1INSTITUTO NACIONAL TECNOLGICODIRECCIN GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL

DEPARTAMENTO DE CURRCULO

MANUAL PARA EL PARTICIPANTEDEVANADO DE MOTORES TRIFASICO

ESPECIALIDAD: ElectricidadINSTRUCTOR: Roberto Jos Oviedo Daz

MODO DE FORMACION: Aprendizaje

Marzo, 2009

2INSTITUTO NACIONAL TECNOLGICO (INATEC)DEPARTAMENTO DE CURRCULUM

Unidad de Competencia:

Devanado de Maquinas Elctricas

Elementos de Competencias:

Devanado de Motores Trifsicos

Marzo, 2009

3NDICE

Introduccin .............................................................................................................................. 5Objetivo General ....................................................................................................................... 5Objetivos Especficos ............................................................................................................... 5Recomendaciones Generales .................................................................................................. 6UNIDAD I: INTRODUCCION AL DEVANADO DE MOTORES TRIFASICOS ............................ 71.- INTRODUCCION ................................................................................................................... 72. FUNCIONAMIENTO Y ESTRUCTURA DEL MOTOR TRIFASICO ........................................ 73.- CLASIFICACION DE LOS MOTORES ASINCRONICOS TRIFASICOS ............................... 83.1. Motores de rotor tipo jaula de ardilla................................................................................ 83.2.- Motores de rotor bobinado y anillos rozantes ............................................................... 94.- CONEXION DE MOTORES TRIFASICOS PARA VARIAS TENSIONES ............................ 104.1.- Bobinado en conexin tringulo (A).............................................................................. 104.2.- Bobinado en conexin estrella ...................................................................................... 125.- COMPONENTES DE UN ARROLLAMIENTO ..................................................................... 136.- DATOS PARA LA EJECUCION DE UN ARROLLAMIENTO .............................................. 146.1.- Etapas del bobinado de una mquina rotativa ............................................................. 146.2.- Plan de arrollamiento ..................................................................................................... 147.- TIPOS DE BOBINADO ........................................................................................................ 157.1.- Devanados Concntricos: Tipo Semicorona ................................................................ 157.2- Devanados excntricos (Imbricados): Tipo corona ...................................................... 157.3.- Conexin de los bobinados ........................................................................................... 16Conexin por polos consecuentes ........................................................................................ 16Conexin por polos normales................................................................................................ 178.- CLCULO Y DISTRIBUCION DE LOS BOBINADOS DE MOTORES TRIFASICOS .......... 178.1.- Clculo y distribucin de un arrollamiento de motor trifsico con devanadoconcntrico (bobinado semi-corona): ................................................................................... 178.2.- Clculo y distribucin de un arrollamiento de motor trifsico con devanadoexcntrico (Bobinado corona). .............................................................................................. 279.- CALCULO DE UN MOTOR TRIFASICO A PARTIR DEL HIERRO ..................................... 369.1.- Definicin de la potencia nominal de un motor asincrnico trifsico ........................ 409.2.- Mtodo # 1 (con placa de caracterstica). ..................................................................... 479.2.1.-Datos de la placa y dimensiones del ncleo. .............................................................. 479.2.2.-Calcular el nmero de conductores por ranuras ........................................................ 479.2.3.- Para calcular la seccin del conductor ...................................................................... 479.3.- Mtodo # 2 (sin placa de caracterstica). ....................................................................... 489.3.1.-Fundamentos ................................................................................................................ 489.3.2.- Seleccin de los parmetros de clculo. ................................................................... 48- Factor de potencia: ............................................................................................................... 49- Prdidas en el hierro: ........................................................................................................... 49- Capacidad de sobrecarga: ................................................................................................... 49- Densidad elctrica total ........................................................................................................ 499.3.3.-Proceso de clculo ....................................................................................................... 5410.- MOTORES ASINCRONOS TRIFASICOS DE VARIAS VELOCIDADES ........................... 6110.1.- Fundamentos de la conexin para un motor de dos velocidades con ..................... 62un solo bobinado (Motor en conexin Dahlander) ............................................................... 6210.1.2.- Normas para la ejecucin de un bobinado en conexin Dahlander ....................... 6210.1.3 Hay dos posibilidades para conectar los devanados en altas y en bajasvelocidades ............................................................................................................................. 6310.2.- Motor de dos devanados independientes en el estator ............................................. 65

410.3.- Motores de dos arrollamientos independientes conectados cada uno enconexin Dahiander. ............................................................................................................... 6611.- MOTORES TRIFASICOS CON BOBINADO FRACCIONARIOS. ..................................... 6711.1.- Bobinados simtricos .................................................................................................. 6711.2.- Proceso de clculo para un bobinado fraccionario ................................................... 69EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIN ................................................................................... 74GLOSARIO............................................................................................................................... 76BIBLIOGRAFA ........................................................................................................................ 78

5Introduccin

El manual del participante Devanado de Motores Trifsicos, pretende quelos(as) participantes adquieran las destrezas y habilidades necesarias paradevanar mquinas rotativas o motores trifsicos en la practica, aplicandoprocedimientos tcnicos.

El manual contempla dos unidades modulares, presentadas en orden lgico loque significa que inicia con los elementos ms sencillos hasta llegar a los mscomplejos.

El manual del participante est basado en sus mdulos y normas tcnicasrespectivas y corresponde a la unidad de competencia Devanador deMaquinas Elctricas de la especialidad de tcnico en electricidad y seabordar en un total de 320 horas.

Se recomienda realizar las actividades y los ejercicios de auto evaluacin paraalcanzar el dominio de la competencia: Devanador de motores trifsicos.

Para lograr los objetivos planteados, es necesario que los(as) y lasparticipantes tengan en cuenta los tipos de devanado que se efectan en unmotor Trifsico y las diferentes operaciones de trabajo que se realizan paralograr la objetividad de acuerdo a las normas tcnicas y de seguridadestablecidas.

Objetivo General

Realizar devanado de motores monofsicos de uso industrial de acuerdo a susaplicaciones tcnicas

Objetivos Especficos

Explicar correctamente principio de funcionamiento del motor monofsico apartir de aplicacin de los fenmenos electromagntico.

Enumerar correctamente partes en que est compuesto un motor monofsicode acuerdo a su estructura y funcionamiento.

Calcular correctamente devanado de un motor monofsico, aplicando mtodosnormalizados.

Devanar correctamente bobinados de motores Monofsicos, aplicando normasy procesos estandarizados.

6Recomendaciones Generales

Para iniciar el estudio del manual, debe estar claro que siempre tu dedicacin yesfuerzo te permitir adquirir la unidad de competencia a la cual responde elMdulo Formativo de devanado de motores trifasicos.

Al iniciar el estudio de los temas que contiene el manual, debe estar claroque tu dedicacin y esfuerzo te permitir adquirir la competencia a la cualresponde el mdulo formativo.

Al comenzar un tema, debes leer detenidamente los objetivos yrecomendaciones generales.

Trate de comprender las ideas y analcelas detenidamente, para larealizacin objetiva de los ejercicios de auto evaluacin.

Consulte siempre al instructor, cuando necesite alguna aclaracin.

Ample sus conocimientos con la bibliografa indicada u otros textos queestn a su alcance.

A medida que avance en el estudio de los temas, vaya recopilando susinquietudes o dudas sobre stos, para solicitar aclaracin durante lassesiones de clase.

Resuelva responsablemente los ejercicios de auto evaluacin.

7UNIDAD I: INTRODUCCION AL DEVANADO DE MOTORESTRIFASICOS

1.- INTRODUCCIONLos motores asncronos o motores de induccin son las mquinas deimpulsin elctrica ms utilizadas, ya que son sencillos, seguros y baratos.El mayor campo de aplicacin de estos motores es en el accionamiento de:Taladradoras tornos, cepilladoras, sierras circulares, fresadoras, etc.2. FUNCIONAMIENTO Y ESTRUCTURA DEL MOTOR TRIFASICOEn los motores asincrnicos trifsicos, la energa elctrica se suministra albobinado del motor, el cual est colocado en un ncleo de chapas de hierrodulce o de acero al silicio.Estas mquinas se componen bsicamente de las siguientes partes:A) La carcasa:La cual contiene un paquete de chapas magnticas (ncleo) en cuyas ranurasse coloca el devanado formado por una serie de bobinas separadas odespiezadas entro s 120 elctricos en el paquete de chapas magnticas delestator.B) Bobinado:En dicho devanado formado por tres grupos de bobinas desplazadas por 120grados elctricos se genera la corriente elctrica trifsica suministrada por lared de alimentacin que representa las tres corrientes alternas condesfasamiento temporal de 120 grados elctricos encadenados creando uncampo de rotacin electromagntico. Dicho campo de rotacin gira con unnmero de revoluciones que depende del nmero de polos en el estator y de lafrecuencia de la red.A la vez el sentido de giro de este campo depende del orden de sucesin delar; fases con respecto a las corrientes en las bobinas, puse este sentido degiro se puede invertir cuando se intercambian dos fases de alimentacin.

83.- CLASIFICACION DE LOS MOTORES ASINCRONICOS TRIFASICOSLos motores asincrnicos se clasifican segn el tipo de rotor:a) Motores de rotor tipo jaula de ardillab) Motores de motor bobinado y anillos rozantes.3.1. Motores de rotor tipo jaula de ardillaEl motor asncrono trifsico con rotor en cortocircuito se conoce tambin comomotor trifsico con rotor de jaula o como motor trifsico con inducido encortocircuito.En el paquete de chapas magnticas del inducido se tienen varillas de cobre oaluminio puestas en cortocircuito en las salidas correspondientes del paquetede chapas por medio de un anillo de cortocircuito; las varillas y el anillo decortocircuito forman una jaula.El campo de rotacin del estator induce una tensin en las varillas del rotor.Debido a los anillos de cortocircuito, circula por el rotor una corriente deinduccin. La corriente del rotor forma con el campo rotatorio del estator un parmotor. El nmero de revoluciones del rotor es siempre menor que l del camporotatorio al ceder el par motor, es decir, los dos nmeros de revoluciones sonasincrnicos.De lo anterior deducimos lo siguiente: Sobre el rotor de un motor aparece un par que acta en el sentido del campogiratorio; girando este con una frecuencia menor que la del campo magntico(asincrnicamente). Dicho sentido de giro del rotor solo puede invertirse cambiando el sentido degiro del campo magntico

93.2.- Motores de rotor bobinado y anillos rozantesEl motor de anillos rozantes tambin pertenece al grupo de los motoresasncronos trifsicos. La estructura y el funcionamiento concuerdan con laestructura y funcionamiento de las mquinas asncronas trifsicas,exceptuando la estructura del rotor.En el paquete de chapas magnticas se encuentra el carrete del rotor. Consta,casi siempre, de tres devanados en conexin en estrella. El punto-estrella estconectado en el interior del carrete. Los extremos de los devanados seconducen por tres anillos colectores montados aisladamente sobre el eje del

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rotor. Por medio de tres escobillas de carbn y sus correspondientes lneas, losanillos rozantes estn conectados con el tablero de bornes del rotor montadoadicionalmente. Las caracterizaciones de conexin son K, L y M.Las mquinas-herramientas pesadas y muy pesadas con regulacin limitadadel nmero de revoluciones o los accionamientos con alto momento dearranque, tales como funiculares areos, centrifiguradoras, aparejos y grandesventiladores, se equipan con motores trifsicos de anillos rozantes.Con el correspondiente arranque, se puede lograr que la corriente de arranquesea casi igual a la corriente de servicio; por tanto, el campo de aplicacin sonaccionamiento en redes que no permiten altas corrientes de arranque.Como ventaja de este tipo de motor, sobre el motor de rotor en cortocircuito esel hecho de que es posible variar la velocidad, variando la resistencia delcircuito del rotor, conectando resistencias adicionales los principios deldevanado del rotor o sea a los terminales K, L y M. ya que estos son accesiblesdesde el exterior a travs de los anillos rozantes.

4.- CONEXION DE MOTORES TRIFASICOS PARA VARIAS TENSIONESBsicamente para la conexin de un motor trifsico existen dos formas deconectar su bobinado; estas son:- Bobinado en conexin tringulo (Delta).- Bobinado en conexin estrella4.1.- Bobinado en conexin tringulo (A)Esta conexin consiste en conectar las fases del motor de la forma siguiente.

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El comportamiento de las magnitudes de la tensin y la intensidad es lasiguiente:Para la tensin elctrica tenemos:Se dice que la tensin de lnea en un motor trifsico en conexin tringulo esigual a la tensin de fase.

Para la intensidad de corriente elctrica tenemos:Se dice que la corriente elctrica de lnea en un motor trifsico igual a 1 .73veces por la intensidad de fase.en conexin delta es

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4.2.- Bobinado en conexin estrellaEsta conexin en un motor trifsico consiste en unir los finales de las fases (U2,V2, W2), (4, 5, 6); (X, Y, Z) en un solo punto quedando libre los principios (U1,V1, W1); (1, 2, 3); (U, V, W) los cuales se conectaran a la red de alimentacintrifsica.

El comportamiento de las magnitudes de la tensin y la intensidad es lasiguiente:Para la tensin elctrica tenemos:Se dice que la tensin de lnea en un motor trifsico en conexin estrella esigual a:

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5.- COMPONENTES DE UN ARROLLAMIENTOLos arrollamientos estn formados por el conjunto menos complejos.Estn compuestos a la vez por otras partes ms conductor elemental que en lamayora de los casos de esmalte de aislante.Bobinas:En la prctica el elemento del arrollamiento ms sencillo es la bobina simple.Una bobina simple esta constituida por un hilo conductor provisto por unaislante, que es arrollado sobre si mismo un nmero previsto de veces (vueltas,espiras).Es caracterstica de una bobina, simple que el conductor o su forma escontinuo, solamente tiene un principio y un final; sin ninguna conexinintermedia, o aadiduras.Una bobina consta de dos terminales, dos lados de bobina y dos cabezas debobinas.Lados de bobina:Son los dos extremos que se incrustan en la ranura del rotor o del estator,ambos lados tienen el mismo lado de conductores y coinciden con el nmerode vueltas, es en este lugar donde se genera tensin elctrica en el caso de losgeneradores.Cabezas de bobinas:Son las partes salientes de las bobinas y las cuales tienen como funcin unirlos lados de las bobinas exclusivamente con lo cual se logra la suma de lastensiones generales (caso del generador) o se transmite corriente a la siguienteespira en el caso de los motores.

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Conexiones entre bobinas:Al igual que cualquier conductor dos o ms bobinas se pueden conectar enserie, en paralelo o con derivacin central para ms de una velocidad.

6.- DATOS PARA LA EJECUCION DE UN ARROLLAMIENTO6.1.- Etapas del bobinado de una mquina rotativaEl proceso de bobinado de una mquina elctrica rotativa consta en la mayorade os casos en tres (3) etapas bien diferenciadas.A) Construccin de las bobinas y de los grupos que compondrn elarrollamiento total. B) Preparacin y aislamiento de las ranuras de lasmquinas, donde se alojaran loslados de las bobinas.C) Colocacin de las bobinas y conexin de las mismas.Para poder realizar cada una de las etapas mencionadas el bobinador precisaconocer una serie de datos previos al arrollamiento, tales como: Dimetro de los conductores y clase de aislamiento que lleva Nmero de conductores por bobina Dimensiones de las bobinas y forma geomtrica Nmero de bobinas y grupos de bobinas Paso del devanado Esquema de las conexiones a realizar y distribucin del bobinado Dimensiones de las ranuras.6.2.- Plan de arrollamientoEs una representacin esquemtica dibujada en un plano de las ranuras delrotor o del estator donde se han de insertar los devanados.As como las de las bobinas y grupo tal como quedarn dispuestas al concluirel arrollamiento, indicando tambin las conexiones pertinentes.6.3. Clasificacin de los arrollamientos de corriente alternaLos devanados de estator de los motores de induccin pueden clasificarse endos categoras bsicas:- Devanados para ranuras semicerradas- Devanados para ranuras abiertasPuede decirse que se tiende a favorecer el uso de ranuras semicerradas, conlo cual se obtiene un mejor aprovechamiento del material magntico, mientrasque desde el punto de vista de la fabricacin podra considerarse que es msfcil el embobinado cuando las ranuras estn completamente abiertas, y queresulta ms sencilla la colocacin de las bobinas.

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En la prctica se emplea el primer tipo de devanado en motores hasta de 300hp. que trabajen a baja tensin, lo cual lo hace el tipo ms ampliamenteaplicado.En motores de mayor capacidad o para tensiones superiores a 600 y. esnecesario utilizar bobinas preformadas con la particularidad de que solopueden insertarse en ranuras abiertas. Este ltimo sistema tiene la ventaja seque las bobinas quedan perfectamente aisladas antes de su colocacin en lasranuras y de que el rea neta de cobre dentro de una ranura es mucho mayorque en el caso de ranuras semicerrada lo cual tiende a compensar la prdidaen la superficie de laminaciones en el entrehierro. Esta prdida resulta de abrirla ranura y afecta a la capacidad que puede obtenerse de las laminacionesdadas.Los arrollamientos de corriente alterna para motores trifsicos de ranurassemicerradas se clasifican en dos tipos.a) Devanados concntricos (1/amado tambin devanado semicorona)b) Devanado excntricos (llamado tambin devanado corona o imbricados).7.- TIPOS DE BOBINADOEn el tema anterior clasificamos los arrollamientos de corriente alterna paramotores trifsicos de ranuras semicerradas en dos tipos:a) Los devanados concntricos, tambin llamados devanados semicorona.b) Devanados excntricos, tambin llamados devanados corona o imbricados.A continuacin explicaremos cada uno de estos devanados,7.1.- Devanados Concntricos: Tipo SemicoronaEs cuando los lados activos de una misma fase, situados frente a polosconsecutivos son unidos por cabezas concntricas, formando as verdaderosgrupos de bobinas.

Por razones de economa, muchos motores se devanan en forma automtica,lo cual suele limitarse a casos con nmero entero de ranuras por polo y fase, yprcticamente obliga a utilizar devanados concntricos de los cuales hay unagran variedad. Los ms empleados son los siguientes: Devanado de cadena Devanado concntrico comn Devanado concntrico equivalente al de paso completo7.2- Devanados excntricos (Imbricados): Tipo coronaEs cuando los lados activos de una misma fase, situados frente a polosconsecutivos, son unidos mediante un solo tipo de cabezas, de forma que elbobinado est constituido por un determinado nmero de bobinas iguales.

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Este tipo de devanado se emplea en el estator de la mayor parte de losmotores de induccin.Dentro de este segundo grupo es preciso distinguir los tipos siguientes: Bobinados imbricados de una capa por ranura Bobinados imbricados de dos capas por ranuras Bobinados ondulados de dos capas, llamados tambin de barras7.3.- Conexin de los bobinadosPara la conexin de los diferentes tipos de bobinados, estudiados en el temaanterior. Tenemos que estos podemos conectarlos de la siguiente manera:Conexin por polos consecuentes. Conexin por polos normales.Conexin por polos consecuentesSe dice que un bobinado es por polos consecuentes cuando existen por cadafase tantos grupos de bobinas como la mitad del nmero de polos, es decir,tantos grupos como pares de polos.Un ejemplo de este bobinado es la siguiente figura.

En este tipo de bobinado, la corriente tiene un solo sentido por lo general soloexiste un lado de bobina por ranura.

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Para conseguir que un bobinado sea semi-corona polos consecuentes se debereunir las siguientes condiciones: Se debe alojar un lado de bobina por ranura La conexin entre grupos de bobinas de una misma fase se deben unir fin conprincipio y principio con fin de tal forma que la corriente fluir a un solo sentido.Conexin por polos normalesSe dice que un bobinado es por polos cuando por cada fase hay tantos gruposde bobinas como nmero de polos.Ejemplo de este bobinado es la siguiente figura.

En este tipo de bobinado la corriente tiene dos sentidos contrarios entre gruposcontrarios de la misma fase. Por lo general se encuentran siempre dos lados debobinas por ranuras.Es casi normativo encontrar solamente bobinas cuyos pasos es constante entresus dos lados activos.Para conseguir que un bobinado sea CORONA de polos NORMALES debeconservar las siguientes caractersticas: En cada ranura se deben de alojar nicamente dos lados de bobinas. La conexin entre grupos de bobinas de la misma fase debe hacerse as:Se unir el final del primer grupo con el final del segundo grupo, el principio deste con el principio del tercer grupo, el final de ste con el final de cuarto y assucesivamente.8.- CLCULO Y DISTRIBUCION DE LOS BOBINADOS DE MOTORESTRIFASICOSCon anterioridad estudiamos las caractersticas particulares de los bobinadosconcntricos y excntricos, los cuales a su vez pueden ser de una capa o dedos capas, no importando la conexin del bobinado, ya que sabemos que estosse pueden conectar en: conexin por polos consecuentes o conexin por polosnormales.A continuacin estudiaremos el proceso de clculo y distribucin de cada unode estos bobinados.8.1.- Clculo y distribucin de un arrollamiento de motor trifsico condevanado concntrico (bobinado semi-corona):* Bobinados concntricos por polos* Bobinados concntricos por polos consecuentes

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Los datos necesarios para calcular un bobinado concntrico polifsico son:= Nmero de polos de la mquinaq = Nmero de fasesK = Nmero de ranuras del estatorEl proceso de clculo de un bobinado concntrico es el siguiente:A) De acuerdo con los nmeros de fases y polos se elegir la clase debobinado concntrico:* Bobinado concntrico por polos (solamente para dos polos)* Bobinado concntrico por polos consecuentes (4,6 ... polos)El bobinado concntrico por polos puede ser con bobinas distribuidas y porpoloConsecuentes con bobinas agrupadas.B Elegida la clase de bobinado se comprobara la posibilidad de ejecucin dadapor la siguiente formula

* Para los bobinados concntricos por polos tenemos lo siguienteEl nmero de ranuras por polo y fase (Kpq) debe ser un nmero entero ya seapar o impar.Si el nmero es par: Todos los grupos tendrn el mismo nmero de bobinas Siel nmero es impar: Recurrir a una de las dos soluciones siguientes:Solucin APreparar todos los grupos iguales, pero con la bobina exterior formada por lamitad del nmero de espiras por ranura y colocar en determinadas ranuras dosmedias bobinas exteriores pertenecientes a grupos vecinos de la misma fase.* Para los bobinados concntricos por polos consecuentes tenemos losiguiente:Es conveniente que el nmero de ranuras por polo y fase tengan un valorentero, sea par o impar. Sin embargo en algunas ocasiones se presentanbobinados por polos consecuentes cuyo, nmero de ranuras por polo y fasetiene un valor entero ms media unidad. Ejemplo de esto puede ser Kpq = 2.5;35; 1.5.Tal bobinado puede ser ejecutado por medio de la solucin siguiente:Preparar todos los grupos iguales pero con su bobina exterior formada por lamitad del nmero de espiras por ranura y disponiendo en determinadas ranurasdos medias bobinas exteriores pertenecientes a fases distintas.

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E) Conocido el nmero de bobinas por grupo determinar la amplitud de grupo elcual consiste en el nmero de ranuras que se encuentran en el interior de dichogrupo.Ejemplo de amplitud de grupo.

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G) Elegir los principios de las fases; para lo cual se preparar la tabla deprincipios, calculando el valor del paso de entradas mediante la frmulasiguiente:

A continuacin realizaremos tres ejercicios, aplicando el proceso de clculopara el bobinado concntrico.Ejemplo 1:Calcular el bobinado concntrico de un motor trifsico de 4 polos de 48ranuras. a) Este bobinado ser ejecutado por polos consecuentes por sertrifsico multipolar.

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8.2.- Clculo y distribucin de un arrollamiento de motor trifsico condevanado excntrico (Bobinado corona).Sabemos que los bobinados excntricos pueden ser imbricados y ondulados,ejecutndose indistintamente, en una o dos capas por ranuras.Pero a la vez los bobinados excntricos pueden ser enteros o fraccionariossegn resulte el valor de) nmero de bobinas por grupo.

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En esta clase estudiaremos los bobinados excntricos enteros de una capa ydoscapas.A) Proceso de clculo de un bobinado imbricado de una capa (corona de unacapa) (bobinado ingles)Los datos necesarios son:

El proceso de clculo es el siguiente:1.) Determinar el nmero de ranuras por polos y fase.

2.) Determinar el nmero de bobinas.

3.) Determinar el nmero de grupos del bobinado.

4.) Determinar el nmero de bobinas que forman un grupo.

5.) Determinar l paso de ranura el cua debe ser forzosamente una cantidadIMPAR.

6) Elegir los principios de las fases; para lo cual se prepara la tabla deprincipios; calculando el valor de paso de entrada mediante la frmulasiguiente.

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A continuacin realizaremos das ejercicios, aplicando el proceso de clculopara el bobinado excntrico.Ejemplo # 3:Calcular el bobinado excntrico (tipo corona) de un motor trifsico de 24ranuras para cuatro polos de una capa.1) Nmero de ranuras por polo y fase

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9.- CALCULO DE UN MOTOR TRIFASICO A PARTIR DEL HIERROInfluencia de bobinado en las caractersticas del nuevo motorLas caractersticas de un motor de induccin depende de una porcin decondiciones diferentes. Debe ser capaz de arrancar sin tomar una corrienteanormal del circuito de alimentacin.De ser capaz de desarrollar la plena carga, durante el funcionamiento, conuna elevacin de temperatura y un factor de potencia razonables.Debe tener un buen rendimiento, es decir, no debe tomar del circuito dealimentacin una cantidad de energa excesiva con relacin a lacorrespondiente al trabajo que desarrolla.Debe haber la mayor distancia posible entre las partes fija y mvil conobjeto de aumentar la duracin de los cojinetes.Debe tener una capacidad de sobrecarga momentnea de uno y medio ados veces el par normal de plena carga sin disminuir anormalmente lavelocidad o pararse. Y debe poseer todas estas cualidades sin producir unruido anormal, debido a la situacin magntica o a la ventilacin.

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Algunas de estas caractersticas puede ser mejorada a expensas de otras,como, por ejemplo, es posible obtener un factor de potencia elevado aexpensas de construir el motor con una pequea separacin entre el rotor yel estator, as como alcanzar un rendimiento alto a costas de un par dearranque pequeo y de una corriente de arranque grande. Por esta razn,en la venta de motores, el vendedor se limita a menudo en su propaganda ahacer resaltar los puntos ms favorables del tipo que ofrece y los puntosdesventajosos son someramente indicados; pero al hacer una verdaderacomparacin de las relativas ventajas de dos tipos de motores encompetencia deben ser considerados todos estos puntos, dndoles a cadauno el valor debido en vista del servicio a que debe estar destinado elmotor.Se comprende que todas estas caractersticas son afectadas de variasmaneras por las diferentes condiciones del motor de que se trata; esto es,por la relacin entre la longitud y el dimetro del motor, o por el nmero deranuras o la calidad y espesor de las planchas de acero empleadas u otrascircunstancias por este estilo; pero la que tiene mayor influencia y puede serfcilmente modificada es el nmero de espiras del estator o arrollamientoprimario.

Al ocuparse de este detalle que es de principal importancia es convenienterepresentarse mentalmente lo que ocurre a cada caracterstica del motor alvariar la seccin de los conductores o el nmero de espiras en el primario. Alestudiar a fondo las caractersticas estas las analizaremos de forma separada.Los puntos ms importantes en el funcionamiento de un motor de induccinson: par de arranque, corriente en el arranque, entrehierro o separacin, factorde potencia, rendimiento, elevacin de temperatura, par mximo, ruido yvibraciones mecnicas.Si hubiese dos motores que fuesen exactamente iguales en sus dimensiones ycalidad del material, pero que un motor tuviese ms espiras en el arrollamientoque el otro, al comparar las caractersticas indicadas, el motor con mayornmero de espiras tendra un par y una corriente de arranque menor.Probablemente tendra un mayor factor de potencia. Podra tener unrendimiento ms alto o ms bajo debido a que las prdidas en el cobre podranser mayores y las prdidas en el hierro menores y su preponderanciadeterminara si el rendimiento sera ms alto o ms bajo; en otras palabras,segn que las prdidas en el cobre aumentan en mayor cantidad que las delhierro, decrecen o viceversa. De una manera similar el calentamiento puedeser mayor o menor, dependiendo de la suma de las prdidas. En general, estemotor sera algo ms silencioso y tendra menos tendencia a producirvibraciones mecnicas.Por otra parte, considerando el motor que tiene un nmero de espiras menor,tendr relativamente un par y una corriente de arranque mayores.Probablemente tendr un factor de potencia menor, as como un rendimientomayor o menor segn la proporcin de prdidas en el hierro y en el cobre,como se ha indicado en el prrafo anterior; similarmente, el calentamientovariar con el aumento total de las prdidas. Este motor tendra una tendenciaa ser menos silencioso y a producir vibraciones mecnicas.

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Debe observarse que estos cambios son los mismos que producira unaumento o disminucin del voltaje aplicado al motor.El aumentar el nmero de espiras en Ufl arrollamiento produce el mismo efectoque disminuir el voltaje; y disminuir el nmero de espiras produce el mismoefecto que aumentar el voltaje que acta sobre el arrollamiento. Esto puedeverse en la figura # 28 donde se sitan tres arrollamiento en paralelo sobre 100voltios.

El arrollamiento nmero A tiene 8 espiras en serie y, por lo tanto,corresponden 12,5 voltios efectivos por espira.El arrollamiento nmero B tiene 10 espiras y le corresponden 10 voltiosefectivos por espira.El arrollamiento nmero C tiene 12 espiras y la tensin efectiva sobre cadauna son 8 1/3 voltios.Ya que las caractersticas del motor con respecto al par y demscondiciones son proporcionales al voltaje por espira en el arrollamiento, elnmero A o arrollamiento con 8 espiras funcionar corno si estuviesesometido a una sobre tensin y el nmero C o arrollamiento con 12 espirasfuncionar como si estuviese sometido a un voltaje menor.Expresando esto de otra manera, si consideramos el arrollamiento nmeroB como el arrollamiento normal para 100 voltios, el arrollamiento nmero Abajo 100 voltios puede funcionar y da el mismo resultado, como si elarrollamiento nmero B los sometisemos a 125 voltios y de una maneraanloga el arrollamiento nmero C bajo 100 voltios trabajara y darla elmismo resultado que si al arrollamiento nmero C aplicramos 8 1/3 voltios.Esto nos demuestra que quiz el punto ms esencial a determinar alproyectar un arrollamiento es calcular el nmero de espiras en serieconveniente en el estator que deben proverse para la tensin de la lnea.Otra consideracin esencial es la seccin transversal de los hilos de cobre oconductores que forman el arrollamiento, necesaria para dejar pasar losamperios requeridos para desarrollar la potencia deseada. Al objeto de daruna idea sobre todos los puntos que deben ser considerados al hacer unproyecto completo de un motor de induccin, haremos a continuacin unbreve resumen de los diferentes puntos a tener en cuenta por el tcnicoproyectista, con una breve indicacin de cmo y por qu se han deconsiderar cada uno de ellos.1 ro.Dimetro y longitud del ncleo de hierro laminado necesario para desarrollarla potencia deseada a la velocidad y tensin dadas.2do.El flujo magntico o campo requerido para engendrar la tensin de lnes.

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3ro.Nmero de vueltas o espiras en serie en el arrollamiento del estator, lascuales, cortadas por el campo rotatorio, engendrarn la tensin de lnea.4to.Seccin transversal de los conductores del estator necesaria para dejarpasar la corriente requerida para desarrollar (a potencia deseada con elfactor de potencia y rendimiento que correspondan aproximadamente segnel clculo.5to.Nmero y tamao de las ranuras del estator, ancho y profundidad, pararecibir el arrollamiento (3) y (4) despus de aislado para el voltajerequerido.6to.Densidad magntica en los dientes y ncleo del estator, dientes y ncleo delrotor, as como en el entrehierro producida por el flujo magntico (2).7mo.Corriente magnetizante o devanada requerida para producir el campomencionado en(2) con el nmero de espiras indicado en (3) con las longitudes necesariassegn (1) y (5).8vo.Prdidas en el hierro debidas a la densidad (6).9no.Prdidas en el hierro debidas a las aberturas de las ranuras primarias.lOmo.Nmero y tamao de las ranuras del rotor.11avo.Si el rotor es de jaula de ardilla o est bobinado.l2avo.Voltaje e intensidad del rotor si est bobinado.l3avo. Deslizamiento en tanto por ciento o prdidas en el cobre del rotor.l4avo.Prdidas en el cobre del estator.l5avo.Prdidas previstas por friccin en los cojinetes y ventilacin.l6avo.Reactancia de dispersin por las ranuras del estator y rotor y finales debobinas, as como tambin en los cruces y cuerpo de la bobina, o dispersindiferencial.l7avo.Factor de potencia.18 avo.De (13) y (16) se deduce el valor del par mximo y de arranque.l9avo.De la potencia y (8), (9), (13), (14) y (16) se deduce el valor delrendimiento.Puesto que estamos tratando de un ncleo o carcasa perteneciente a unmotor usado,

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o sea, ya existente, para muchos de estos datos puede- partirse de un valorsupuesto,y algunos estn ya determinados.Las preguntas que hay que considerar para adoptar un motor ya existente aunas nuevas condiciones correspondientes a determinada velocidad,potencia, voltaje, fase o frecuencia son, como fundamentales, lassiguientes:Ser el ncleo de dimensiones suficientes para la potencia y velocidad quese desea?La seccin de hierro situada debajo de las ranuras es suficiente para dejarpasar el flujo magntico que se requiere en el entrehierro para poderdesarrollar la potencia que se desea obtener?Qu nmero de amper-vueltas se necesitan en el arrollamiento del estator?Cul ser la seccin transversal o tamao del conductor del arrollamientodel estator.Cul debe ser la seccin transversal de las varillas del rotor, as como lade los aros extremos, suponiendo un devanado del tipo de jaula de ardilla?Permitir el dimetro del rotor girar a la velocidad que se necesita?Muy pocas de estas preguntas pueden ser contestadas rpidamente;usualmente se obtienen datos que caen entre ciertos limites generales,entre los cuales puede comprobarse si el caso de que se trata puede seradaptado. Esta comprobacin se acostumbra a hacerla solamente paraalgunos de los puntos o cuestiones; pero en general si el devanado estcomprendido entre estos lmites, el funcionamiento del motor seraceptable.

9.1.- Definicin de la potencia nominal de un motor asincrnico trifsico* De vez en cuando se tiene-un motor asincrnico sin devanado y sinplacas. Para usarlo otra vez se tiene que saber, que potencia mecnicapuede dar ste motor y que potencia aparente necesita.* La potencia mecnica de cada motor depende de sus dimensiones y de sunmero de revoluciones (Nmero de polos y frecuencia).* Para definir la potencia nominal de un motor se necesitan las siguientesmedidas del estator:Dimetro interno del paquete de chapas del motor.Dimetro externoLongitud del paquete de chapash: Altura de la culataK: Nmeros de ranuras.

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* Primero se tiene que determinar el nmero de polos esto hay una relacinfija entre el dimetro exterior y elMnimo de la mquina, para dimetro interior.

Dex/Di 1.701.90

1.551.65

1.40 1.301.40

2P 2 4 1.50 8.10Tabla # 8. Nmero de polos segn relacin D. ext/ D. mt.

Determinado el nmero de polos segn tabla # 8 podemos aumentar elnmero de polos sin problemas, pero lo que no se puede hacer es disminuirel nmero de, polos, ya que en este caso la induccin magntica (B)aumenta a valores inadmisibles en el hierro.Ejemplos de esfuerzos magnticos en la culata con diferentes nmeros depolos.

* Segundo se busca en las tablas de potencia, que es para determinadonmero de polos, un motor que tiene dimensiones cerca de las dimensionesmedidas. Los valores en la tabla para Di y De, deben ser un poco ms pequeos oigualesque los valores del motor, Si la longitud del paquete de chapas( ??e) tieneotroValor, se multiplica la potencia nominal de este tamao con la relacin ??e(medio)??e (tabla) el valor nuevo para la potencia mecnica es ms exacto. En las tablas de potencia tambin se podrn encontrar valores para:Rendimiento..?Factor de potencia.. .Cos ?Nmero de revoluciones asincrnicas.n

Ejemplo 7:Un motor sin devanado y sin placas tiene las siguientes dimensiones:di = 95mm dext = 164mm??e = lO4mm hc = l5mmK= 36a) Determinar el nmero de polos mnimos segn tabla # 8b) Determinar la potencia del ncleo por tablas de potencia.

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SolucinDi =95mma) Dex = 164mmDext 1 64mm 2p= Dext/ Di = 164 mm /95 mm = 1.726Segn tabla de nmero de polos 1.726 = 2 polosO sea que el ncleo es capaz de entregarnos una frecuencia de giro de3600 RPM equivalentes a 2 polos.b) Segn tabla de potencia para dos polos, las dimensiones del ncleocorresponden a un motor del tamao normalizado segn IEC tipo 100L, elcul tiene una potencia mecnica de 3.60 K, un rendimiento de 82%, unfactor de potencia de89%O sea que el motor perfectamente nos puede entregar una potencia de 5H.P o caballos de fuerza.

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9.2.- Mtodo # 1 (con placa de caracterstica).A continuacin estudiaremos, como calcular el nmero de conductores porranura en un motor trifsico, cuando este tiene su placa de caracterstica.Siempre que un motor trifsico tenga su placa de caracterstica, es posiblerealizarle un clculo; para determinar el nmero de conductores y la seccindel mismo.

9.2.1.-Datos de la placa y dimensiones del ncleo.U: Tensin de alimentacin del motor en voltios en conexin tringulo.2p: Nmero de polos del motor, este se puede deducir segn tabla #8 obien por las revoluciones por minuto de la placa del motor.Frecuencia de la red de alimentacin, que normalmente esta puede ser de50- 60 Hertz (Hz) para nuestro caso, aqu en Nicaragua esta es de 60 Hz.Lk: Longitud de ranura expresada en metro, tambin llamada en algunoscasos (longitud axial del hierro) descontando los espacios de ventilacin.Di: Dimetro interno del estator, expresado en metros.K: Nmero de ranuras o canales del estator.BLM: Constante de la densidad del flujo magntico.0.70 Motores viejos0.72 Motores usados0.80 Motores nuevos.

9.2.2.-Calcular el nmero de conductores por ranurasa travs de la siguiente frmula:N= 1.43xUx2p / 2XFXLkXDiXBLMXK Espiras por ranura Ecuacin (1)

Nota:Siempre se calcula con la tensin de lnea de menor valor (230V).

9.2.3.- Para calcular la seccin del conductorEsta se obtiene a travs de la siguiente frmula:

qcu = l(?) = 2/ mmAA Donde qcu = seccin del conductor a usar en (mm2)

l(?) = Corriente absorbida por el motor en conexin estrella para 440v.Cuando el motor solo este para una tensin de 230v. Se toma la corrienteabsorbida en 230v y se divide entre dos con lo cual obtendremos lacorriente que consumira en 440v.D = Densidad de corriente elctrica en (Amperios/mm2) esta se puedetomar entre 3 y 6.5 A/mm2 dependiendo del tipo de ventilacin para elmotor.Los siguientes valores recomendados son:2.8 A/mm2 para motores cerrados3.5-4.5 A/mm2 para motores con ventilacin normal4.5-5.5 A/mm2 para motores de 2 polos con ventilacin normal

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5.5-6.5 A/mm2 para motores semiabiertos o motores de otro tipo noconsideracin en estas especificaciones.

Luego de calculada la seccin; se puede determinar el dimetro del mismoa travs de la siguiente frmula:

?CU =785.0cuq = mm Ecuacin (3)

Donde?CU = Dimetro del conductor en (mm)qcu = Seccin del conductor en (mm2)0.785 = ?/4 constante.

Teniendo y determinada la seccin el dimetro procedemos a buscar elcalibre del conductor en las tablas de alambre magntico normalizarla AWG(calibres de alambre americano).

9.3.- Mtodo # 2 (sin placa de caracterstica).Por otro lado existe siempre la posibilidad que no siempre el motor posea suplaca de caracterstica, en estos casos se proceder calcular el devanado atravs del mtodo que analizaremos a continuacin.

9.3.1.-FundamentosEl diseo y clculo de los motores de induccin o asncronos monofsicos ytrifsicosSe hacen basndose en formulaciones tcnicas y experimentales, siendolas primeras (formulaciones tcnicas) fundamentadas en planteamientos deorden terico y las segundas de los datos y de las experiencias de diseo yconstrucciones anteriores.De hecho, los fabricantes de motores elctricos disean y construyen sobrevalores de mquinas normalizadas siendo raro sobre diseos especiales.Actualmente estos diseos se hacen por medio de computadoras, lo queagiliza el tiempo o permitiendo ensayar distintos tipos de variantes.Independiente de las formas de las metodologas de clculo usados, losfundamentos de diseo son los mismos y se basan principalmente en lascaractersticas de los materiales usados en el circuito magntico, losaislamientos, conductores y aspectos especficos como el sistema deventilacin, tcnicas constructivas etc.Los fundamentos de clculo de os motores de induccin se basan en losconceptos generales para el clculo de mquinas rotativas.

9.3.2.- Seleccin de los parmetros de clculo.En esta unidad lo que se pretende es tratar de verificar o modificarcaractersticas de motores de induccin, en donde ocasiones elprocedimiento puede ser tan simple corno contar el nmero de espiras deuna bobina y su calibre de conductor o bien pesar el alambre de las bobinasy reproducir las caractersticas de las mismas. Pero no siempre el procesoes tan simple como lo anterior y es entonces que necesitamos tenernociones de clculo lo cual es lo que pretendemos estudiar en esta unidad.

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Dentro de los parmetros bsicos de clculo se pueden mencionar lossiguientes:

- Factor de potencia:Para que este factor no sea pobre el valor de la densidad de flujo en elentrehierro debe ser pequeo de otra forma la mquina demanda unacorriente de magnetizacin excesiva. Este flujo en el entrehierro debe deser de tal manera que no produzca saturacin en ninguna parte del circuitomagntico.En la tabla # 15 se dan valores tpicos de factor de potencia en motorestrifsicos.

- Prdidas en el hierro:Sabemos que a medida que aumenta el valor de la densidad en elentrehierro, aumentan las prdidas en el hierro y se reduce enconsecuencia la eficiencia. Por esta razn es importante mantener unentrehierro tan pequeo como sea posible.

- Capacidad de sobrecarga:El valor de la densidad de flujo en el entrehierro determina la capacidad desobrecarga. Un valor elevado de Bprorn significa que el valor de flujo porpolo es elevado, por lo tanto, para un mismo voltaje, el devanado requierede menos espiras por fase y si el nmero de espiras es menor, la reactanciade dispersin tambin es menor. Es decir que a mayor valor de Bprom setiene un valor mayor de capacidad de sobrecarga.Los valores de diseo en motores trifsicos de induccin para Bprom seencuentran entre 0.3 y 0.6 weber/M2.Para mquinas con diseos especiales que requieren una capacidad desobrecarga elevada se usan hasta 0.65 weber/M2.

- Densidad elctrica total: (? et )Al nmero total de ampere-conductores alrededor de una armadura o unestator se le conoce como la densidad elctrica y se calcula con la siguienteexpresin.? et = IZ X ZDonde: Iz = Corriente en cada conductorZ = Nmero total de conductores en la armadura o el estator.

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Tambin kp se puede determinar de esta otra manera:

A continuacin algunos ejemplos de motores para calcular YK

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9.3.3.-Proceso de clculoAhora bien tomando en cuenta todos los parmetros anteriores, podemosdefinir el siguiente proceso de clculo para determinar la potencia de salidaaproximada del ncleo en kilo watts; el nmero de espiras por fase deldevanado; el nmero de conductores por ranura; la corriente de fase delbobinado; la seccin y calibre del conductor.PROCESO DE CALCULO1.- Realizar clculo y distribucin2.- Determinamos la potencia entregada por el ncleo

Donde:B prom Flujo promedio, el cual se encuentra desde 0.35 w/m2 a 0.55 wIm2.ac Densidad elctrica, la cual se encuentra desde 15,000 hasta 25,000ampere

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conductor/metro.kw: Factor de devanado el cual lo podemos calcular o tomarlo de las tablas# 13 y #14.11: Una constante10 -3 : Una constante (0.001)- Calculamos la potencia de entrada de la mquina (S)

Donde: Di: Dimetro interior en metroLk: Longitud de ranura en metroCo: Coeficiente de salidaNs: Revoluciones por segundo

Calculamos la potencia nominal de la mquina (Pn)Pn = S x Cos. ? = KwDonde:S: Potencia de entrada (KVA).Cos. ? : Factor de potencia, este se puede tomar segn tabla # 15.- Calculamos el nmero de espiras por fase- Determinamos el flujo por polo en el estator ( ?m)

Espiras pr fase del bobinado (Nf)

Uf: Tensin de fase. En este punto es conectar el bobinado si es enconexin estrella de los casos hay que calcular su tensin de fase.Importante definir como queremos o conexin tringulo. Para cualquieraCalculamos el nmero de espiras por ranuraNmero deZ = 6 x Nfconductores en el ncleo (Z)- Nmero de conductores por ranura (Zk)Zk= Z/K

Donde:5- Calculamos la intensidad de corriente por fase en el estator (lf)

Donde:?= Rendimiento de la mquina segn tabla # 15 Pn

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Pn = Potencia nominal en watts.Cos? = Factor de potencia, el cual se puede tomar segn tabla # 15.Tambin es posible asumir al producto (? x Cos?) con un valor de 0.785,esto equivale a suponer un valor de 0.89 para el rendimiento y 0.88 para elfactor de potencia u otra cualquier combinacin cuyo producto de 0.785, seacomo fuere este es un valor medio que sastiface ampliamente una grancantidad de motores de diferentes potencias.

Donde:lf: Intensidad de corriente por faseD: Densidad de corriente segn los valores recomendados para la densidaden mtodo # 1 pg. # 52.Luego para determinar el calibre este se determina segn tabla deconductores magnticos AWG.Ejemplo #8Se tomaron los datos del estator de un motor trifsico de induccin a 220v.que debe operar a 1,800 RPM; 60 Hz y se encontr que tiene una longitudaxial de 6.1 cm y un dimetro de 7 cm. Se desea determinar lascaracteristicas a las que puede operar el motor si tiene 36 ranuras elestator.Calcular:1) Realizar clculos y distribucin del bobinado2) Determinar la potencia entregada por el ncleo3) Calcular el nmero de espiras por fases4) Calcular el nmero de espiras por ranura5) Calcular la intensidad de corriente por fase6) Calcular la seccin y calibre del conductor.

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Clculo y distribucin:

Distribucin:

Adoptando los siguientes valores para BPROM y ac; tenemos que Co ser.BPROM :O.4O weber/m2ac: 25000 ampere - conductor/MDeterminar potencia entrada por el ncleo:

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10.- MOTORES ASINCRONOS TRIFASICOS DE VARIAS VELOCIDADESLos motores de varas velocidades se fabrican en los siguientes tipos: Arrollamientos del estator con toma central (conexin Dahlander). Dos arrollamientos separados galvanicamente en el estator con nmerodiferentes de pares de polos.(Motor de dos devanados independientes, en el estator). Dos arrollamientos separados galvanicamente en el estator provistos,adicional- mente de tomas centrales respectivos.(Motor dedos devanados independientes cada uno en conexin Dahiander)o solo uno.10.1.- Motores asincrnicos trifsicos en conexin DahlandersLos motores asincrnicos, trifsicos de dos velocidades son cada vez msfrecuentes, en la prctica resulta que los bobinadores tienen quecomprender claramente las particularidades de los arrollamientos que paraestos motores se realiza, puesto que la velocidad (n) de un arrollamientoprescindiendo del deslizamiento esta en funcin de la frecuencia de la red aque se conecta y del nmero de polos de las mquinas.Mientras la fuente de alimentacin se mantenga constante no hay otraforma de variar la velocidad del motor, si no es modificando el nmero depolos del arrollamiento.Una de las formas de conseguir que un motor pueda funcionar con dosvelocidades ser siempre insertando en las ranuras del estator dosarrollamientos independientes cada uno con diferentes nmeros de polos,entonces segn el bobinado que se conecte el motor girar a una y otravelocidad siendo la otra alternativa de insertar un solo bobinado de poloscommutables el cual esta en funcin del doble o la mitad de la frecuencia degiro.

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10.1.- Fundamentos de la conexin para un motor de dos velocidades conun solo bobinado (Motor en conexin Dahlander)

Esta se basa en la conexin de dos bobinas idnticas, lo que provoca unareduccin de polos, una mayor velocidad y una adaptacin de tensinmedia de la tensin nominal de no ser dividida la bobina.Si alimentamos dos bobinas de la siguiente forma:Se forman cuatro polos y podr soportar la tensin mxima, ha que ha sidodiseadoel circuito.

En cambio si conectamos esas mismas bobinas de otra forma obtendremosmenos polos y las bobinas soportaran la tensin media de la tensinnominal para la que ha sido diseada el circuito.

Debido a la especial construccin de los mismos y la particularidad de susconecciones tengamos presente las siguientes advertencias:Cuanto menor es el nmero de polos do un motor, tanto ms amplio debeser el camino previsto para el flujo magntico. Todo cambio de polaridad del arrollamiento del estator exige anlogocambio en el rotor (rotor bobinado).

10.1.2.- Normas para la ejecucin de un bobinado en conexin Dahlander Para efectuar la conexin hay que realizar los siguientes pasos:* Ser un bobinado imbricado de dos capas y su ancho de bobina, seraproximadamente, diametral con respecto al mayor nmero de polos, o loque es igual, ser acortado a la mitad del paso polar que corresponde almenor nmero de polos.* El nmero de grupos de bobina de cada fase ser igual el nmero menorde polos, estos grupos se distribuirn en dos mitades exactamente iguales,

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una de las cuales estar formada por todos los grupos impares de esta fasey la otra mitad por todos los grupos pares, es decir que los grupos de unamisma fase que se vayan (encontrando siguiendo la periferia del bobinadopertenecern, alternativamente, a una y otra mitad por ser igual las dosmitades de cada fase ser posible conectarla voluntad ya sea en serie o enparalelo.

* Las dos mitades de cada fase se unirn entre si (en serie o en paralelo)dejando en el puente de unin una salida.* De cada fase del motor debern salir 3 4 terminales al exteriorcorrespondiente al principio, final y puente medio.

10.1.3 Hay dos posibilidades para conectar los devanados en altas y enbajas velocidades

Estas condiciones son:* Conexin estrella serie - doble estrella (?- ??)* Conexin tringulo serie - doble estrella (? - ?? )A continuacin explicaremos cada una de stas condiciones.Conexin estrella serie - doble estrellaCon esta conexin se unen los terminales F1-F2-F3, de las fasesinteriormente formando una estrella simple, y se sacan al exterior 6terminales libres, tres son los principios P1-P2-P3 , y los otros trescorresponden a los puentes M1-M2-M3. Asi, dispuesto el bobinado podrser alimentado de dos maneras distintas:1) Dejando abierto las terminales M1-M2-M3 de los puentes y conectando alas lneas los principios P1-P2-P3 se obtiene el nmero de polos ms alto(velocidad baja)2) En cambio uniendo los principios P1-P2-P3 se forma as la doble estrellay conectando a la red los terminales M1-M2-M3 se obtiene el nmero depolos ms pequeo (velocidad alta).

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Conexin tringulo serie - doble estrellaEn esta conexin se unen interiormente, en tringulo las tres fases delbobinado y se sacan al exterior seis terminales libres, tres los vrtices deltringulo que designaremos por P1-P2-P3, as dispuesto podemos alimentarel bobinado de dos maneras diferentes:1) Dejando abie.rtos los terminales M1-M2-M3 de los puentes y conectandoa la red los terminales P1-P2-P3 de esta manera se conseguir el mayornmero de polos del motor (velocidad baja).2) Uniendo entre los terminales P1-P2-P3 el bobinado formar una dobleestrella si conectamos a los terminales a la red M1-M2-M3 se obtiene elnmero de polos ms pequeo (velocidad alta):

Ejemplo # 9:Se desea realizar el clculo y el diagrama de conexin de un motor trifsicopara 2 velocidades, dicho motor posee 24 ranuras y el bobinado se deseapara 4 y 8 polos respectivamente.Realizar:a) Clculo del bobinadob) Diagrama de conexinResolucin:Los datos son:K =242p= 4,8El tipo de bobinado segn norma ser un bobinado imbricado de dos capas.El proceso de clculo que se realiza en estos tipos de bobinados, es elnormal para un bobinado imbricado de dos capas, exceptuando en el pasode ranura (YK) el cual se calcula para el mayor nmero de polos, que ennuestro ejemplo este es de 8 polos.

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.10.2.- Motor de dos devanados independientes en el estator

Cuando se requiere ms de dos velocidades es posible colocar un segundodevanado en el estator, obteniendo nmero de revoluciones que estn enrelacin 2:1. Tales mquinas se producen en conexin en estrella y enconexin en tringulo, siendo posible para las dos conexiones dos nmerosde revoluciones.Para la conexin de este tipo de motor tenemos, que para la baja velocidadse conecta la red de alimentacin los siguientes puntos: Li con 1u, L2 con1v y L3 con 1w.

Mientras que para la velocidad alta se conecta a la red los siguientesterminales: L1 Con 2U, L2 con 2V y L3 con 2W.En la figura # 38 polos.se muestra un motor asincrnico trifsico en conexin estrella de 2 y

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10.3.- Motores de dos arrollamientos independientes conectados cadauno en conexin Dahiander.

Cuando se requiere ms de dos velocidades es posible colocar un segundodevanado en el estator, el cual a su vez puede usarse para obtener ms deuna velocidad. Obteniendo nmero de revoluciones que estn en relacin2:1. Esto significa que los dos devanados separados (independientes) esposible conectarlos uno o ambos en conexin Dahlander. Este tipo demotores asincrnos, podrn presentar entonces hasta cuatro velocidadesde giro distintas.El inconveniente del cambio de nmero de polos reside en que solamentepueden obtenerse determinadas frecuencias de giro y que a la frecuenciade nuestra red (60 Hz) todas ellos se encontraran por debajo de 3600 RPM.En algunas aplicaciones resulta satisfactorio este tipo de control por pasosdiscretos; pero existen otros tipos de cargas, como hornos rotatorios yalgunos tipos de mquinas centrifugas que no se prestan a tal ajuste develocidad.

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11.- MOTORES TRIFASICOS CON BOBINADO FRACCIONARIOS.Se considera un bobinado imbricado fraccionario cuando no resulta par elnmero de bobinas (U) un nmero entero, o sea U = B/2pq

Este tipo de bobinado es muy empleado en alternadores ya que con ellos seobtiene una curva de fuerza electromotriz (F.e.m) casi exactamentesenoidal, lo que siempre es conveniente.Por lo tanto este tipo de bobinado en muchos casos es posible aplicarlopara estatores de motores trifsicos de diferentes nmeros de ranuras enlos cuales no se pueda distribuir un bobinado normal, ya sea esto por faltade ranuras o por la cantidad de nmeros de polos de la mquina.Resolvindose esto, calculndose un bobinado fraccionario.Clasificacin:Los bobinados fraccionarios se clasifican en los siguientes tipos: Bobinados simtricos Bobinados asimtrico

11.1.- Bobinados simtricosEn los bobinados fraccionarios simtricos, las fuerzas electromotricesgeneradas en las distintas fases que componen el conjunto sonexactamente iguales y estn desfasadas en el ngulo caracterstico delsistema. Si no cumpliera cualquiera de estas condiciones, el bobinado seraasimtrico.En muchos de los bobinados fraccionarios se puede conseguir la perfectaigualdad de las f.e.ms de todas las fases, as como su correcto desfase,mediante el reparto del bobinado de forma que las fases estn constituidaspor igual nmero de bobinas.

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Aunque no sea posible que todos los grupos tengan el mismo nmero debobinas, se puede conseguir distribuirlas de forma tal que haya una ciertasimetra al obtener los llamados grupo de repeticin.Estos grupos de repeticin no es nada ms que el conjunto formado porvarios grupos polares, que se repiten una o ms veces en cada fase delbobinado.

Ejempl o:Bobinado exapolar en el cual los seis grupos de una fase tienensucesivamente (2-3-2- 3-2-3) bobinas, llamaremos el grupo de repeticindos grupos polares ya que como vemos1 se repite tres veces la distribucin(2-3) bobinas. Por lo tanto en cada fase de este bobinado hay dos gruposde repeticin.Condicin de simetra:Sabemos que no todos los bobinados fraccionarios permiten conseguir unaperfecta simetra. Para que dicha simetra sea posible es necesario ysuficiente que se cumpla la siguiente condicin:El nmero total de bobinas de la armadura debe ser exactamente divisiblepor la llamada constante propia del bobinado.Esta constante propia del bobinado es un valor que depende del nmero depolos de la mquina y el nmero de fases del bobinado.

A continuacin analizamos un ejemplo de un bobinado trifsico el cual sedesea calcular:a) Si el bobinado es fraccionariob) Si el bobinado es simtrico o asimtrico

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Ejemplo # 10:Se tiene un motor trifsico de 42 ranuras el cual se quiere bobinar tipocorona de dos capas para 8 polos.a) Calculamos el nmero de bobinas (U)

b) como podemos observar U no es nmero entero par, sino que es unnmero fraccionario, por lo tanto asegurando que se puede calcular paraun bobinado fraccionario.

c) b) Verificar si el bobinado es simtrico o asimtrico.La constante para nuestro ejemplo, segn tabla # 17 es igual a tres, por lotanto procedemos a calcular el nmero total de bobinas (B).

como podemos observar el nmero de ranura (K) es divisible por laconstante, por lo tanto podemos concluir que en nuestro ejemplo elbobinado se puede construir como fraccionario simtrico.

11.2.- Proceso de clculo para un bobinado fraccionarioPara efectuar la distribucin utilizamos el mtodo del mnimo comnmltiplo (mcm) el cual consiste en lo siguiente:1) Se determina el MCM del nmero total de bobinas y del producto de losnmeros de polos, fases o sea 2pq. Designando por M dicho mnimo comnmltiplo2) Se prepara un cuadro que contenga un nmero total de cuadritos igual alvalor M. Estos cuadritos sern dispuestos formando un cuadro rectangularcon tantas lneas horizontales como nmero de polos tenga la mquina osea 2p. En consecuencia el nmero de columnas verticales ser el cocienteentre M/2P Nmero columnas.Dicho nmero total de columnas quedar subdividido en tantos trozos comonmeros de fases tenga el bobinado.

3) Seguidamente se calcula el llamado paso de cuadro, teniendo en cuentaque en los M cuadritos del cuadro deben ser repartidas uniformemente, las6 bobinas que constituyen el bobinado. As pues, designamos por Yc alpaso de cuadro, su valor ser igual a:

Ejemplo # 11:Se tiene un motor trifsico al cual se le desea calcular para un bobinadocorona para 8 polos, cuyo ncleo tiene 54 ranuras. Determinar:a) Calcular el bobinado corona.b) Verificar si el bobinado es normal o fraccionario.c) Verificar si el bobinado es simtrico o asimtrico.d) Aplicar el mtodo del mnimo comn mltiplo (mcm).Desarrollo:a) Clculo del bobinado corona:

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Como podemos ver el bobinado no se puede construir de forma normal ya que(U) no es entero, por lo tanto podemos concluir que el bobinado se puedeconstruir como bobinado fraccionario.

Los principios de cada una de las fases pueden salir en las siguientes ranuras:Fase A: En la ranura 1Fase B: En la ranura 19Fase C: En la ranura 10b) Verificando el bobinado:

c) Verificar si el bobinado es simtrico o asimtrico, tenemos:Segn tabla # 17 la constante del bobinado fraccionario para 8 polos es 3,por lo tanto tenemos que:

como podemos observar B es enterodefiniendo que el bobinado es simtrico.

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d) Aplicando el mtodo del mnimo comn mltiplo (mcm) tenemos:

Con este mnimo comn mltiplo obtenido (216) procedemos a construir elcuadro de distribucin el cual nos permitir obtener el nmero de grupo (G)y el nmero de bobinas por grupos (U)

Dicho cuadro de distribucin se construye tomando en cuenta lossiguientes pasos: Segn el resultado del (m.c.m.) que en nuestro ejemplo es 216, seprocede construir un cuadro que tenga la cantidad de cuadritos del valor del(m.c.m). Por lo tanto tomaremos el valor de 2p como la cantidad de filashorizontales a trazar en el cuadro, que en nuestro ejemplo es 2p = 8 o sea,8 filas horizontales. Para obtener la cantidad de filas verticales se toma el valor del (m.c.m) yse divide entre la cantidad del nmero de polos (2p) del bobinado y este asu vez se divide entre el nmero de fase del devanado (q), para nuestroejemplo tenemos:

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Comprobando el cuadro de distribucin podemos ver que este tiene 8 filascorrespondientes al nmero de polos (2p) y 27 columnas subdivididas staspor 9 columnas por fase (q). Para determinar la cantidad de bobinas por grupo se calcula el paso decuadro (Yc) el cual es igual a: Yc m.c.m = 4 obteniendo la siguientedistribucin:B 54AAABBCC LAABBBCC / AABBCCC / AABBCC 1 grupo de repeticinAAABBCC 1 AABBBCC / AABBCCC / AABBCC 2 grupo de repeticin

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EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIN

I. Responda cada una de las siguientes preguntas.1. Explique el funcionamiento y estructura del motor trifsico.

2. Clasificacin de los motores asincrnicos trifsicos

3. Explique el funcionamiento y estructura de los motores con rotores tipoardilla

4- Explique las dos formas de conectar so bobinado en los motores trifsicos

5- Que es un componente por arrollamiento

6- explique las etapas del bobinado de una maquina rotativa.

7- Explique el proceso de devanado concntrico tipo Semicorona

8- Explique el proceso de devanado excntrico tipo corona

9- Explique el proceso de conexin por polos consecuentes

10- Explique el proceso de conexin por polos normales

11- Explique el proceso de devanado concntrico tipo corona

12- Explique el proceso de clculo del devanado imbricado de una capa,corona de una capa

13- Explique el proceso de clculo del devanado excntrico de dos capas

14- Defina la potencia nominal de un motor asincrnico trifsico

15 Como se calcula el numero de conductores por ranura en un motor trifsicocuando existe la placa caracterstica

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16 Como se calcula el numero de conductores por ranura en un motor trifsicocuando no existe la placa caracterstica

17 Como es proceso de calculo para determinar la potencia de salidaaproximada del ncleo en KILOWATT

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GLOSARIO

Mandoautomtico:

Mando de una maniobra, efectuada sin intervencin humana,cuando se producen las condiciones ...

Mandomanual: Mando de una maniobra efectuada por intervencin humana.

Maniobra: (de un aparato mecnico de conexin) Paso de unos contactosmviles de una posicin a otra.Maniobra de

abertura odesconexin:

Maniobra por medio de la cual se hace pasar al aparato de laposicin cerrado a la posicin abierto.

Maniobra decierre oconexin:

(de un aparato mecnico de conexin) Maniobra por medio dela cual se hace pasar al aparato de la ...

Motor de induccin Trifsico Son maquinas de impulsin elctrica donde la energa elctrica essuministrada al bobinado del motor .

Los campos alternosEs cuando una de otras darn lugar a un campo magntico giratorio cuando eldesfase entre las dos corrientes que circulan por ellas sea aproximadamente90

AAmplitud o abertura de bobinas , inclusive (no debe confundirse con el pasoque representa la abertura de avance de ranuras.

Brincador Consiste en una junta larga entre bobinas.

D.CDelga del conmutador

DevanarOperacin tcnica que consiste en efectuar arrollamientos de alambres endiferentes planos para la produccin de energa elctrica

Deslizador

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Cubierta de ranura se proyecta ms all de la abertura de esta

D.F.CDiferencia del extremo de la flecha D.F a los cabezales

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BIBLIOGRAFA

Electrotecnia curso elemental libro GTZ. H.Hubscher, J. Klaue W. Pfluger, SAppelt

Fundamentos de electricidad, Mileaf Harry.

Rebobinado de motores y transformadores , Kart Wilkinson

Tecnologa Elctrica 2 Ricardo Casado