Fundamentos y Tipos de Devanados en Motores de Corriente Continua

Fundamentos de los Devanados en Motores de Corriente Continua

Los motores de corriente continua (CC) disponen de dos o más pares de polos (P). Para evitar que sean excesivamente pesados y caros, se construyen máquinas con más de dos polos, con el fin de que el flujo total de la máquina se subdivida en varios flujos parciales. Las bobinas que conforman los polos están en el estator y son las llamadas bobinas de excitación.

Número de Polos en Máquinas Rotativas

• Polo Norte: Zonas de donde salen las líneas de fuerza del flujo magnético.
• Polo Sur: Zonas por donde entran estas líneas de fuerza del flujo magnético.

El número total de polos es 2p, donde p es el número de pares de polos.

El Bobinado del Inducido y sus Componentes

El bobinado del inducido (ubicado en el rotor) actualmente se fabrica en una armadura tipo tambor con una serie de ranuras (K) donde van encastradas las bobinas (B). Esta construcción permite que existan dos lados activos en cada bobina, al estar colocados en la superficie exterior de la armadura. De esta forma, cada espira dispone de dos conductores activos.

Tipos de Bobinados por Capa en Ranura

Los bobinados en tambor pueden ser de una o dos capas por ranura, según que en una misma ranura haya uno o dos lados activos de bobinas distintas. Actualmente, las máquinas de CC se construyen predominantemente con dos capas por ranura.

Definiciones de Componentes Clave

• Bobinas (B): Cada uno de los conjuntos compactos de espiras que, unidos entre sí, forman el bobinado inducido de la máquina. Van alojadas en las ranuras de las armaduras y pueden tener una o varias secciones inducidas.
• Secciones Inducidas (U): El conjunto de espiras comprendidas entre dos delgas del colector que se encuentran sucesivamente recorriendo el bobinado. Puede estar formada por una o varias espiras en serie.
• Número de Secciones Inducidas (S): Es el número total de secciones inducidas. En un bobinado de dos capas por ranura, el número de bobinas (B) es igual al número de ranuras (K). Designando por U al número de secciones inducidas que constituye una bobina, el número total de secciones inducidas (S) del bobinado será igual al producto del número de bobinas por el de secciones inducidas por cada bobina: S = B · U = K · U. Si el número de bobinas es 1, entonces S = B.

Por otra parte, el número de delgas del colector (D) debe ser igual al número de secciones inducidas (S): D = S.

Parámetros Clave de los Devanados

• Paso Polar (Yp): Distancia entre los polos del inductor.
• Paso de Ranura (Yk): Distancia entre los dos lados de una bobina medida en ranuras.
• Paso por Ancho de Sección (Y_sección): Es la distancia, medida en secciones inducidas, entre los lados activos de una misma sección. Se calcula como Y_sección = Yk · U.
• Paso de Conexión (Yc): Distancia en secciones inducidas que hay que retroceder para encontrar el principio de la sección siguiente.
  • En bobinados imbricados, el paso de conexión (Yc) es generalmente ±1 (para bobinados simples).
  • En bobinados ondulados, el paso de conexión (Yc) se calcula de manera que se recorran todas las secciones, permitiendo una conexión en serie.
• Paso de Colector (Ycol): Número de delgas que es necesario saltar para ir desde la delga de partida de una sección a la delga de partida de la sección siguiente, recorriendo el bobinado.

Clases de Bobinado en Corriente Continua

1. Bobinado Paralelo o Imbricado

   Se utiliza en máquinas de baja tensión y con corriente elevada. Puede ser progresivo o regresivo, dependiendo de la dirección de la conexión de las bobinas. Puede ser simple o múltiple; la diferencia física entre un bobinado simple y uno múltiple es que el primero solamente recorre todas sus secciones inducidas al dar una vuelta completa al rotor, mientras que para recorrerlas todas en el múltiple es necesario dar más de una vuelta.

   Los bobinados múltiples se denominan en función del número de vueltas que es necesario dar al rotor para recorrer todas sus secciones; así, serán dobles para dos vueltas y sucesivamente. Prácticamente, el único bobinado imbricado múltiple de uso común es el doble.

2. Bobinado en Serie u Ondulado

   Opera para máquinas con tensión elevada y corriente baja. Al contrario que el bobinado paralelo, este tipo de devanado solo se realiza en configuración simple.

Componentes Adicionales

• Escobillas: El número de escobillas depende del número de polos (2p) del motor. Por ejemplo, un motor con un par de polos (p=1) dispondrá de 2 escobillas.
• Número de Delgas (D): El número de delgas es igual al número de secciones inducidas totales (S). La relación es: S = B · U (Número de Bobinas × Número de Secciones Inducidas por Bobina). Por lo tanto, D = S = B · U.

Esquemas de los Devanados

• Esquema desarrollado en plano
• Esquema frontal o circular
• Esquema de representación simplificada