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.
BOBINADOS
INDUCTORES
INDEPENDIENTE
SU SECCIÓN Y NÚMERO
DE ESPIRAS DEPENDEDE LA
FUENTE DE ALIMENTACIÓN
SERIE
SHUNT
SUS BOBINAS TIENEN POCAS
ESPIRAS Y MUCHA SECCIÓN
SUS BOBINAS SON DE MUCHAS
ESPIRAS Y CON POCA SECCIÓN
COMPOUND
BOBINAS SERIE Y DERIVACIÓN
CADA UNA CON SUS
CARCTERÍSTICAS
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 
K
2p
• YP = PASO POLAR
• K = número de ranuras del inducido
• 2p = número de polos de la máquina
• 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
Ycol = - 1
ANCHO DE SECCIÓN.Y1 = Yk . U
PASO DE SECCIÓN.Y2 = Y1 - Ycol
PASO DE ESCOBILLA
Yesc= D / 2p
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
FÓRMULA GENERAL DE LOS BOBINADOS
ONDULADOS
Ycol = D ± 1 / p
• PASO DE COLECTOR.- EL NUMERO DE
DELGAS Y DE PARES DE POLOS DEBE
SER UN NÚMERO PRIMO.
D=S=U.K
• 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 ESCOBILLA
Yesc= 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.
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