Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

316 CAPÍTULO 7 Fundamentos de máquinas de corriente directa (cd)
De manera similar, un devanado triple (tríplex) tiene tres conjuntos de devanados de rotor completos
e independientes y cada uno está conectado a cada tercer segmento del conmutador en el rotor.
Colectivamente, todos los inducidos con más de un conjunto de devanados se llaman devanados
múltiples o múltiplex.
Por último, los devanados del inducido se clasifican de acuerdo con la secuencia de sus conexiones
con los segmentos del conmutador. Hay dos secuencias básicas de conexiones de devanados del
inducido: devanados imbricados y devanados ondulados. Además, hay un tercer tipo de devanado
llamado devanado de pata de rana, que combina los devanados imbricados y ondulados en un solo
rotor. Estos devanados se examinarán individualmente a continuación y se discutirán sus ventajas y
desventajas.
N
1
8
5
g
2 3
h
7
6
a
4
1
f
d
3 e 2
FIGURA 7-14 Máquina de cd simple con devanado
imbricado y con dos polos.
Devanados imbricados
El tipo de construcción de devanados más sencillo que se utiliza en las máquinas de cd modernas es
el devanado en serie sencillo o devanado imbricado. Un devanado imbricado símplex de rotor consta
de bobinas que contienen una o más vueltas de alambre y los dos extremos de cada bobina salen
de segmentos del conmutador adyacentes (figura 7-13). Si el final de la bobina está conectado al
segmento siguiente a aquel al que está conectado su comienzo el devanado es imbricado progresivo
y y c = 1; si el final de la bobina está conectado al segmento anterior a aquel al que está conectado su
comienzo el devanado es imbricado regresivo y y c = −1. En la figura 7-14 se muestra una máquina
simple de dos polos con devanados imbricados.
Una característica interesante de los devanados imbricados simples
es que tienen tantos caminos o trayectorias de corriente paralelos a
7
b
6
8
c
4
5
S
través de la máquina como polos en ella. Si C es el número de bobinas
y segmentos del conmutador presentes en el rotor y P es el número
de polos en la máquina, entonces habrá C/P bobinas en cada uno de
los P caminos de corriente paralelos a través de la máquina. El hecho
de que haya P caminos de corriente también requiere que haya tantas
escobillas en la máquina como polos para conectar todos esos caminos
de corriente. Esta idea se ilustra por medio del motor simple de cuatro
polos de la figura 7-15. Nótese que en este motor hay cuatro caminos de
corriente a través del rotor, cada uno con un voltaje igual. El hecho de
que haya tantos caminos de corriente en la máquina multipolar convierte
al devanado imbricado en la opción ideal para máquinas de corriente
alta y voltaje relativamente bajo, puesto que las altas corrientes que se
requieren se pueden dividir entre varios de los diferentes caminos de
corriente. Esta división de corriente permite que el tamaño de los conductores
de rotor individuales sea razonable, incluso cuando la corriente
total es extremadamente grande.
Sin embargo, el hecho de que haya muchos caminos paralelos a
través de una máquina multipolar imbricada puede causar un problema
muy serio. Para entender la naturaleza de este problema, examínese la máquina de seis polos de la
figura 7-16. Debido al largo tiempo que se ha utilizado, tiene cierto desgaste en los rodamientos y
sus alambres inferiores están más cerca de las caras polares que los superiores. Como resultado, hay
un voltaje más grande en los caminos de corriente cuyos alambres pasan por debajo de las caras polares
inferiores que en los caminos cuyos alambres pasan por debajo de las caras polares superiores.
Puesto que todos los caminos están conectados en paralelo, el resultado será una corriente circulante
que fluye hacia afuera de algunas escobillas en la máquina y regresa a través de otras, como se
muestra en la figura 7-17. Sobra decir que esta situación no es buena para la máquina. Puesto que la
resistencia del devanado del circuito del rotor es muy reducida, un pequeño desequilibrio entre los
voltajes en los caminos paralelos provocará grandes corrientes circulantes a través de las escobillas
y, potencialmente, serios problemas de calentamiento.
El problema con las corrientes circulantes dentro de los caminos paralelos de una máquina con
cuatro o más polos no se puede eliminar por completo, pero se puede reducir un poco por medio de
compensadores o devanados de compensación. Los compensadores son barras ubicadas en el rotor