPERSIÓN Y LAS PERDIDAS MAGNÉTICAS.

MEJORA DEL FLUJO INDUCTOR

NUCLEO POLAR DE UN POLO AUXILIAR O DE CONMUTACIÓN:

• ES EL NUCLEO MAGNÉTICO DONDE VA SITUADO EL BOBINADO AUXILIAR.

• ESTÁ CONSTITUIDO POR CHAPA DE ACERO DULCE

• SE UNE A LA CARCASA MEDIANTE PERNOS DESMONTABLES

PIEZA POLAR DE UN POLO AUXILIAR O DE CONMUTACIÓN

• La mismas características y función que la pieza polar de un polo de excitación, pero de menor tamaño.

ENTREHIERRO

• ESPACIO QUE EXISTE ENTRE EL CIRCUITO MAGNÉTICO DEL BOBINADO INDUCTOR Y EL CIRCUITO MAGNÉTICO DEL BOBINADO INDUCIDO.

BOBINADO DE EXCITACIÓN O BOBINADO INDUCTOR

• ES EL QUE PRODUCE EN EL ESTATOR EL CAMPO MAGNÉTICO CUYO FLUJO CREA LAS CORRIENTES INDUCIDAS EN EL INDUCIDO O ROTOR.

BOBINADOS AUXILIAR O DE CONMUTACIÓN

• ESTÁ CONECTADO EN SERIE CON EL BOBINADO INDUCIÓN.

• ESTÁ DESTINADO AMEJORAR LA CONMUTACIÓN

• REALIZAN UNA FUNCIÓN MUY IMPORTANTE EN EL FUNCIONAMIENTO DE LA MÁQUINA.

EXCITACIÓN DE LAS MÁQUINAS DE C.C.

• EXCITACIÓN INDEPENDIENTE

• AUTOEXCITADAS.• EXCITACIÓN SERIE• EXCITACIÓN SHUNT• EXCITACIÓN COMPUND

EXCITACIÓN INDEPENDIENTE

• EL BOBINADO DE EXCITACIÓN DE LA MÁQUINA ES ALIMENTADO POR UNA FUENTE DE C.C. EXTERIOR.

• LA CORRIENTE DE EXCITACIÓN PUEDE SR REGULADA POR UN REOSTATO O POR LA PROPIA FUENTE.

• SU UTILIZACIÓN ES LIMITADA POR NECESITAR DE UN FUENTE EXTERIOR PARA SU EXCITACIÓN.

excitación independiente

MAQUINAS AUTOEXCITADAS

• LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN DEL BOBINADO DE EXCITACIÓN LLEGA A TRAVÉS DEL INDUCIDO DE LA PROPIA MÁQUINA.

• EN LOS GENERADORES EL FLUJO INICIAL DE EXCITACIÓN SE PRODUCE POR HISTÉRISIS.

• EN LOS MOTORES, EL BOBINADO DE EXCITACIÓN SE ALIMENTA A TRAVÉS DE LA RED DE C.C.

EXCITACIÓN SERIE

• LA BOBINAS INDUCTURAS SON RECORRIDAS POR LA MISMA CORRIENTE GENERADA POR EL INDUCIDO Y ABSORVIDA POR LA CARGA.

• SON DE POCAS ESPIRAS Y SECCIÓN GRANDE, PARA TENER LA MENOR CAIDA DE TENSIÓN POSIBLE.

excitación serie

EXCITACIÓN SHUNT

• EL CIRCUITO INDUCTOR ESTÁ CONECTADO ESTÁ CONECTADO EN DERIVACIÓN CON EL CIRCUITO INDUCIDO Y CON LA CARGA.

• LAS BOBINAS ESTÁN CONSTITUIDAS POR UN NÚMERO ELEVADO DE ESPIRAS Y POCA SECCIÓN.

excitación shunt

EXCITACIÓN COMPUND

• CONSTITUIDA POR DOS CIRCUITOS, UNO SERIE Y OTRO EN DERIVACIÓN.

• ÉSTA MAQUINA REUNE LAS CARACTERÍSTICAS DE LA CONEXIÓN SERIE Y DE LA CONEXIÓN SHUNT, POR LO QUE MEJORA BASTANTE LAS DEFICIENCIAS DE LAS ANTERIORES.

excitación compound

MÁQUINAS DE C.C.

INDEPENDIENTESU SECCIÓN Y NÚMERO

DE ESPIRAS DEPENDEDE LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN

SERIESUS BOBINAS TIENEN POCASESPIRAS Y MUCHA SECCIÓN

SHUNTSUS BOBINAS SON DE MUCHASESPIRAS Y CON POCA SECCIÓN

COMPOUNDBOBINAS SERIE Y DERIVACIÓN

CADA UNA CON SUSCARCTERÍSTICAS

BOBINADOS INDUCTORES

PLACA DE BORNAS DE UNA M. C.C.

LETRAS CIRCUITO AL QUE CORRESPONDE

A-B / A1-A2 BOBINADO INDUCIDO

C-D / E1-E2 BOBINADO INDUCTOR SHUNT

E-F / D1-D2 BOBINADO INDUCTOR SERIE

G-H / B1-B2 BOBINADO INDUCTOR DE CONMUTCIÓN

J-K / F1-F2 BOBINADO INDUCTOR INDEPENDIENTE

CIRCUITO INDUCIDO DE LA MÁQUINA DE C.C.

• INDUCIDO

• COLECTOR

• ESCOBILLAS

INDUCIDO

DIFERENTES ELEMENTOS DE UNA MÁQUINA DE C.C.

INDUCIDO• TAMBIÉN DENOMINADO, ROTOR, ES LA PARTE

DE LA MÁQUINA QUE GIRA Y DONDE VA ALOJADO EL BOBINADO

• ESTÁ FORMADO POR CHAPAS MAGNÉTICAS AISLADAS ENTRE SÍ POR UN BARNIZ.

• EXISTEN TRES TIPOS DE INDUCIDOS:– DE ANILLO– DE DISCO– DE TAMBOR

• EL BOBINADO DE TAMBOR ES EL MÁS UTILIZADO POR PRESENTAR MÁS VENTAJAS QUE EL RESTO:

– GRAN APROVECHAMIENTO DEL COBRE– MENOR RESISTENCIA ÓHMICA– MENORES PÉRDIDAS POR CALOR Y MAYOR RENDIMIENTO

COLECTOR

• ES UN CILINDRO ADHERIDO AL EJE DEL INDUCIDO DONDE VA CONECTADO EL BOBINADO DEL INDUCIDO POR MEDIO DE UNAS PLETINAS DE COBRE AISLADAS ENTRE ELLAS POR UNA CAPA DE MICA.

• EN LAS DELGAS SE CONECTAN LOS PRINCIPIOS Y FINALES DE CADA ESPIRA DEL BOBINADO INDUCIDO.

ESCOBILLAS

• LAS ESCOBILLAS SON PIEZAS FIJAS COMPUESTAS POR MEZCLA DE DIFERENTES TIPOS DE CARBÓN.

• ALOJADAS EN UN PORTAESCOBILLAS

• LAS ESCOBILLAS PUEDEN SER DE DIFERENTES FORMAS Y TAMAÑOS EN FUNCIÓN DEL TIPO DE PORTAESCOBILLA Y POTENCIA DE LA MÁQUINA.

BOBINADOS DEL ROTOR

• BOBINA.- ES UN NÚMERO DETERMINADO DE ESPIRAS CONECTADAS ENTRE SÍ.

• LA BOBINA CONSTA DE UNA PARTE ACTIVA QUE SE ENCUENTRA EN EL INTERIOR DE LA RANURA (SECCIÓN INDUCIDA) Y OTRA PARTE EN EXTERIOR DE LA RANURA QUE UNE LOS LADOS ACTIVOS Y SE DENOMINA CABEZA DE BOBINA.

• LAS BOBINAS SE PUEDEN CONSTRUIR DE HILOS O DE PLETINAS.

BOBINADO INDUCIDO

• SE CONSTRUYEN, LA GRAN MAYORÍA, EN TAMBOR

• GENERALMENTE DE DOS CAPAS POR RANURA

CONDICIONES DEL BOBINADO INDUCIDO

• SERÁN CERRADOS.• LAS F.E.M.S GENERADAS EN LOS

DIFERENTES CIRCUITOS PARALELOS SERÁN IGUALES

• LAS RESISTENCIAS ÓHMICAS DE LOS DIFERENTES CIRCUITOS PARALELOS HAN DE SER IGUALES.

• LAS BOBINAS SERÁN IGUALES EN LONGUITUD Y NUMERO DE ESPIRAS.

• NÚMERO DE BOBINAS.- EN LOS BOBINADOS DE DOS CAPAS EL NÚMERO DE BOBINAS ES IGUAL AL NUMERO DE RANURAS.

B = K• SECCIONES INDUCIDAS.- LAS BOBINAS

PUEDEN ESTAR CONSTITUIDAS CON UNO O MÁS HILOS.

– SI ESTÁN CON UN HILO TENDRÁ UN PRINCIPIO Y UN FINAL.- UNA SECCIÓN INDUCIDA.

– SI ESTÁN CONSTITUIDAS CON DOS O HILOS TENDRÁ DOS PRINCIPIOS Y DOS FINALES .- DOS SECIONES INDUCIDAS.-

– ASÍ SUCESIVAMENTE.

• PASO POLAR.- ES LA DISTANCIA QUE HAY ENTRE DOS POLOS CONTIGUOS.

• YP = PASO POLAR

• K = número de ranuras del inducido• 2p = número de polos de la máquina

YK

pp 2

• ANCHO DE SECCIÓN.- DISTANCIA MEDIDA EN SECIONES INDUCIDAS ENTRE LOS LADOS ACTIVOS DE UNA MISMA SECCIÓN.

Y1 = YK . U

ANCHO DE SECCIÓN

• PASO DE RANURA.- ES EL NÚMERO DE RANURAS QUE DEBE AVANZAR EL OTRO LADO ACTIVO DE LA BOBINA PARA INTRODUCIRLA EN LA RANURA.

YK

• EL PASO DE RANURA SÓLO SE ALARGARÁ O ACORTARÁ:

• EN MÁQUINAS CON POLOS AUXILIARES SÓLO SE PODRÁ ACORTAR O ALARGAR CUANDO EL PASO POLAR SEA FRACCIONARIO. (SIEMPRE MENOR DE LA UNIDAD)

• MAQUINAS SIN POLOS AUXILIARES SE PODRRÁ ALARGAR MÁS DE LA UNIDAD.

• BOBINADOS ONDULADOS.- CUANDO LA CORRNIENTE AVANZA HACIENDO ONDAS DE FORMA CONTÍNUA.

• BOBINADOS IMBRICADOS.- CUANDO LA CORRIENTE AVANZA O RETROCEDE EN SENTIDO ESPIRAL.

• CONEXIÓN DE LAS BOBINAS.- EL PASO DE CONEXIÓN ES EL NÚMERO DE RANURAS QUE HAY QUE SALTAR DESDE EL LADO ACTIVO FINAL DE UNA BOBINA HASTA EL PRINCIPIO DEL HAZ ACTIVO DE LA BOBINA A LA QUE SE CONECTARÁ POR MEDIO DEL COLECTOR.

• SE REPRESENTA POR: (Y2)

PASO DE CONEXIÓN DE UN BOBINADO IMBRICADO

PASO DE CONEXIÓN DE UN BOBINADO ONDULADO

• PASO RESULTANTE.- ES LA SUMA RESULTANTE DEL ANCHO DE SECCIÓN Y DEL PASO DE CONEXIÓN.

• LA DISTANCIA QUE HAY ENTRE LOS PRINCIPIOS DE DOS HACES ACTIVOS CONSECUTIVOS.

• PASO DE COLECTOR.- ES LA DISTANCIA QUE EXISTE ENTRE LAS DELGAS DONDE ESTÁ CONECTADA EL PRINCIPIO DE UNA SECCIÓN INDUCIDA Y LA DELGA DONDE SE CONECTA EL FINAL DE LA MISMA.

• EL PASO DE COLECTOR TIENE EL MISMO VALOR QUE EL PASO RESULTANTE.

BOBINADOS IMBRICADOS (SIMPLES)

• PROGRESIVOS (SIN CRUZAR). SE DESPLAZA HACIA LA DERECHA Y LA CORRIENTE CIRCULA EN SENTIDO ALAS AGUJAS DEL RELOJ.

• REGRESIVOS (CRUZADOS).- SU DESPLAZAMIENTO ES HACIA LA IZQUIERDA.

• CONEXIONES EQUIPOTENCIALES.- CONEXIONES (RESISTENCIAS DE COMPENSACIÓN) QUE SE REALIZAN EN EL BOBINADO DEL INDUCIDO PARA CORREGIR DESCOMPENSACIONES DERIVADAS DE:– DIFERENCIA EN EL ENTREHIERRO.– DIFERENTES MATERIALES O SECCIONES

EN EL CIRCUITO MAGNÉTICO– DIFERENTES FLUJOS MAGNÉTICOS EN

LAS BOBINAS.

• NÚMERO DE CONEXIONES EQUIPOTENCIALES:

• Neq = K / p• NÚMERO DE BOBINAS

• Beq= K • PASO EQUIPOTENCIAL

• Yeq = K / p

• NÚMERO DE DELGAS DEL COLECTOR.- EL NÚMERO DE DELGAS SERÁ IGUAL AL NÚMERO DE SECCIONES INDUCIDAS.

D = S

• PASO DE ESCOBILLA.- EL NÚMERO DE ESCOBILLAS DEBE COINCIDIR CON EL NÚMERO DE POLOS DEL BOBINADO.

Nesc = D/2p

DATOS NECESARIOS PARA EL CÁLCULO

• NÚMERO DE RANURAS (K)

• NÚMERO DE POLOS (2p)

• NÚMERO DE SECCIONES POR BOBINA (U)

• PROGRESIVO O REGRESIVO

• CON CONEXIONES EQUIPOTENCIALES O SIN CONEXIONES EQUIPOTENCIALES.

• POSIBILIDAD DE EJECUCIÓN. EL COCIENTE QUE RESULTE ENTRE EL NUMERO DE RANURAS Y EL NUMERO DE PARES DE POLOS DEBE SER NUMERO ENTERO.

• PASO DE RANURA.- EL PASO DE RANUAR ES IGUAL AL PASO POLAR.

Yk = Yp (APROXIMADAMENTE)

• NUMERO DE DELGAS DEL COLECTOR.- GENERALMENTE SON DE DOS CAPAS

(B = K)

D = S = U . K

• PROGRESIVO.-

Ycol = + 1

• REGRESIVO

ANCHO DE SECCIÓN.-

Y1 = Yk . U

PASO DE SECCIÓN.-Y2 = Y1 - Ycol

PASO DE ESCOBILLAYesc= D / 2p

Ycol = - 1

BOBINADOS ONDULADOS

• TAMBIÉN DENOMINADOS BOBINADOS ONDULADOS SERIE

• LAS BOBINAS SON CONECTADAS EN SERIE.

• PUEDEN SER PROGRESIVOS Y REGRESIVOS

• TAMBIÉN SE LES DENOMINA CRUZADOS Y SIN CRUZAR

• DIFERENCIAS:• ONDULADO PROGRESIVO.- EL

DESPLAZAMIENTO SE REALIZA HACIA LA DERECHA UN VEZ HA RECORRIDO TODA LA PERIFERIA DEL INDUCIDO, CONECTANDOSE EN LA SIGUIENTE DELGA

• ONDULADO REGRESIVO.- EL DESPLAZAMIENTO SE REALIZA HACIA LA IZQUIERDA, UNA VEZ QUE RECORRE TODA LA PERIFERIA DEL INDUCIDO, SE CONECTA A LA DELGA ANTERIOR DE LA PRIMERA CONEXIÓN.

• EN LOS BOBINADOS ONDULADOS SÓLO SE CONECTAN DOS RAMAS EN PARALELO, CON INDEPENDENCIA DEL NÚMERO DE ESCOBILLAS.

• LA LINEA DE ESCOBILLAS DE UN BOBINADO ONDULADO SIMPLE SERÁ DE DOS, UNA POR CADA POLO.

• LA DISTANCIA EN DELGAS SERÁ.

Yesc= D / 2p

• PASO DE COLECTOR.- EL NUMERO DE DELGAS Y DE PARES DE POLOS DEBE SER UN NÚMERO PRIMO.

D = S = U . K

Ycol = D ± 1 / p

FÓRMULA GENERAL DE LOS BOBINADOS ONDULADOS

• CONDICIONES QUE DEBEN CUMPLIR LOS BOBINADOS ONDULADOS:– EL NÚMERO DE RANURAS DEL INDUCIDO

Y EL NÚMERO DE PARES DE POLOS SERÁN NÚMERO PRIMO.

– EL NÚMERO DE PARES DE POLOS POR BOBINA Y EL NÚMERO DE SECCIONES INDUCIDAS DEBERÁN SER NÚMERO PRIMO.

PROCESO DE CÁLCULO DE UN BOBINADO ONDULADO SERIE

• NÚMERO DE RANURAS (K)• NÚMERO DE POLOS (2p)• NÚMERO DE SECIONES POR BOBINA (U)• PROGRESIVO O REGRESIVO• CON EXIONES EQUIPOTENCIALES, SI LAS

HAY.• SINO SE PUEDE REALIZAR DE FORMA

NORMAL, INDICAR SI TIENE UNA SECCIÓN MUERTA O CIERRE ARTIFICIAL.

• POSIBILIDAD DE EJECUCIÓN. EL COCIENTE QUE RESULTE ENTRE EL NUMERO DE RANURAS Y EL NUMERO DE SECCIONES INDUCIDAS DEBE SER NÚMERO PRIMO DEL NÚMERO DE PARES DE POLOS.

K / U = p

• EN CASO DE NO CUMPLIRSE LA CONDICIÓN, SE REALIZARÁ EL BOBINADO CON UNA SECCIÓN MUERTA O CON CIERRE ARTIFICIAL.

• PASO DE RANURA.- EL PASO DE RANUAR ES IGUAL AL PASO POLAR. (APROXIMADAMENTE)

Yk = Yp = K / 2p

• NUMERO DE DELGAS DEL COLECTOR.- PARA EL BOBINADO ONDULADO, PROGRESIVO O REGRESIVO, EL PASO DE COLECTOR SERÁ:

D = S = U . K • TAMBIÉN SE UTILIZA ÉSTA FORMULA CUANDO SE HACE EL CIERRE

ARTIFICIAL. CUANDO TENGA UNA SECCIÓN MUERTA SERÁ:

D = S = (U . K )-1

• PASO DE COLECTOR. PARA EL BOBINADO ONDULADO SIMPLE Y CON UNA SECCIÓN MUERTA, EL PASO DE COLECTOR SERÁ.

YCOL = D±1 / p

CON CIERRE ARTIFICIAL :

YCOL = (D-1)-1 / p

• ANCHO DE SECCIÓN.- Y1 = Yk . U

• PASO DE SECCIÓN.-Y2 = Y1 . Ycol

• PASO DE ESCOBILLAYesc= D / 2p

Principales normas en cada tipo de bobinado:• Para máquinas que es necesario

suministrar fuertes intensidades, se construyen bobinados imbricados simples o dobles.

• Para máquinas sometidas a elevadas tensiones se construyen bobinados ondulados.

• Para máquinas de mediana potencia se emplean los dos tipos de bobinados.

NÚMERO DE POLOS. LÍNEAS NEUTRAS Y ESCOBILLAS• El número de polos vendrá determinado

por los cálculos constructivos de la máquina. (N-S).

• El número de líneas neutras será igual al de polos. Cada línea neutra se encuentra entre dos polos de distinto signo.

• El número de escobillas será igual al número de polos.