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MÁQUINAS DE C.C.

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MÁQUINAS DE C.C.

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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

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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.

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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.

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PARTES ESENCIALES DE UNA MÁQUINA DE C.C.

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ASPECTO EXTERIOR DE UNA MÁQUINA DE C.C.

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PARTES DE UNA MÁQUINA DE C.C.

• CIRCUITO INDUCTOR• CIRCUITO INDUCIDO

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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

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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.

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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.

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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.

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MEJORA DEL FLUJO INDUCTOR

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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

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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.

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ENTREHIERRO

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

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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.

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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.

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EXCITACIÓN DE LAS MÁQUINAS DE C.C.

• EXCITACIÓN INDEPENDIENTE

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

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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.

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excitación independiente

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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.

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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.

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excitación serie

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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.

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excitación shunt

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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.

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excitación compound

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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

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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

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CIRCUITO INDUCIDO DE LA MÁQUINA DE C.C.

• INDUCIDO

• COLECTOR

• ESCOBILLAS

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INDUCIDO

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DIFERENTES ELEMENTOS DE UNA MÁQUINA DE C.C.

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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

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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.

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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.

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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.

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BOBINADO INDUCIDO

• SE CONSTRUYEN, LA GRAN MAYORÍA, EN TAMBOR

• GENERALMENTE DE DOS CAPAS POR RANURA

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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.

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• 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.

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• 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

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

Y1 = YK . U

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ANCHO DE SECCIÓN

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• 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.

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

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

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• 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)

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PASO DE CONEXIÓN DE UN BOBINADO IMBRICADO

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PASO DE CONEXIÓN DE UN BOBINADO ONDULADO

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• 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.

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• 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.

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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.

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• 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.

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• NÚMERO DE CONEXIONES EQUIPOTENCIALES:

• Neq = K / p• NÚMERO DE BOBINAS

• Beq= K • PASO EQUIPOTENCIAL

• Yeq = K / p

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

D = S

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

Nesc = D/2p

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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.

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• 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

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• PROGRESIVO.-

Ycol = + 1

• REGRESIVO

ANCHO DE SECCIÓN.-

Y1 = Yk . U

PASO DE SECCIÓN.-Y2 = Y1 - Ycol

PASO DE ESCOBILLAYesc= D / 2p

Ycol = - 1

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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

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• 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.

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• 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

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• 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

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• 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.

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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.

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• 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

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• 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

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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.

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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.