Máquinas de Corriente Alterna: Tipos, Componentes y Cálculo de Bobinados Concéntricos

Máquinas de Corriente Alterna y sus Bobinados

Constitución de una Máquina de Corriente Alterna: Alternador

Un alternador es un generador destinado a producir una diferencia de potencial, o tensión, y corriente alterna.

Consta de:

• Rotor: Parte móvil de la máquina. Está formado por una armadura ferromagnética en la que se aloja el circuito inductor. Este circuito está formado por un arrollamiento alimentado con corriente continua que se mueve a velocidad constante en el inducido.
• Estátor: Parte fija de la máquina. Está formado por chapas troqueladas y apiladas que forman ranuras. En su interior se aloja el circuito inducido, unidos entre sí a efecto de formar arrollamientos monofásicos o trifásicos.

La frecuencia (f) se calcula con la siguiente fórmula:

f = (p x N) / 60

Donde:

• p = número de pares de polos
• N = revoluciones por minuto (r.p.m.)
• f = frecuencia en Hertz (Hz)

Colector de Anillos

Formado por dos anillos sobre los que frotan las escobillas, por donde se suministra la corriente continua de excitación al bobinado inductor.

Motores

Se componen de dos partes principales: estátor y rotor.

• Estátor: Consiste en una carcasa de fundición y un núcleo formado por chapas magnéticas troqueladas y apiladas, formando ranuras en las que se alojan las bobinas que forman el circuito inductor.
• Rotor: Está formado por un núcleo de chapas magnéticas ajustado a presión sobre el eje. El circuito inducido puede ser del tipo de jaula de ardilla.

Todos los bobinados de corriente alterna han de cumplir dos condiciones fundamentales: serán en tambor y abiertos.

• Devanados en tambor: Son aquellos que llevan sus dos haces activos en la periferia de la armadura y en ranuras que estén bajo polos de distinto nombre para que sus efectos se sumen.
• Devanados abiertos: Son aquellos en los que las bobinas de cada fase van unidas entre sí, pero dejan libre el principio de la primera y el final de la última, extremos estos que irán conectados a la placa de bornas.

Clasificación de los Bobinados

En función del número de fases

• Monofásicos: Alimentados por una fase, tendrán una entrada y una salida.
• Bifásicos: Llevan dos grupos de bobinas separadas 90º eléctricos y se alimentan por dos fases.
• Trifásicos: Tienen tres grupos de bobinas separadas 120º eléctricos y se alimentan por tres fases.

Atendiendo a la amplitud de la bobina

• Acortados: Cuando la amplitud (ranuras que quedan libres en el interior de los haces activos de una bobina) es menor que el paso polar (la distancia entre los ejes de polos consecutivos).
• Diametrales: Las bobinas tienen una amplitud igual al paso polar.
• Alargados: Cuando la amplitud de la bobina es mayor que el paso polar.

Según la distribución de las bobinas

• Concéntricos: Son aquellos que están formados por bobinas de distinta amplitud, de forma que cada una rodea a la siguiente.
• Excéntricos: Cuando están formados por bobinas iguales, desplazadas una respecto a otra en uno u otro sentido.
• Separados: No tienen ranuras comunes.

Teniendo en cuenta el avance de la corriente

• Imbricados: Cuando la corriente avanza o retrocede en sentido espiral.
• Ondulados: El sentido de avance o retroceso tiene forma de onda.

En función del número de grupos por fase

• Por polos: Cuando el número de grupos por fase es igual al número de polos de la máquina. Principio con principio (p, p), final con final (f, f). (G = 2p)
• Por polos consecuentes: Cuando el número de grupos por fase es la mitad que el número de polos de la máquina y también es igual al número de pares de polos. (G = p). Sus grupos de bobinas se conectarán: final con principio (f, p) y principio con final (p, f).

Número de haces activos por ranura

• De una capa: Cuando en cada ranura solo se aloja un haz activo y el número de bobinas del devanado es la mitad del número de ranuras. (B = K/2)
• De dos capas: Cuando en cada ranura se alojan dos haces activos correspondientes a bobinas distintas, y el número de bobinas es igual al número de ranuras de la máquina. (B = K)

Cálculo de los Bobinados Concéntricos Trifásicos

Para calcular un bobinado concéntrico se han de considerar los siguientes puntos:

1. Datos necesarios:
   • Número de ranuras (K)
   • Número de polos (2p)
   • Número de fases (q)
   • ¿Por polos o polos consecuentes?
   • Número de bobinas (B = K/2). Esta clase de bobinados solo se hacen de una capa.
2. Posibilidad de ejecución:
   • Solo será posible la ejecución del bobinado cuando el número de ranuras por polo y fase (K_pq = K / (2pq)) sea un número entero.
3. Número de grupos del bobinado.
4. Número de bobinas por grupo.
5. Número de ranuras por polo y fase.
6. Amplitud de grupo.
7. Paso de principios.
8. Tabla de principios.