Devanados

Los Devanados constituyen los conductores eléctricos o bobinas que se colocan en el rotor y estator de la máquina en ciertas ranuras dispuestas para tales fines, constituyendo el circuito eléctrico de la máquina.

Tipos de devanados

• Devanados abiertos (Υ) constituye un devanado de tipo abierto aquel que se compone por tres devanados separados entre sí a 120º eléctricos y conectados en forma de estrella.

• Devanados cerrados (Δ) Son los devanados cuyas bobinas se conectan en delta.

Los devanados se clasifican por las siguientes condiciones:

1. Por el numero de fases (monofásico, trifásico, etc).
2. Por el numero de circuitos en paralelo por fase.
3. Conexiones entre fases ( Y, Δ  , Zigzag, etc).
4. Numero de capas de bobinas por ranuras.
5. Paso de la bobina ( paso completo, paso fraccionado, etc).
6. Disposición de las conexiones finales (espiral, imbrico, ondulado, etc).

Formas mas usadas de devanados monofásicos y de media bobina

• En forma de espiral o concentrica

• En forma imbrica

• En forma ondulada

Devanado de media bobina

Devanado imbrico de media bobina monofásico de dos ranuras por polo-fase.

El devanado de media bobina es cuando se coloca media bobina por ranura, es decir, un lado de bobina por ranura. Este devanado se utiliza para pequeños motores de inducción, tanto para el estator como para el rotor.

Devanado de bobina completa

Devanado imbrico de bobina completa concentrado de dos capas y monofásico colocándose una ranura por polo-fase.

Comparación entre capa sencilla y capa doble.

El devanado de bobina completa es aquel en el cual se coloca una bobina por ranura.

Devanado de media bobina Trifásico - abierto (Y)

Devanado de media bobina trifásico abierto de forma ondulada.

Devanado de paso completo o diametral se le denomina a aquellos devanados cuyas bobinas abarcan 180º eléctricos, es decir, van desde el centro de un polo determinado hasta el centro de otro polo de polaridad opuesta, aunque físicamente se encuentren uno al lado del otro.

Devanado de paso completo.

Devanado de paso fraccionado o de cuerdas es aquel cuya bobina abarca menos de 180º eléctricos.

Características de devanados de paso fraccionado

1. La forma de la onda que se obtiene para la fuerza electromotriz inducida se aproxima mas a la sinusoide en comparación a la de paso completo.
2. Debido a que las conexiones finales resultan mas cortas usan menos cobre y resultan mas rígidas, razón por la cual se utilizan en turbo-generadores de dos polos de altas velocidades y de polos interiores.
3. Hace posible el uso de ranuras que no resultan en múltiplos exactos del numero de polos, con esto se logra suprimir pulsaciones de flujo a medida que las ranuras se mueven con relación a los polos.

Ranuras enteras

Tienen por condición que el numero de ranuras por polos es un numero exacto, es decir, el numero de ranuras es un múltiplo del numero de polos.

Ranuras fraccionadas

Suceden cuando el numero de ranuras no es un múltiplo del numero de polos, aunque debe ser un múltiplo del numero de fases, utilizándose con frecuencia en los devanados de una a dos capas (el de dos capas es el de mas usos).

Ecuaciones para Cálculo y diseño del numero de ranuras por polos y fases

y → paso de la bobina

a → distribución polar

$$ q = \frac {z} {2*P*m} $$

q → numero de ranuras por polos y fases

z → numero de ranuras

m → numero de fases

P → Pares de polos

Ojo: En bobinas de paso entero

y = a

Diferentes tipos de ranuras

Las ranuras constituyen en aquellos espacios estampados en las chapas de acero donde se colocan los conductores de los devanados armados en paquetes y formando bobinas, dependiendo de la potencia y de la tensión de la máquina.

Estas ranuras se construyen de las siguientes formas:

• Ranuras Abiertas

Se utilizan para máquinas generalmente de alto voltaje destinadas para máquinas sincrónicas de gran potencia o potencia media como también en maquinas asincrónicas y las bobinas previamente moldeadas se aíslan totalmente en forma acabada y se colocan en las ranuras.

• Ranuras Semi-Abiertas

Se utilizan generalmente en máquinas sincrónicas de potencia media y bajo voltaje.

• Ranuras Semi-Cerradas

Se utilizan para máquinas de media potencia y potencia pequeña con bajo voltaje.

En cuanto a las ranuras cerradas tienen poco uso precisamente por la dificultad que tiene la colocación de sus devanados.

Aislamientos de los devanados

Los métodos que se utilizan son los siguientes:

• Se le aplica un aislamiento continuo a las bobinas generalmente con un material de cinta de mica luego se somete a un secado en vacío impregnando bajo presión resinas aislantes en calderas especiales para estos fines.
• Un aislamiento continuo de la bobina con un material de tela barnizada se le somete luego a secar y impregnan de barnices aislantes.
• Telas barnizadas para las capas interiores y cinta de mica para capas exteriores.
• Se utiliza también un aislamiento aplicado de forma continua con un material de cinta impregnada en vidrio.

Como regla general se sigue lo siguiente:

Si la tensión es baja y la potencia pequeña, como aislamiento de las espiras se utiliza el propio aislamiento del conductor, que consiste en una capa de esmalte y una capa de algodón. Para tensión media y potencias mayores este conductor se aisla con capa doble de algodón o con aislamientos a base de asbestos.

Características de un buen aislamiento

1. Rigidez dieléctrica
2. Resistencia al calor
3. Buena conductividad térmica
4. Resistencia mecánica
5. Impermeabilidad
6. Oleo-resistencia (resistencia al aceite)

Cada día se desarrollan nuevos productos precisamente por la investigación de los fabricantes y con la intención de elevar la calidad de estos aislamientos.

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