Enrollado del rotor del alternador
El devanado del armadura en un alternador puede ser de tipo cerrado o abierto. El devanado cerrado forma una conexión estrella en el devanado del armadura del alternador.
Existen algunas propiedades comunes del devanado del armadura.
La primera y más importante propiedad del devanado del armadura es que los dos lados de cualquier bobina deben estar bajo dos polos adyacentes. Esto significa que la extensión de la bobina = el paso del polo.
El devanado puede ser de una capa o de dos capas.
El devanado se dispone en diferentes ranuras del armadura de tal manera que debe producir una fuerza electromotriz sinusoidal.
Tipos de Devanado del Armadura del Alternador
Existen diferentes tipos de devanado del armadura utilizados en el alternador. Los devanados se pueden clasificar como
Devanado de armadura monofásico y polifásico.
Devanado concentrado y distribuido.
Devanado de media bobina y de toda la bobina.
Devanado de una capa y de dos capas.
Devanado en anillo, en onda y en espiral o concéntrico, y
Devanado de bobina de paso completo y de paso fraccionario.
Además de estos, el devanado del armadura del alternador también puede ser de ranura integral y de ranura fraccionaria.
Devanado Monofásico del Armadura
El devanado monofásico del armadura puede ser de tipo concentrado o distribuido.
Devanado Concentrado del Armadura
El devanado concentrado se utiliza cuando el número de ranuras en el armadura es igual al número de polos en la máquina. Este devanado del armadura del alternador proporciona la máxima salida de voltaje, pero no exactamente sinusoidal.
El devanado monofásico más simple se muestra a continuación en la figura-1. Aquí, el número de polos = el número de ranuras = el número de lados de la bobina. Aquí, un lado de la bobina está dentro de una ranura bajo un polo y el otro lado de la bobina está dentro de otra ranura bajo el siguiente polo. La fuerza electromotriz inducida en un lado de la bobina se suma a la de la bobina adyacente.
Este arreglo del devanado del armadura en un alternador se conoce como devanado en onda esquelético. Según la fig-1, el lado de la bobina-1 bajo el polo N está conectado al lado de la bobina-2 bajo el polo S en la parte trasera y al lado de la bobina-3 en la parte frontal, y así sucesivamente.
La dirección de la fuerza electromotriz inducida en el lado de la bobina-1 es hacia arriba y la fuerza electromotriz inducida en el lado de la bobina-2 es hacia abajo. Nuevamente, como el lado de la bobina-3 está bajo el polo N, tendrá una fuerza electromotriz en la dirección ascendente y así sucesivamente. Por lo tanto, la fuerza electromotriz total es la suma de las fuerzas electromotrices de todos los lados de la bobina. Esta forma de devanado del armadura es bastante simple, pero rara vez se usa ya que requiere un considerable espacio para las conexiones finales de cada lado de la bobina o conductor. Podemos superar este problema, en cierta medida, utilizando bobinas de varias vueltas. Utilizamos el devanado de media bobina de varias vueltas para obtener una mayor fuerza electromotriz. Dado que las bobinas cubren solo la mitad del perímetro del armadura, nos referimos a este devanado como devanado de media bobina o hemitrópico. La figura – 2 muestra esto. Si distribuimos todas las bobinas sobre todo el perímetro del armadura, entonces el devanado del armadura se refiere como devanado de toda la bobina.
La figura 3 muestra un devanado de dos capas, donde colocamos un lado de cada bobina en la parte superior de la ranura del armadura y el otro lado en la parte inferior de la ranura. (Representado por líneas punteadas).
Devanado Distribuido del Armadura del Alternador
Para obtener una onda de fuerza electromotriz sinusoidal suave, los conductores se colocan en varias ranuras bajo un solo polo. Este devanado del armadura se conoce como devanado distribuido. Aunque el devanado distribuido del armadura en el alternador reduce la fuerza electromotriz, aún es muy útil debido a las siguientes razones.
También reduce la fuerza electromotriz armónica y, por lo tanto, mejora la forma de onda.
También disminuye la reacción del armadura.
La distribución uniforme de los conductores ayuda a una mejor refrigeración.
El núcleo se utiliza completamente ya que los conductores están distribuidos en las ranuras del perímetro del armadura.
Devanado en Anillo del Alternador
Se muestra a continuación el devanado en anillo de paso completo de 4 polos, 12 ranuras, 12 conductores (un conductor por ranura) del alternador.
El paso posterior del devanado es igual al número de conductores por polo, es decir, = 3 y el paso anterior es igual al paso posterior menos uno. El devanado se completa por par de polos y luego se conecta en serie como se muestra en la figura – 4 a continuación.
Devanado en Onda del Alternador
Se muestra a continuación el devanado en onda de la misma máquina, es decir, cuatro polos, 12 ranuras, 12 conductores en la figura-e a continuación. Aquí, el paso posterior y el paso anterior son iguales a algunos conductores por polo.
Devanado Concéntrico o en Espiral
Este devanado para la misma máquina, es decir, cuatro polos, 12 ranuras, 12 conductores del alternador se muestra en la figura-f a continuación. En este devanado, las bobinas tienen diferentes pasos. El paso exterior de la bobina es 5, el paso medio es 3 y el paso interior es 1.
Devanado Polifásico del Armadura del Alternador
Antes de discutir el devanado polifásico del armadura del alternador, debemos revisar algunos de los términos relacionados para una mejor comprensión.
Grupo de Bobinas
Es el producto del número de fases y el número de polos en una máquina rotativa.
Grupo de bobinas = número de polos × número de fases.
Devanado Equilibrado
Si bajo cada cara del polo hay un número igual de bobinas de diferentes fases, entonces el devanado se considera equilibrado. En el devanado equilibrado, el grupo de bobinas debe ser un número par.
Devanado Desequilibrado
Si el número de bobinas por grupo de bobinas no es un número entero, el devanado se conoce como desequilibrado. En tal caso, cada cara del polo contiene un número desigual de bobinas de diferentes fases. En un alternador bifásico, se colocan dos devanados monofásicos en el armadura separados 90 grados eléctricos entre sí.
En el caso de un alternador trifásico, se colocan tres devanados monofásicos en el armadura, separados 60 grados (eléctricos) entre sí.
La figura a continuación representa un devanado esquelético bifásico de 4 polos, dos ranuras por polo. La diferencia de fase eléctrica entre ranuras adyacentes = 180/2 = 90 grados eléctricos).
Los puntos a y b son el punto de inicio del primer y segundo devanado de fase del alternador bifásico. a' y b' son los puntos finales del primer y segundo devanado de fase del alternador bifásico, respectivamente. La figura a continuación representa un devanado esquelético trifásico de 4 polos, tres ranuras por polo. La diferencia de fase eléctrica entre ranuras adyacentes es 180/3 = 60 grados (eléctricos). a, b y c son los puntos de inicio de las fases Roja, Amarilla y Azul, y a', b' y c' son los puntos finales de las mismas fases Roja, Amarilla y Azul del devanado trifásico.
Supongamos que el devanado de la fase roja comienza en la ranura número 1 y termina sobre la ranura número 10. Entonces, el devanado amarillo o el segundo devanado comienza en la ranura número 2 y termina sobre la ranura número 11. El tercer devanado o devanado azul comienza en la ranura número 3 y termina en la ranura número 12. La diferencia de fase de las fuerzas electromotrices inducidas, en el devanado de la fase roja y amarilla, amarilla y azul, y azul y roja, respectivamente, es de 60 grados, 60 grados y 240 grados (eléctricos, respectivamente). Dado que en un sistema trifásico, la diferencia de fase entre las fases roja, amarilla y azul es de 120 grados (eléctricos). Esto se puede lograr invirtiendo el devanado de la fase amarilla (segundo devanado) como se muestra en la figura anterior.
