ML 244

Bobinado Estatórico de la Máquina de Inducción o Asíncrona Trifásica

Gregorio Aguilar Robles

9 de setiembre de 2011

Motor Desmontado

Definiciones

Espira.- Es una vuelta de un conductor o de varios conductores:

Espira de un solo conductor Espira de tres conductores

Definiciones

Bobina.- Es un conjunto de varias espiras.

Bobina de dos espiras de un solo conductor.

Bobina de dos espiras detres conductores.

Definiciones

Bobina Bobinadora

Definiciones

Paso Completo (YC).- Corresponde al paso de un polo y se define de la siguiente manera:

Donde:

S1 = Número de ranuras del estator.P = Número de polos del motor.

Paso de Bobina

P

SYC

1=

Definiciones

Paso Óptimo (Y).- Corresponde a una fracción del paso completo y se define de la siguiente manera:

Donde el factor 5/6 corresponde a la fracción que permite reducir los efectos del 5° y 7° armónico.

Paso de Bobina

CYY65=

Bobinado Imbricado

Es el bobinado más utilizado en los estatores de las máquinas asíncronas o de inducción trifásicas.

Bobinado de una capa.- Es el bobinado imbricado en el cual el número de bobinas es igual a la mitad del número de ranuras del estator.

Bobinado de doble capa.- Es el bobinado imbricado en el cual el número de bobinas es igual al número de ranuras del estator. Es el que se usa en los motores de inducción o asíncronos trifásicos.

Características del Bobinado Imbricado de Doble Capa

Número de Bobinas = S1

Número total de grupos de bobinas = m x P

Número de bobinas / grupo-fase = q

pm

Sq

.1=

Donde, m = Número de fases del motor.

Problema de AplicaciónSe tiene un motor de inducción trifásico de dos polos, cuyo estator es de 24 ranuras. Para este estator realizar el diagrama panorámico de su bobinado imbricado.

SoluciónDe los datos del problema, se tiene que:

S1 = 24 ranurasP = 2 polosm = 3 fases

Asimismo, determinamos que:

Número total de grupos de bobinas = m x P = 3 x 2 = 6 gruposNúmero de bobinas / grupo-fase = q = 4

pm

Sq

.1=

2324x

q = bobinasq 4=

Problema de Aplicación

Continuación de la solución:

pm

Sq

.1=

2324x

q = fasegrupobobinasq −= /4Si:

Entonces, el grupo de bobinas tiene la siguiente forma:

Problema de Aplicación

Continuación de la solución:Para efectos de simplificar la representación del grupo de bobinas, se tendrá que:

a b

a b

"q" Bobinas

Problema de Aplicación

Continuación de la solución:

Paso Completo = YC

p

SYC

1=224=CY ranurasYC 12=

Paso Óptimo = Y

CYY65= 12

65xY = ranurasY 10=

Si, Y = 10 ranuras Paso es: 1-11

Problema de Aplicación

Continuación de la solución:

Paso de Grupo = δ

p

S1=δ224=δ ranuras12=δ

Paso de Fase = ε

)2/(1

PmxS=ε

)2/2(3

24

x=ε ranuras8=ε

Problema de Aplicación

Continuación de la solución:

El número total de grupos de bobina será:

Fase R

Fase S

Fase T

"q" Bobinas "q" Bobinas

"q" Bobinas "q" Bobinas

"q" Bobinas "q" Bobinas

Problema de AplicaciónContinuación de la solución:

Representación del número de polos del motor, materia del problema:

Fase R

Fase S

Fase T

Problema de AplicaciónContinuación de la solución:

Representación del número de grupos y polos del motor, para la fase “R”:

Fase R

El número de grupos/fase es igual a 2, ya que P = 2 polos.

Problema de Aplicación

Continuación de la solución:

Numeración de los terminales de los grupos de bobina de la fase “R”:

Fase R

1 4'

Número inicial

q = 4 (agregándole ') Posición similar (4') + δ

Número inicial + δ

q = 4 bobinas q = 4 bobinas

13 16'

El número inicial siempre es “1”

Problema de Aplicación

Continuación de la solución:

Conexión de los terminales de los grupos de bobina de la fase “R”:

Fase R

1 4'

Entrada de la corriente Salida de la corriente

"q" Bobinas "q" Bobinas

16'13

Problema de Aplicación

Continuación de la solución:Físicamente, la conexión de los grupos en la fase “R”, será de la siguiente manera:

2 1'3 2'

4 3'

1 4'

13'

1615

14

16'

13

15'14'

Estator de 24 ranuras

Estator de 24 Ranuras

Disposición Horizontal

Estator de 24 Ranuras en Disposición HorizontalMostrado en Forma Simplificada

Estator de 24 Ranuras en Disposición Horizontal Mostrando la Numeración de los Conductores en el Fondo de las Ranuras

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 en Disposición Horizontal Mostrando el Inicio de la Numeración de los Conductores en la Parte Superior de

las Ranuras

1' 2' 3' 4' 5'

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Paso: 1 - 11

Estator de 24 Ranuras En Disposición Horizontal Mostrando la Numeración de los Conductores en el Fondo y en la Parte Superior

de las Ranuras

15' 16' 17' 18' 19' 20' 21' 22' 23' 24' 1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9' 10' 11' 12' 13' 14'

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Paso: 1 - 11

15' 16' 17' 18' 19' 20' 21' 22' 23' 24' 1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9' 10' 11' 12' 13' 14'

X X X X1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Salida

Entrada

Bobinado del Primer Grupo de Bobinas de la Fase “R”

1'2 2'

3 3'4

1 4'

1 4'

"q" Bobinas

Bobinado del Segundo Grupo de Bobinasde la Fase “R”

a b a b

15' 16' 17' 18' 19' 20' 21' 22' 23' 24' 1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9' 10' 11' 12' 13' 14'

X X X X

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Entrada Salida

"q" Bobinas

16' 13

1316'

1615'14'

13'15

14

Bobinado de los Dos Grupos de Bobinasde la Fase “R”

Fase R

1 4'

Entrada de la corriente Salida de la corriente

"q" Bobinas "q" Bobinas

16'13 2 1'3 2'

4 3'

1 4'

13'

1615

14

16'

13

15'14'

a b a b

15' 16' 17' 18' 19' 20' 21' 22' 23' 24' 1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9' 10' 11' 12' 13' 14'

X X X X X X X X1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Entrada Salida

Bobinado de la Fase “R”, sin Considerar el Recorrido de los Conductores de la Parte Inferior del Bobinado.

a b a b

15' 16' 17' 18' 19' 20' 21' 22' 23' 24' 1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9' 10' 11' 12' 13' 14'

X X X X X X X X1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Entrada Salida

15' 16' 17' 18' 19' 20' 21' 22' 23' 24' 1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9' 10' 11' 12' 13' 14'

X X X X X X X X1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

6I

5I

4I

3I

2I

I

0

-I

-2I

Bobinado de la Fase “R”, sin Considerar el Recorrido de los Conductores

Problema de Aplicación

Continuación de la solución:

Numeración de los terminales de los grupos de bobina de la fase “S”:

El número inicial de la fase “R” es “1”

Fase S

9 12'

Inicio de "R" + ε(1 + 8 = 9)

Posición Similar de "R" + ε (agregándole ') Posición similar (12') + δ(4' + 8 = 12') (12' + 12 = 24')

Inicio ( 9 ) + δ(9 + 12 = 21)

q = 4 bobinas q = 4 bobinas

21 24'

Problema de Aplicación

Continuación de la solución:

Conexión de los terminales de los grupos de bobina de la fase “S”:

Fase S

9 12'

Entrada de la corriente Salida de la corriente

"q" Bobinas "q" Bobinas

21 24'

Problema de Aplicación

Continuación de la solución:Físicamente, la conexión de los grupos en la fase “S”, será de la siguiente manera:

9'

9

1011

12 11'10'

24 23'

24'12'

21

22 21'23 22'

Bobinado del Primer Grupo de Bobinas de la Fase “S”

9 12'

"q" Bobinas

9'

9

1011

12 11'10'

12'

15' 16' 17' 18' 19' 20' 21' 22' 23' 24' 1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9' 10' 11' 12' 13' 14'

X X X X1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Salida

Entrada

Bobinado del Segundo Grupo de Bobinas de la Fase “S”

24 23'

24'21

22 21'23 22'

"q" Bobinas

21 24'

d c b ad c b a

15' 16' 17' 18' 19' 20' 21' 22' 23' 24' 1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9' 10' 11' 12' 13' 14'

X X X X

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Entrada Salida

Bobinado de los Dos Grupos de Bobinasde la Fase “S”

d c b ad c b a

15' 16' 17' 18' 19' 20' 21' 22' 23' 24' 1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9' 10' 11' 12' 13' 14'

X X X X X X X X

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Entrada

Salida

Fase S

9 12'

Entrada de la corriente Salida de la corriente

"q" Bobinas "q" Bobinas

21 24'9'

9

1011

12 11'10'

24 23'

24'12'

21

22 21'23 22'

Problema de Aplicación

Continuación de la solución:

Numeración de los terminales de los grupos de bobina de la fase “T”:

Fase T

20'

Inicio de "S" + ε(9 + 8 = 17)

Posición Similar de "S" + ε (agregándole ') Posición similar (12') + δ(12' + 8 = 20') (20' + 12 = 32' - 24 = 8')

Inicio ( 17 ) + δ(17 + 12 = 29 - 24 = 5)

17

q = 4 bobinas q = 4 bobinas

5 8'

Problema de Aplicación

Continuación de la solución:

Conexión de los terminales de los grupos de bobina de la fase “T”:

Fase T

20'

Entrada de la corriente Salida de la corriente

8'17

"q" Bobinas "q" Bobinas

5

Problema de Aplicación

Continuación de la solución:Físicamente, la conexión de los grupos en la fase “T”, será de la siguiente manera:

17

17'1819

20 19'18'

8 7'

8'20'

5

6 5'7 6'

Bobinado del Primer Grupo de Bobinas de la Fase “T”

20'17

q = 4 bobinas

17

17'1819

20 19'18'

20'

h g f eh g f e

15' 16' 17' 18' 19' 20' 21' 22' 23' 24' 1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9' 10' 11' 12' 13' 14'

X X X X1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Entrada

Salida

Bobinado del Segundo Grupo de Bobinas de la Fase “T”

q = 4 bobinas

5 8'8 7'

8'5

6 5'7 6'

15' 16' 17' 18' 19' 20' 21' 22' 23' 24' 1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9' 10' 11' 12' 13' 14'

X X X X

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Salida Entrada

Bobinado de los Dos Grupos de Bobinasde la Fase “T”

Fase S

9 12'

Entrada de la corriente Salida de la corriente

"q" Bobinas "q" Bobinas

21 24'9'

9

1011

12 11'10'

24 23'

24'12'

21

22 21'23 22'

h g f eh g f e

15' 16' 17' 18' 19' 20' 21' 22' 23' 24' 1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9' 10' 11' 12' 13' 14'

X X X X X X X X

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Salida

Entrada

Bobinado de las Tres Fases

15' 16' 17' 18' 19' 20' 21' 22' 23' 24' 1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9' 10' 11' 12' 13' 14'

X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Fase R

Fase S

Fase T

EntradaEntrada

Salida

Entrada

SalidaSalida

Bobinado de las Tres Fases

15' 16' 17' 18' 19' 20' 21' 22' 23' 24' 1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9' 10' 11' 12' 13' 14'

X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Fase R

Fase S

Fase T

Salida Salida Salida

Entrada Entrada Entrada

Conexión de los Grupos en las Tres Fases

Fase R

1 4'

Fase S

9 12'

Fase T

20' ET ST

Conexiòn enDelta

ER SR

ES SS

Conexiòn enEstrella

ER SR

ES SS

ET ST

ET ST8'

ER SR

ES SS

"q" Bobinas "q" Bobinas

17 5

"q" Bobinas "q" Bobinas

21 24'

"q" Bobinas "q" Bobinas

13 16'

¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡ Muchas Gracias ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡