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Factor de bobinado

En ingeniería eléctrica , factor de bobinado k w {\displaystyle k_{w}} proporciona una forma de comparar la efectividad de diferentes diseños de estatores para alternadores . " ...

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En ingeniería eléctrica , factor de bobinadokw{\displaystyle k_{w}}proporciona una forma de comparar la efectividad de diferentes diseños de estatores para alternadores . " El factor de bobinado es un operando para considerar el efecto de la distribución del bobinado y el acordonamiento en la distribución espacial del campo magnético en el entrehierro de las máquinas síncronas y de inducción " [ 1 ] . En consecuencia, se puede estimar el comportamiento de las máquinas síncronas y de inducción . " La producción principal de par o la generación de energía eléctrica se puede relacionar fácilmente con los armónicos espaciales y temporales fundamentales, por lo que el efecto de otros armónicos espaciales y temporales suele ser despreciable. De hecho, los otros armónicos espaciales y temporales pueden contribuir a la pulsación del par, el ruido y las excitaciones de vibración " [ 2 ] además de pérdidas adicionales.

En la mayoría de los alternadores, el estator actúa como la armadura .

Los alternadores prácticos tienen bobinados distribuidos y de paso corto para reducir los armónicos y mantener un par constante. Además, el estator o el rotor pueden estar ligeramente desviados del eje del rotor para reducir la ondulación del par . El bobinado de la armadura de cada fase puede distribuirse en varias ranuras para un número determinado de pares de polos. Dado que las fuerzas electromotrices inducidas en las diferentes ranuras no están en fase, su suma fasorial es menor que su suma numérica. [ 3 ] Este factor de reducción se denomina factor de distribución.kd{\displaystyle k_{d}}. Los otros factores que pueden reducir el factor de bobinado son el factor de pasokpag{\displaystyle k_{p}}y factor de asimetríaks{\displaystyle k_{s}}.

Paso

En el diseño de alternadores, el paso se refiere al ángulo . El eje realiza una rotación completa de 360 ​​grados, lo que se denomina grados mecánicos . Sin embargo, la corriente en un conductor realiza un ciclo completo de 360 ​​grados eléctricos . Los grados eléctricos y los grados mecánicos se relacionan de la siguiente manera:

títulos en electricidad=PAG2⋅títulos de ingeniería mecánica{\displaystyle {\text{grados eléctricos}}={\frac {P}{2}}\cdot {\text{grados mecánicos}}}

dóndePAG{\displaystyle P}es el número de polos [ 4 ] . Nótese que en muchas consideraciones, como el factor de distribución en forma cerrada ,pag{\displaystyle p}se refiere al número de pares de polos, es decir,pag=12⋅PAG{\displaystyle p={\frac {1}{2}}\cdot P}.

Sin importar la cantidad de polos, cada polo siempre abarca exactamente 180 grados eléctricos, y esto se denomina paso polar . El paso de la bobina es el número de grados eléctricos que abarca la bobina. [ 3 ]

Factor de paso corto

Una bobina de paso completo tiene 180 grados eléctricos, lo que significa que abarca todo el poste. Una bobina de paso corto tiene menos de 180 grados eléctricos, lo que significa que no abarca todo el poste. La cantidad de paso corto de la bobina viene dada por la variablea{\displaystyle a}en títulos eléctricos:

a=lanzamiento de la pole−paso de bobina{\displaystyle a={\text{paso polar}}-{\text{paso de bobina}}}y el factor de tono es:

kpag=porque⁡(a2){\displaystyle k_{p}=\cos({\frac {a}{2}})}.

Una bobina de tono corto también se denomina cuerda, en referencia a la cuerda de un círculo. [ 3 ]

Cálculo del factor de bobinado

El factor de bobinado se define por el producto de los factores de distribución y paso. kw=kdkpag{\ Displaystyle k_ {w} = k_ {d} k_ {p}}[ 5 ] [ 1 ] [ 6 ] mientras que el factor de acoplamiento se puede calcular como kw=kdkpagks{\displaystyle k_{w}=k_{d}k_{p}k_{s}}[ 1 ] [ 7 ] [ 8 ]

dónde kd{\displaystyle k_{d}}es el factor de distribución . kpag{\displaystyle k_{p}}es el factor de tono. ks{\displaystyle k_{s}}es el factor de sesgo resultante del sesgo entre el estator y el rotor.

Ejemplo

Para un alternador trifásico de 6 ranuras y 4 polos con bobinado no superpuesto: paso de bobina=2π6=π3(mecha)=2π3(electricidad){\displaystyle {\text{paso de bobina}}={\frac {2\pi }{6}}={\frac {\pi }{3}}({\text{mecánico}})={\frac {2\pi }{3}}({\text{eléctrico}})}lanzamiento de la pole=2π4=π2(mecha)=π(electricidad){\displaystyle {\text{paso polar}}={\frac {2\pi }{4}}={\frac {\pi }{2}}({\text{mecánico}})=\pi ({\text{eléctrico}})}

La mayoría de los motores trifásicos tienen valores de factor de bobinado entre 0,85 y 0,95.

El factor de bobinado (junto con otros factores como la inclinación del bobinado) puede ayudar a mejorar el contenido armónico de la fuerza electromotriz generada por la máquina.

Referencias

  1. 1 2 3 Raziee, SM; Misir, O.; Ponick, B. (6 de junio de 2017). "Enfoque de función de bobinado para el análisis de bobinados". IEEE Transactions on Magnetics . 53 (10): 1– 9. Bibcode : 2017ITM....53A2570R . doi : 10.1109/TMAG.2017.2712570 .
  2. ↑ Raziee, SM (junio de 2026). "Análisis de rendimiento y NVH de máquinas síncronas comparables con bobinados distribuidos de ranura fraccionaria de una y dos capas". IEEE Transactions on Industrial Electronics . 73 (6): 8114– 8124. Bibcode : 2026ITIE...73.8114R . doi : 10.1109/TIE.2025.3613631 .
  3. 1 2 3 Suad Ibrahim Shahl. "Introducción a las máquinas de CA" (PDF) . pág. 7. Consultado el 3 de agosto de 2022 . 
  4. ↑ "Bobinado de armadura" . Circuit Globe. 5 de enero de 2016. Consultado el 29 de julio de 2022 .
  5. ↑ Binder, A. "Verteilte Wicklung - Zahnspulenwicklung" (PDF) . Universidad Técnica de Darmstadt .
  6. ↑ "IEC 411-38-39, Electropedia: factor de bobinado" . Electropedia . Comisión Electrotécnica Internacional (IEC). 1996.
  7. ↑ Müller, G.; Ponick, B. (2009). Teoría eléctrica de las máquinas . Weinheim: Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-40526-8.
  8. ↑ Mustafa Al-Refai (2018). "Generador síncrono" (PDF) . Oficina de Consultoría Eléctrica y de Comunicaciones (ECCO). pág. 20. Consultado el 6 de agosto de 2022 . 
  • Saadat, Hadi. 2004. Análisis de sistemas de potencia . 2ª ed. McGraw Hill. Edición internacional.
  • Rakesh Kumar Jha1; Arvind S. Pande2; Harpreet Singh3 (octubre de 2013). "Diseño y análisis de un alternador síncrono para la reducción de armónicos y temperatura mediante un devanado de paso corto" . Revista Internacional de Tecnología Emergente e Ingeniería Avanzada . 3 (10). CiteSeerX 10.1.1.641.1708 . Archivado del original el 11 de agosto de 2022. Recuperado el 25 de noviembre de 2022 . {{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  • Reducción del efecto de la distorsión armónica total de las máquinas síncronas.
  • Calculadora de bobinado de motores eléctricos , 2022, Emetor AB
  • Kencoil , glosario
  • Lectura de un diagrama de bobinado
  • Estudio comparativo del rendimiento de un motor de inducción de 3 kW con diferentes formas de ranuras en el estator.
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