Parámetros básicos de los bobinados del motor

1. Ángulo mecánico y ángulo eléctrico.

Cuando los devanados del motor se distribuyen en las ranuras del núcleo, deben estar incrustados y conectados de acuerdo con una cierta regla para generar una corriente alterna sinusoidal simétrica o generar un campo magnético giratorio. Además de estar relacionado con algunos otros parámetros, también necesitamos usar el concepto de costo eléctrico para reflejar la ley de las posiciones relativas entre cada bobina y devanado. De la mecánica, sabemos que un círculo se puede dividir en 360°, y estos 360° son lo que usualmente llamamos ángulo mecánico. En ingeniería eléctrica, la unidad angular para medir las relaciones electromagnéticas se llama ángulo eléctrico, que divide cada ciclo de corriente alterna sinusoidal en 360° en el eje horizontal, es decir, cuando el espacio conductor pasa por un par de polos magnéticos, el ángulo electromagnético cambia en 360°. Por lo tanto, la relación entre el ángulo eléctrico y el ángulo mecánico en el motor es: ángulo eléctrico α = número de pares de polos xP x360°. Por ejemplo, para un motor de dos polos, el número de pares de polos p = 1, entonces el ángulo eléctrico es igual al ángulo mecánico, para un motor de cuatro polos, p = 2, entonces hay dos pares de polos magnéticos en una circunferencia del motor, y el ángulo eléctrico correspondiente es 2×360° = 720°. Y así sucesivamente.

2. Paso polar (τ)

El paso polar del devanado se refiere a la distancia de cada polo magnético en la superficie circunferencial del núcleo. Por lo general, se refiere al espacio entre ranuras entre los centros de dos polos magnéticos adyacentes del núcleo del motor. El núcleo del estator se calcula mediante el espacio entre ranuras de la superficie del entrehierro interior; el rotor se calcula mediante el espacio entre ranuras de la superficie del entrehierro exterior del núcleo. Por lo general, hay dos formas de expresar el paso polar: una es expresarlo en longitud; la otra es expresarlo en número de ranuras. Es habitual expresarlo en número de ranuras. Generalmente, el paso polar es τ=Z1/2p.

3. Tono (y)

El número de ranuras de núcleo ocupadas por los dos lados de cada elemento de bobina del devanado del motor se denomina paso, también conocido como tramo. Cuando el paso del elemento de bobina es igual al paso polar, se trata de un devanado de paso completo, y = τ; cuando el paso del elemento de bobina es menor que el paso polar, se denomina devanado de paso corto, y < τ; y cuando el paso del elemento de bobina es mayor que el paso polar, se denomina devanado de paso largo y > τ. Dado que los devanados de paso corto tienen muchas ventajas, como extremos más cortos, menos material de cable electromagnético y mayor factor de potencia, los devanados de paso corto se utilizan sin excepción en los devanados de doble capa más utilizados.

4. Coeficiente de bobinado

El coeficiente de bobinado se refiere al producto del coeficiente de corta distancia y el coeficiente de distribución del bobinado distribuido de CA, es decir,

Kdp1=Kd1Kp1.

5. Ángulo de ranura (α)

El ángulo eléctrico entre dos ranuras adyacentes del núcleo del motor se denomina ángulo de ranura, generalmente representado por a, es decir,

α=ángulo eléctrico total/z1=p×360°/z1

6. Cinturón de fase

La correa de fase se refiere al área ocupada por cada devanado de fase en cada polo magnético, generalmente expresada en ángulos eléctricos o en el número de ranuras. Si el devanado de un motor trifásico debajo de cada par de polos magnéticos se divide en seis áreas, hay tres debajo de cada polo. Dado que el ángulo de ranura α=360°P/Z, si el motor tiene 4 polos y 24 ranuras, el ancho de cada fase y de cada área es qα=Z/6P*360P/Z=60°, y el devanado incrustado en esta distribución se denomina devanado de correa de fase de 60°. Debido a las obvias ventajas del devanado de correa de fase continua de 60°, este devanado se utiliza en la mayoría de los motores trifásicos.

7. Número de ranuras por polo por fase (q)

El número de ranuras por polo por fase se refiere al número de ranuras que ocupa cada devanado de fase en cada polo magnético, y en función de ello se determina el número de bobinas que se deben enrollar en cada polo por devanado de fase. Es decir,

q=Z/2Pm

Z: número de ranuras de núcleo; 2P: número de polos del motor; m: número de fases del motor.

Resultado del cálculo, si q es un número entero, se denomina bobinado de ranura de número entero; si q es una fracción, se denomina bobinado de ranura de fracción.

8. Número de conductores por ranura

El número de conductores por ranura del devanado del motor debe ser un número entero, y el número de conductores por ranura del devanado de doble capa también debe ser un número entero par. El número de conductores por ranura del devanado del rotor bobinado se determina por su tensión de circuito abierto. El número de conductores por ranura del rotor bobinado de un motor de tamaño medio debe ser igual a 2. El número de conductores por ranura del devanado del estator se puede calcular mediante la siguiente fórmula:

NS1=NΦ1m1a1/Z1

NS1: número de conductores por ranura del devanado del estator;

NΦ1: número de conductores por ranura calculado en función de la densidad de flujo del entrehierro;

m1: número de fases del devanado del estator;

a1: número de ramas paralelas del devanado del estator;

Z1: número de ranuras del estator.

9. Número de conductores en serie por fase

El número de conductores en serie por fase se refiere al número de vueltas del bus en serie para cada devanado de fase en el motor. Sin embargo, el número de vueltas del bus en serie está relacionado con el número de ramas paralelas en cada devanado de fase. Si el número de ramas paralelas del motor es de conexión unidireccional, entonces se deben sumar todas las vueltas de los cables en serie de las bobinas debajo de cada polo del motor para convertirse en el número de vueltas del bus en el devanado de fase. Si hay múltiples ramas paralelas en cada devanado de fase del motor, es decir, el motor es de conexión bidireccional, conexión tridireccional, etc., entonces el número de conductores en serie por fase solo puede basarse en el número de vueltas de los cables en serie en uno de los devanados. Debido a que el número de vueltas de los cables en serie en cada rama en el devanado de fase es el mismo, es imposible aumentar el número de vueltas de los cables en serie después de conectarlos en paralelo para formar el devanado de fase.

10. Número total de bobinas

Los devanados del motor están compuestos por bobinas de diversos tamaños y formas. Como cada bobina tiene dos lados de los elementos de la bobina incrustados en la ranura del núcleo, es decir, cada bobina debe estar incrustada en dos ranuras. En un devanado de una sola capa, como solo un lado del elemento de la bobina está incrustado en cada ranura, el número total de bobinas es solo igual a la mitad del número total de ranuras; en un devanado de doble capa, como dos lados del elemento de la bobina están incrustados en las capas superior e inferior de cada ranura, su número total de bobinas es igual al número de ranuras del núcleo.