1DISEO DE MQUINAS

DE C.D.

Diseo de Mquinas Elctricas

DISEO DE MQUINAS ELCTRICAS Ing. Carlos J. Mendoza Auris

UNIDAD II:

2MQUINAS DE C.D.

Las mquinas de corriente continua transforman laenerga mecnica en energa elctrica de corrientecontinua viceversa, se les denomina generadores omotores.

Estn esencialmente constituidas por una parte fija, queproduce el flujo de induccin, llamada inductor y otraparte giratoria, que contiene el arrollamiento en el culse produce la f.e.m. inducida, llamada inducido oarmadura.

CARACTERISTICAS CONSTRUCTIVAS

Es necesario aplicar corriente continua en el inducido(bobinado situado en el rotor) y en el inductor(bobinado o imn situado en el estator).

3CLASIFICACIONES Y ESTANDARIZACIONES

DATOS DE PLACA

MOTOR

FRAME

HP

RPM

365 AT

15

GENERATOR

ARM. AMPS

1750

255

ARM. VOLTS 240

WINDING

INS.

FLD. OHMS

SHUNT

A

FLD. VOLTS

75,6

300

FLD. AMPS 3,2

DC MACHINE

4ARMAZN O CARCASA

La designacin del tamao del armazn es paraidentificar las dimensiones del motor.

50PCIONES DE POTENCIA EN HP NEMA

1 1,5 2 3 5

7,5 10 15 20 25

30 40 50 60 75

100 125 150 200 250

300 350 400 450 500

600 700 800 1 000 1 250

1 500 1 750 2 000

POTENCIA NOMINAL

Son empleados en motores cd en el rango de 5 a 800 hp.

6DIMENSIONAMIENTO DE MOTORES DE C.D.

Haciendo (D = P), vase en tabla (DimensionesNEMA para armazones).

El torque desarrollado para una mquina de cd esta dado:

v segn el tipo de refrigeracin, vase en tabla.

T = 5250P0.97n

[ ]

Los tipos de refrigeracin son los siguientes:- enfriamiento por aire forzado- enfriamiento autoventilado- enfriamiento totalmente cerrado

7El dimetro de la armadura (d)

, d ,

DISEO DE LA ARMADURA

8DISEO DE LA ARMADURA

El paso de las ranuras de la armadura ()

=

Se considera: ,

El numero de ranuras de la armadura (N)

=

Se considera: , N N , N

La longitud de apilamiento de la armadura (a)

= T

9 Tensin promedio entre delgas adyacentes (ecav)

=

20 V

El numero de elementos (nc)

=

El nmero total de conductores por devanado de armadura (Z)

=

10

Constantes de tensin y de torque

Constantes de tensin

Constantes de torque

=

[

. ]

=

, [

.

. ]

= para devanados imbricados = para devanados ondulados Considerar el devanado tipo simplex.

= Nmero de circuitos paralelos del devanado de la armadura

Para mquinas enfriadas por aire, la densidadpermisible de corriente estn en el rango:

El flujo nominal por polo

11

5200 [A/ ]

La corriente nominal por polo

I = 746P

[]

La seccin transversal del conductor

s = I

= T

KI[ ]

DISEO DE RANURAS

El ancho dela ranura (bs)

La profundidad de la ranura (ds)

12

0,4 0,5

2 4

13

VERIFICACIN DE LA DENSIDAD DE FLUJO

B< 170 klineas / (2,6 T)

Para un buen diseo:

Antes del diseo del conmutador, debe verificarse:

Donde:

Densidad crtica del flujo en la raz del diente.

=

=()

-

: =0,65 a 0,70 in

14

DISEO DEL CONMUTADOR

Delga

Cilindro de barras

conductoras

Escobilla

cd

bw

15

DISEO DEL CONMUTADOR

El dimetro superficial del conmutador ser:

=

El numero de barras (delgas) del conmutador (Kc)

Es un cilindro adherido al eje del inducido donde vaconectado el bobinado del inducido por medio de unaspletinas de cobre aisladas entre ellas por una capa demica.

En las delgas se conectan los principios y finales de cadaespira del bobinado inducido.

16

DIMENSIONES DE LA ESCOBILLA

El ancho de una sola escobilla

El espesor de una sola escobilla

La escobilla es una pieza que permite establecercontacto elctrico deslizante entre una parte fija y otramvil.

bW

bt

2 in

( +

)

17

Las escobillas electrolticas exhiben una densidad de corriente:

DIMENSIONES DE LA ESCOBILLA

=

=

(nb) : El nmero total de escobillas por conjunto (por cada juego de porta escobillas)

18

Diseo de Mquinas Elctricas

19

CARACTERIZACIN DEL DEVANADO DE ARMADURA

20

DIMENSIONES DEL DEVANADO DE ARMADURA

0,125 0,250

0,50 1,00

a in

a in

e

e

s

b

e s

e e s

c s

c p c

g d

d s b

d d N

N N

1

:

tan2

sen

si

e

c

e e e

ce e

d

OH b f g

OH b g

21

DISEO DE POLOS DE CAMPOSe considera dos aspectos: La longitud del entrehierroEl espesor del armazn

La longitud del entrehierro ()

0,0335 d

La longitud del entrehierro aumenta con el dimetrode armadura.

22

DISEO DE POLOS DE CAMPO

Seccin del armazn

Espesor del armazn

, 1,2

200 000

f f f

PRf

f a

A W t

FF A

W OHl

200 000

f PRf

f a

A FF t

W OHl

Considerar:

23

DISEO DE POLOS DE CAMPO

Seccin transversal del polo de campo

24

Altura del polo de campo

1

2 22

pc f fh D t d

Longitud del vstago del polo

0,9sk pchl

Longitud de la zapata del polo

0,1sh pchl

Longitud del devanado de campo

110 000

PRSK

a

FF W

FAl

Considerar:

, ,

25

CARACTERSTICAS CONSTRUCTIVAS DE LOS DEVANADOS DE ARMADURA

Un devanado de armadura, es un conjunto debobinas conectadas a los segmentos o delgas

del colector.

Los problemas prcticos que se presentan en la

realizacin de un devanado de armadura son:

- La forma de conexin de los conductores

entre s.

- La forma de conectar las puntas de los

bobinados a las delgas del colector.

26

TIPOS DE DEVANADOS DE ARMADURA

Los devanados de armadura ms utilizados en

mquinas de corriente continua son: devanado tipo

imbricado y devanado tipo ondulado.

I F

BOBINA DE

DEVANADO

IMBRICADO

27

CONEXIONES DE DEVANADOS PARA ARMADURA

Si las puntas de una bobina se conectan a delgasalineadas con el eje de simetra, tal conexin se

denomina simtrica. Si se conectan a segmentos no

alineados con dicho eje, la conexin se denomina

asimtrica

SIMETRICA

EJE DE SIMETRIA

28

I F

Sistema Progresivo

Avance de bobina

Si las puntas inicial y final de una bobina, no secruzan al conectarse a las delgas, la conexin

se llama progresivo. Si existe tal cruzamiento

de las puntas la conexin se denomina

regresivo.

DEVANADOS IMBRICADO PROGRESIVO

29

1 13 25

X X

DEVANADO ONDULADO REGRESIVO

BOBINAS MUERTASDebe emplearse elementos muertos en todos los

devanados de armadura cuyas relaciones delgas/ranuras

no sean enteros. Este elemento muerto queda aislado sin

conectarse a delga alguna.

30

DESCRIPCIN DEL DEVANADO TIPO IMBRICADO En este tipo de devanado sus dos extremos estn

conectados a 2 delgas adyacentes.

31

Paso total o resultante

Ancho de seccin paso de bobina

Paso de conexin

Paso de escobillas

=

=

= y

=

= Paso de colector

32

DEVANADO TIPO IMBRICADO SIMPLE DE UN SOLO ELEMENTO

Se ejecuta cuando el numero de ranuras esigual al numero de delgas.

33

DEVANADO TIPO IMBRICADO SIMPLE DE DOS ELEMENTOS

Se ejecuta cuando el numero de ranuras esigual a la mitad del numero de delgas.

34

DESCRIPCIN DEL DEVANADO TIPO ONDULADO En este tipo de devanado, el final de la segunda

bobina se conecta a una delga adyacente donde

comenz la primera bobina.

35

Paso de colector

Ancho de bobina

Paso de conexin

=

/

=

=

=

Paso total o resultante

= +

36

Diseo de Mquinas Elctricas

37

UNCP FIEE - 2015ING. CARLOS J. MENDOZA AURIS