Arrollamientos de maquinas electricas

ARROLLAMIENTOS
Norberto A. Lemozy
1 INTRODUCCIÓN La teoría clásica de las máquinas eléctricas está basada en el estudio de las interacciones entre fuerzas magnetomotrices, éstas son las dan lugar al campo magnético dentro de la máquina, a las tensiones inducidas, y a la denominada cupla electromagnética en las máquinas rotativas. Esas fuerzas magnetomotrices están producidas por las corrientesque circulan por los distintos arrollamientos. En este capítulo se hará una descripción de los distintos tipos de arrollamientos utilizados en las máquinas eléctricas, haciendo especial hincapié en los denominados distribuidos, que son los más difíciles de concebir. 2 FORMAS CONSTRUCTIVAS Y TIPOS DE ARROLLAMIENTOS En las máquinas eléctricas rotativas se encuentran dos formas constructivas básicas:las cilíndricas y con polos salientes. Estas se pueden encontrar en el estator, en el rotor o en ambos, lo que da lugar a cuatro posibilidades constructivas, que se muestran en la figura 1.

a

b

c

d

Fig. 1. Combinación de formas constructivas. Los usos más frecuentes de las distintas combinaciones son: a) Estator y rotor cilíndricos: es la combinación característica de los motoresasincrónicos y de las máquinas sincrónicas de alta velocidad. b) Estator cilíndrico y rotor con polos saliente es característico de las máquinas sincrónicas de baja velocidad. c) Estator con polos salientes y rotor cilíndrico es característico de las máquinas de corriente continua y de algunas máquinas sincrónicas de poca potencia. d) Estator y rotor con polos salientes se emplea en máquinasespeciales, por ejemplo en los motores por pasos. 2.2 Formas cilíndricas En las formas cilíndricas de las máquinas se colocan arrollamientos distribuidos, estos arrollamientos están formados por bobinas ubicadas en toda o parte de esa superficie cilíndrica.

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Para fijar las bobinas éstas se colocan en ranuras realizadas en la superficie o muy cerca de ella. En general esas bobinas se encuentranrecorridas por corriente alterna y cumplen la función de inducido, (lugar donde se inducen tensiones). Como en esas formas cilíndricas el flujo es alterno, las mismas deben ser laminadas y con chapas finas, para disminuir las pérdidas por corrientes parásitas y permitir la rápida variación del flujo. En la figura 2 se muestra una máquina de corriente continua de dos polos donde se pueden apreciarel arrollamiento rotórico del tipo distribuido, que cumple la función de inducido. 2.1 Polos salientes En los polos salientes de las máquinas se colocan arrollamientos concentrados que son bobinas ubicadas alrededor de los polos. Esos arrollamientos concentrados generalmente se encuentran recorridos por corriente continua y cumplen la función de excitación. Los ejemplos característicos son lasmáquinas de corriente continua y las sincrónicas de baja velocidad. Como el flujo en esos polos salientes es constante, o varía lentamente, se los puede construir macizos, pero muchas veces se los hace laminados, con chapas relativamente gruesas, para facilitar su construcción, ya que es más fácil estampar chapas con la forma adecuada y luego apilarlas que mecanizar un bloque de acero. En la mismamáquina de corriente continua de la figura 2 se pueden apreciar polos salientes con arrollamientos concentrados en el estator los que cumplen la función de excitación.

Polo saliente con arrollamiento concentrado

Inducido cilíndrico con arrollamiento distribuido

Fig. 2. Máquina de corriente continua. Estos arrollamientos concentrados se fabrican sobre moldes y luego de aislarlosconvenientemente, se colocan en los polos de la máquina. Si los conductores no tienen suficiente sección como para mantener la forma de la bobina, se utilizan carretes de soporte de material aislante.

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3 ARROLLAMIENTOS DISTRIBUIDOS 3.1 Tipos de arrollamiento Así como los arrollamientos concentrados son simples bobinas, fáciles de concebir, los arrollamientos distribuidos son mucho más complejos ya...