Partes del motor eléctrico

1. Bobinado de motores eléctricos Motores asíncronos Motores monofásicos Partes del motor eléctrico Bobinados concéntricos Bobinados excéntricos Desarrollo práctico Aislantes Esquemas Juan M. Fernández España

2. Partes del motor Las partes principales que componen un motor de c.a. Son el rotor y el estátor. Elestátorestá formado por una carcasa de fundición y un en suinterior constituido por chapa magnética apilada en la que se aloja el bobinado inductor. El rotor o inducido está formado por un núcleo de chapa magnética solidario a un eje. Este circuito magnético puede ser bobinado o del tipo de jaula de ardilla. El motor con rotor de jaula de ardilla es el más utilizado industrial- mente debido a su robustez, su rendimiento y su escaso manteni- miento. El rotor de jaula de ardilladebe su nombre al parecido con las jaulas utilizadas para las ardillas.

3. Inducido de jaula de ardilla Barras conductoras de cobre o aluminio Jaula de ardilla Jaula de ardilla Anillos de cortocircuito

4. ESTATOR Placa de bornes Carcasa Núcleo magnético Radiadores de refrigeración Ranuras

5. Interior de un motor de jaula de ardilla

6. Protector ventilador Ventilador Caja, placa de bornes Tapa Cojinetes Carcasa Tapa Estator Bobinado Inducido Jaula de ardilla

7. Motor asíncrono trifásico

8. Motor monofásico de condensador Condensador de arranque

9. Motor lavadora Tacodinamo Regulador

10. Clavija de conexiones

11. Motores para lavavajillas

12. Motores para secadoras

13. Los bobinados de corriente alterna son concéntricos cuando las bobinas que forman los grupos son concéntricas. Bobinas Grupo de 2 bobinas concéntricas Grupo de 3 bobinas concéntricas EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

14. 1 2 3 4 CONEXIÓN DE GRUPOS CONCENTRICOS POR POLOS CONSECUENTES EL NUMERO DE POLOS ES DOBLE DEL NUMERO DE GRUPOS SE FORMAN DOS POLOS POR CADA GRUPO CONEXIÓN POR POLOS CONSECUENTES FORMACION DE POLOS EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

15. 1 1 2 CONEXIÓN DE GRUPOS CONCENTRICOS POR POLOS EL NUMERO DE POLOS ES IGUAL AL NUMERO DE GRUPOS SE FORMA UN POLO POR GRUPO FORMACION DE POLOS EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

16. BOBINADOS CONCENTRICOS Los bobinados concéntricos pueden ser conectados por polos y por polos consecuentes. Los monofásicos y bifásicos se ejecutan siempre por polos. Los trifásicos se ejecutan siempre por polos consecuentes. Las razones son solo de tipo constructivo . EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

17. CALCULO DE UN BOBINADO CONCENTRICO DATOS DEL MOTOR Nº RANURAS-K = 24 Nº DE POLOS-2p = 4CONEXIÓN-Polos consecuentes Nº DE FASES-q = 3 K Nº de bobinas por grupo - U = = 2 2pq K Nº de ranuras por polo y fase - Kpq = = 2 2pq Amplitud de grupo - m = (q - 1) U = 4 K Paso de principios de fase - Y120 = = 4 3p Grupos por fase - Gf = p = 2 ; Gt = Gf.q = 6 EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

18. RESULTADOS DEL CALCULO AMPLITUD 2BOBINAS POR GRUPO 1 2 3 4 SERAN DOS GRUPOS POR FASE, 6 EN TOTAL U V W 1 5 9 13 17 21 TABLA DE PRINCIPIOS COGEREMOS EL 1 - 5 - 9 EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

19. RANURA 9 2W 2U 2V RANURA 5 1U 1V 1 W CONEXIÓN ESTRELLA CONEXIÓN TRIANGULO CONECTAMOS AHORA EL MOTOR A LA P LACA DE BORNAS, PRIMERO EN ESTRELLA ( MAYOR TENSION ) SEGUNDO EN TRIANGULO ( MENOR TENSION ) L1 L2 L3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 ESTATOR DE 24 RANURAS REPRESENTACION PANORAMICA COMPROBAMOS LA FORMACIÓN DE POLOS, PERO EN LA TERCERA FASE EMPEZAREMOS POR EL FINAL COMPROBAMOS DE NUEVO LA FORMACION DE POLOS QUE COMPLEMENTARA LA FASEANTERIOR COLOCAMOS AHORA EL SEGUNDO GRUPO DE MANERA SIMETRICA EN EL CONJUNTO DE RANURAS COLOCAMOS EL PRIMER GRUPO SEGÚN LOS CALCULOS OBTENIDOS COMPROBAMOS AHORA LA FORMACION DE LOS 4 POLOS AGRUPANDO LAS FLECHAS EN GRUPOS SEGÚN SU SENTIDO VOLVEMOS A CONECTAR ENTRE SI LOS DOS GRUPOS TENIENDO EN CUENTA EL PASO DE PRINCIPIOS COLOCAMOS LA SEGUNDA FASE COLOCAMOS AHORA LA 3º FASE SEGÚN EL PASO DE PRINCIPIOS COMO EN LA FASE ANTERIOR COMPROBAMOS LA FORMACION DE POLOS EN ESTA FASE AHORA CONECTAMOS LOS DOS GRUPOS EN CONEXIÓN POR POLOS CONECTAMOS LOS GRUPOS EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

20. Otra forma de reparto de grupos para la realización del esquema Datos de bobinado: Será un bobinado concéntrico de ...YK = 24 Bobinas por grupo .........................U = 2 Paso de principios .........................Y120 = 4 Amplitud .......................................m = 4 Conexión por polos consecuentes EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

21. 1U 1V 1V 1W 1U 1W 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 Las dos siguientes quedarán vacías Ya podemos empezar a colocar los grupos y terminar el esquema Si nos fijamos la secuencia será siempre:2 para la primera fase, 2 vacías, 2 para la segunda fase, 2 vacías, 2 para la tercera fase, 2 vacías, 2 para la primera fase, 2 vacías ............ Las dos siguientes para el primer grupo de la segunda fase Para la colocación del segundo grupo (que corresponderá al primer grupo de la segunda fase) dejamos tantas ranuras vacías como bobinas por grupo tengamos Las dos siguientes vacías Las dos siguientes quedan vacías Las dos siguientes parta el primer grupo de la tercera fase Como cada grupo tiene dos bobinas Partiendo del conjunto de ranuras del estator, dejamos 2 ranuras para el primer grupo Las dos siguientes corresponden otra vez a la primera fase Y así hasta terminar de colocar todas las bobinas. Las dos ultimas vacías Las dos siguientes a la segunda fase Las dos siguientes a la tercera fase Las dos siguientes vacías EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

22. 1U 1V 1V 1W 1U 1W 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4

23. Fin

24. Motores asíncronos Giran a una velocidad inferior a la del campo magnético giratorio (velocidad de sincronismo). Esta velocidad (de sincronismo) depende de la frecuencia de la corriente y del número de polos de la máquina. 60 . f p La velocidad real o velocidad del rotor es inferior a la de sincronismo 60 . f p n1 = n2 = Deslizamiento EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

25. BOBINADOS EXCENTRICOS Estos bobinados pueden ser : imbricados y ondulados, a su vez de una y de dos capas . Los imbricados pueden ser enteros o fraccionarios. En este tema estudiaremos solo los imbricados enteros. Estos serán: 1. - De una capa cuando cada lado de bobina ocupa una ranura entera. 2. -De dos capas (o superpuesto) cuando en una ranura se albergan dos lados de bobinas diferentes. En los bobinados de una capa el ancho de bobina será siempre impar y aproximadamente igual al paso polar. Si es acortado, lo será en un numero de ranuras par. Decimos que un paso es diametral cuando coincide el paso de bobina con el paso polar ; acortado cuando es menor que el paso polar y alargado cuando es mayor. EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

26. BOBINADOS EXCENTRICOS IMBRICADOS En los bobinados de una capa el ancho de bobina será siempre impar y aproximadamente igual al paso polar. Si es acortado , lo será en un numero de ranuras par. Este acortamiento puede llegar a ser hasta un tercio del paso polar y en ocasiones solo se acorta para conseguir: 1.- Reducir la longitud del hilo a emplear. 2.- Reducir el estorbo en las cabezas de las bobinas. 3.- Reducir los armónicos de la fuerza electromotriz.

27. 2 1 2 SE FORMAN TANTOS POLOS COMO GRUPOS TENEMOS VEMOS LA FORMACION DE POLOS BOBINADOS EXCENTRICOS IMBRICADOS Se dice que un bobinado es excéntrico cuando las bobinas que forman un grupo son iguales. Normalmente todos los bobinados excéntricos son ejecutados por polos. BOBINAS GRUPO 1 GRUPO 2 ESTOS SON DOS GRUPOS DE 3 BOBINAS CADA UNO SE CONECTAN POR POLOS EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

28. CALCULO DE UN BOBINADO III, IMBRICADO ( una capa ) DATOS DEL MOTOR Nº de ranuras -- K = 24 Nº de polos -- 2p = 4 Nº de fases -- q = 3 Conexión por polos En un bobinado de una capa B = K/2 B -- U = = 1 2p q K -- Yp == 6 2p K -- Y120 = = 4 3p Nº. bobinas por grupo Nº de grupos por fase -- Gf = 2p = 4 -- Gt = 2p q = 12 Paso de polar Nº de grupos totales Paso de principios EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

29. RESULTADO DEL CALCULO Yp = PASO POLAR6 ACORTAMOS EN UNA RANURA YK= PASO DE RANURA5 DECIMOS PASO ACORTADO U = RESULTAN GRUPOS DE 1 BOBINA 1 2 3 4 5 6 U =1 Yp =6 Y120 =4 U V W 1 5 9 13 17 21 Con este dato realizamos la siguiente tabla de principios de fase EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

30. 3 4 2 1 1 U1 W1 U2 CONECTAMOS LA PLACA DE BORNAS CONTANDO CON EL PASO DE PRINCIPIOS ( RANURA 9 ) PASAMOS A COLOCAR EL PRIMER GRUPO DE LA TERCERA FASE COMPROBAMOS AHORA LA FORMACION DE POLOS V1 A CONTINUACION COLOCAMOS EL RESTO DE GRUPOS DE LA MISMA FASE COMO EN EL CASO ANTERIOR PASAMOS A CONECTAR LOS GRUPOS ( POR POLOS ) U2 V2 W2 CONEXIÓN ESTRELLA W1 U1 V1 PARTIMOS DE UN ESTATOR DE 24 RANURAS DESARROLLO DEL ESQUEMA 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 5 W2 V2 CONEXIÓN TRIANGULO CONECTAMOS AHORA ESTE GRUPO YGUAL QUE LOS ANTERIORES LA TERCERA FASE SE COGE EN SENTIDO CONTRARIO A LAS OTRAS DOS PASAMOS A REALIZAR LAS CONEXIONES ENTRE LOS GRUPOS TENIENDO EN CUENTA EL PASO DE PRINCIPIOS CALCULADO ( RANURA 5 ) COLOCAMOS EL PRINCIPIO DE LA SEGUNDA FASE PASAMOS A CONECTAR LOS GRUPOS EN CONEXIÓN POR POLOS A CONTINUACION Y CON UN REPARTO SIMETRICO COLOCAMOS LOS GRUPOS RESTANTES DE LA MISMA FASE SEGÚN EL RESULTADO DEL CALCULO COLOCAMOS EL PRIMER GRUPO LI L2 L3 EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

31. CALCULO DE UN BOBINADO, III (imbricado superpuesto) DATOS DEL MOTOR Nº de ranuras -- K = 24 Nº de polos -- 2p = 4 Nº de fases -- q = 3 Conexión por polos En un bobinado de dos capa B = K B -- U == 2 2p q K -- Yp = = 6 2p K -- Y120 = = 4 3p Nº. bobinas por grupo Nº de grupos por fase -- Gf = 2p = 4 -- Gt = Gf.q = 12 Paso polar Nº de grupos totales Paso de principios EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

32. RESULTADOS DEL CALCULO Yp =PASO POLAR 6 Yk= PASO DE RANURA 6 PASO DIAMETRAL U = RESULTAN GRUPOS DE 2BOBINAS B U = = 2 2p q K Yp = = 6 2p K Y120 = = 4 3p U V W 1 5 9 13 17 21 Con este dato realizamos la siguiente tabla de principios de fase EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

33. CONECTAMOS LOS GRUPOS( POR POLOS ) U1 V1 W1 SEGÚN LA TABLA DE PRINCIPIOS ( RANURA 9 ) COLOCAMOS EL PRIMER GRUPO DE LA TERCERA FASE IGUAL QUE EN EL CASO ANTERIOR CONECTAMOS LOS GRUPOS POR POLOS COMO EN LAS DOS ANTERIORES COLOCAMOS EL RESTO DE GRUPOS DE LA FASE 2W 2U 2V CONEXIÓN ESTRELLA 1U 1V 1 W DESARROLLO DEL ESQUEMA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 5 9 W2 V2 U2 CONEXIÓN TRIANGULO AHORA PROCEDEMOS COMO EN EL CASO ANTERIOR COLOCANDO EL RESTO DE LOSGRUPOS DE ESTA FASE SEGÚN EL PASO DE PRINCIPIOS ( RANURA 5 ) COLOCAMOS EL PRIMER GRUPO DE LA SEGUNDA FASE PROCEDEMOS A CONECTAR LOS GRUPOS ENTRE SI ( CONEXIÓN POR POLOS ) PARTIMOS DE UN ESTATOR DE 24 RANURAS EN REPRESENTACION PANORAMICA, COLOCAMOS EL PRIMER GRUPO. DESPUES DE UN REPARTO SIMETRICO PASAMOS A COLOCAR LOS DEMAS GRUPOS DE LA MISMA FASE ( CUATRO SEGÚN LOS CALCULOS ) CONECTAMOS LA PLACA DE BORNAS L1 L2 L3 EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

34. Ejemplo de bobinado excéntrico imbricado de una capa con tres bobinas por grupo Para el desarrollo del esquema se Procede como en el caso anterior K = 36 2p = 2 q = 3 Paso acortado en 5 ranura ; Yk = 13 Datos B U = = 3 2p q K Yp = = 18 2p K Y120 = = 12 3p 36 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 U V W 1 13 25 13 17 21 Con este dato realizamos la siguiente tabla de principios de fase EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

35. 1W 1U 1V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 Conectamos entre sí los grupos Según el paso de principios (Y120 = 12) colocamos el primer grupo de la segunda fase Seguiríamos el mismo procedimiento que en los casos anteriores. Del mismo modo que en la fase anterior colocamos el segundo grupo de esta fase Pasamos a conectar entre sí los grupos (en este caso conexión por polos) Después de hacer un reparto simétrico, colocamos el segundo grupo correspondiente a la misma fase Dibujadas las 36 ranuras de la armadura Colocamos el primer grupo (ranura 1) Según el paso de principios Y120, el principio de la segunda fase estaría en la ranura 25 EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

36. Distribución de grupos en bobinados de dos capas

37. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Una vez terminada la 2º f, empezaremos con la 3º que según el paso de principios Y120 corresponde en la ranura 9 Seguimos el mismo procedimiento hasta terminar Conectamos los grupos entre sí según la conexión que corresponda (por polos en este caso) Colocamos ahora los grupos de la primera fase en las ranuras de color blanco, fijándonos solo en su lado izquierdo. Colocamos la siguiente fase teniendo en cuenta el paso de principios Y120 (en este caso ranura 5) Seguimos la misma secuencia hasta el final (2º f – 3º f – 1º f – 2º f – 3º f - etc...) Realizaremos el bobinado explicado anteriormente Reservamos las 2 siguientes para la segunda fase Las 2 siguientes para la tercera fase Las 2 siguientes vuelven a corresponder a la primera fase Como tiene 2 bobinas por grupo, marcamos las 2 primeras ranuras EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

38. Fin

39. + + + 1 12 2 - + 11 3 U Y 10 - + W Z 4 X V 9 - + 5 8 6 - - 7 - UV W ( A) o a b c d Un bobinado trifásico alimentado por un sistema trifásico de corrientes, origina un campo magnético cons- tante, pero giratorio, con velo- cidad igual a la de sincronismo. En este bobinado trifásico bipolar al ser recorrido por un sistema trifásico como el de la figura ( A ), en cada una de las fases , la corriente varía continuamente de valor, teniendo una alternancia po- sitiva y otra negativa. En cada una de las fases se presentan las variaciones de corriente como indicamos en a continuación. EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

40. En el instante a son positivas las fases U y W mientras que es negativa la V En el instante ( o ), la corriente de la fase U tiene un valor nulo, la fase W es positiva y la fase V es negativa. Puedes verlo haciendo clic 3 veces en la pantalla En el instante b es nula la fase W y positivas las fases V y U - - - - + + + - - - - + + + UV W + + Instante ( o ) Instante a Instante b o a b c d 1 12 2 11 3 U Y 10 W Z 4 X V 9 5 8 6 7 EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

41. CUANDO ESTE VALOR DEL NUMERO DE BOBINAS POR GRUPO NO ES UN VALOR ENTERO, DECIMOS QUE ES BOBINADO FRACCIONARIO (No serán estudiados en este capitulo)

42. Fin

43. U1 V2 V1 W2 U2 W2 Colocamos el primer grupo Bajamos los lados de bobina que dejamos levantados del primer grupo Dejando 2 ranuras vacías (tantas como bobinas por grupo) colocamos el siguiente grupo Veremos ahora las conexiones entre grupos de cada fase Las dejamos levantadas por un lado (quedaran tantas bobinas levantadas como - m/2) Partiremos de un estator de - K=24 ; 2p=4 ; q=3 - concéntrico por polos consecuentes y de una capa. Seguimos el mismo procedimiento hasta el final, dejando siempre dos ranuras vacías antes de colocar el siguiente. EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

44. Una vez limpias las ranuras procedemos a aislarlas con cartón EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

45. Dejaremos una holgura ligeramente superior a la profundidad de la ranura, por ambos lados. Medida para el molde de las bobinas EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

46. Realización de bobinas EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

47. Acceso a la placa de bornes Colocamos los grupos teniendo en cuenta que los principios y finales salgan por el lado de acceso a la placa de bornes. EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

48. Colocada la primera bobina, como es un bobinado de doble capa, cerramos con un cartón para separar las dos bobinas que irán en la ranura. Cartón EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

49. Aislamos con cartón Este primer grupo se colocará solo por un lado,dejando el otro levantado. Lado levantado EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR

50. Colocamos el segundo grupo a conti-nuación del primero y lo aislamos HACER CLIC PARA AVANZAR EN PANTALLA PARA PARA AVANZAR