Diseño de Maquinas r1_a
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7/26/2019 Diseo de Maquinas r1_a
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DISEO DEMQUINAS
DE C.D.
Diseo de Mquinas Elctricas
DISEO DE MQUINAS ELCTRICAS
Ing. Carlos J. Mendoza Auris
UNIDAD II:
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MQUINAS DE C.D.
Las mquinas de corriente continua transforman laenerga mecnica en energa elctrica de corrientecontinua viceversa, se les denomina generadores omotores.
Estn esencialmente constituidas por una parte fija, queproduce el flujo de induccin, llamada inductor y otraparte giratoria, que contiene el arrollamiento en el culse produce la f.e.m. inducida, llamada inducido oarmadura.
CARACTERISTICAS CONSTRUCTIVAS
Es necesario aplicar corriente continua en el inducido(bobinado situado en el rotor) y en el inductor(bobinado o imn situado en el estator).
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CLASIFICACIONES Y ESTANDARIZACIONES
DATOS DE PLACA
MOTOR
FRAME
HP
RPM
365 AT
15
GENERATOR
ARM. AMPS
1750
255
ARM. VOLTS 240
WINDING
INS.
FLD. OHMS
SHUNT
A
FLD. VOLTS
75,6
300
FLD. AMPS 3,2
DC MACHINE
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ARMAZN O CARCASA
La designacin del tamao del armazn es paraidentificar las dimensiones del motor.
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0PCIONES DE POTENCIA EN HP NEMA
1 1,5 2 3 5
7,5 10 15 20 25
30 40 50 60 75
100 125 150 200 250
300 350 400 450 500
600 700 800 1 000 1 250
1 500 1 750 2 000
POTENCIA NOMINAL
Son empleados en motores cd en el rango de 5 a 800 hp.
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DIMENSIONAMIENTO DE MOTORES DE C.D.
Haciendo (D
= P), vase en tabla (DimensionesNEMA para armazones).
El torque desarrollado:
v segn el tipo de refrigeracin, vase en tabla.
T =5250
P
0.97n[ ]
Los tipos de refrigeracin son los siguientes:
- enfriamiento por aire forzado- enfriamiento autoventilado- enfriamiento totalmente cerrado
Es la magnitud de la fuerza de rotacin ejercida por elcigeal y varia segn la velocidad a carga nominal.
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El dimetro de la armadura (d)
,d ,
DISEO DE LA ARMADURA
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DISEO DE LA ARMADURA
El paso de las ranuras de la armadura ()
=
Se considera: ,
El numero de ranuras de la armadura (N) =
Se considera: ,NN , N
La longitud de apilamiento de la armadura (a)
=
T
-
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El numero de elementos (nc)
=
-
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Tensin promedio entre delgas adyacentes (ecav
)
=
20 []
El nmero total de conductores por devanado de armadura (Z)
=
-
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Constantes de tensin y de torque
Constantes de tensin
Constantes de torque
=
[
. ]
=
, [
.
. ]
= Nmero de circuitos paralelos del devanadode la armadura
= para devanados imbricados = para devanados ondulados Considerar el devanado tipo simplex.
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Para mquinas enfriadas por aire, la densidadpermisible de corriente estn en el rango:
El flujo nominal por polo
12
5200 [A/
]
La corriente nominal por polo
I = 746P
[]
La seccin transversal del conductor
s
=
I
=T
K[ ]
-
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DISEO DE RANURAS
El ancho dela ranura (bs)
La profundidad de la ranura (ds)
13
0,4
0,5
2
4
-
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VERIFICACIN DE LA DENSIDAD DE FLUJO
< 170 klineas /
2,6 T)
Para un buen diseo:
Antes del diseo del conmutador, debe verificarse:
Donde:
Densidad crtica del flujo en la raz del diente.
=
=()
-
: =0,65 a 0,70 in
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DISEO DEL CONMUTADOR
Delga
Cilindro de barras
conductoras
Escobilla
cd
bw
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DISEO DEL CONMUTADOR
El dimetro superficial del conmutador ser:
=
El numero de barras (delgas) del conmutador (Kc)
Es un cilindro adherido al eje del inducido donde vaconectado el bobinado del inducido por medio de unaspletinas de cobre aisladas entre ellas por una capa demica.
En las delgas se conectan los principios y finales de cada
espira del bobinado inducido.
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DIMENSIONES DE LA ESCOBILLA
El ancho de una sola escobilla
El espesor de una sola
escobilla
La escobilla es una pieza que permite establecercontacto elctrico deslizante entre una parte fija y otramvil.
bW
bt
2 in
+
)
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(nb) : El nmero total de escobillas por conjunto (porcada juego de porta escobillas)
Las escobillas electrolticas exhiben una densidad decorriente:
DIMENSIONES DE LA ESCOBILLA
=
=
-
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Diseo de Mquinas Elctricas
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CARACTERIZACIN DEL DEVANADO DE ARMADURA
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DIMENSIONES DEL DEVANADO DE ARMADURA
0,125 0, 250
0, 50 1, 00
a in
a in
e
e
s
b
e s
e e s
c s
c p c
g d
d s b
d d N
N N
1
:
tan
2
sen
si
e
c
e e e
c
e e
d
OH b f g
OH b g
-
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DISEO DE POLOS DE CAMPOSe considera dos aspectos:
La longitud del entrehierroEl espesor del armazn
La longitud del entrehierro ()
0,0335 d
La longitud del entrehierro aumenta con el dimetrode armadura.
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DISEO DE POLOS DE CAMPO
Seccin del armazn
Espesor del armazn
, 1,2
200 000
f f f
PR
f
f a
A W t
FFA
W OHl
200 000
f PR
f
f a
A FFt
W OHl
Considerar:
-
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DISEO DE POLOS DE CAMPO
Seccin transversal del polo de campo
-
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Altura del polo de campo
1
2 2
2
pc f f h D t d
Longitud del vstago del polo
0,9sk pchl
Longitud de la zapata del polo0,1sh pchl
Longitud del devanado de campo
110 000 PRSK
a
FFW
FAl
Considerar:
, ,
-
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CARACTERSTICAS CONSTRUCTIVAS DE
LOS DEVANADOS DE ARMADURA
Un devanado de armadura, es un conjunto de
bobinas conectadas a los segmentos o delgas
del colector.Los problemas prcticos que se presentan en la
realizacin de un devanado de armadura son:
- La forma de conexin de los conductores
entre s.- La forma de conectar las puntas de los
bobinados a las delgas del colector.
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TIPOS DE DEVANADOS DE ARMADURALos devanados de armadura ms utilizados en
mquinas de corriente continua son:a) DEVANADO TIPO IMBRICADO
En este tipo de devanado sus dos extremos estn
conectados a 2 delgas adyacentes.
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CONEXIONES SIMTRICAS Y ASIMTRICAS
Si las puntas de una bobina se conectan a delgas
alineadas con el eje de simetra, tal conexin sedenominas imtrica.
Si se conectan a segmentos no alineados con dicho
eje, la conexin se denominaas imtrica
SIMETRICA
EJE DE SIMETRIA
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Si el extremo final de la bobina se conecta a la
delga siguiente se tiene un devanado imbricadoprogresivo .
I F
Sistema Progresivo
Avance de bobina
Si el extremo final se conecta a la delga anterior se
tiene un devanadoregresivo.
CONEXIONES PROGRESIVA Y REGRESIVA
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DESCRIPCINDEVANADO TIPO IMBRICADO
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Paso total o resultante
Ancho de seccin paso de bobina
Paso de conexin
Paso de escobillas
=
=
= y
=
= Paso de colector
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DEVANADO TIPO IMBRICADO SIMPLEDE UN SOLO ELEMENTO
Se ejecuta cuando el numero de ranuras esigual al numero de delgas.
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DEVANADO TIPO IMBRICADO SIMPLEDE DOS ELEMENTOS
Se ejecuta cuando el numero de ranuras esigual a la mitad del numero de delgas.
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b) DEVANADO TIPO ONDULADO
En este tipo de devanado sus dos extremos estn
conectados a delgas distantes.
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1 13 25
X X
DEVANADO ONDULADO REGRESIVO
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BOBINAS MUERTAS
Debe emplearse elementos muertos en todos losdevanados de armadura cuyas relaciones delgas/ranuras
no sean enteros.
Este elemento muerto queda aislado sin conectarse a
delga alguna.
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DESCRIPCINDEVANADO TIPO ONDULADO
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Paso de colector
Ancho de bobina
Paso de conexin
=
/ =
=
=
Paso total o resultante
= +
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Diseo de Mquinas Elctricas
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UNCPFIEE - 2015ING. CARLOS J. MENDOZA AURIS