Forskellen mellem Lap- og Wave-opvinding

Montage af isolerede ledere, der er placeret i pladsene på en armatur, kaldes for en armaturvinding. Dette vigtige komponent fungerer som stedet, hvor effektomregning forekommer. I en generator gør armaturvinding det muligt at omdanne mekanisk kraft til elektrisk energi. Omvendt gør den i en elektrisk motor det muligt at omdanne elektrisk energi til mekanisk kraft, og spiller dermed en afgørende rolle i drift af begge typer elektriske maskiner.

Armaturvinding kan hovedsageligt inddeles i to forskellige typer: lapvinding og bølgevinding. En af de mest fremtrædende forskelle mellem dem ligger i forbindelsesmåden for spoleningsenderne. I lapvinding forbinder enderne af hver spole med naboskede kommunikatorsegmenter. Omvendt forbinder enderne af armaturspolerne i bølgevinding kommunikatorsegmenter, der er adskilt fra hinanden.

Indhold: Lap vs. Bølgevinding

• Sammenligningstabel

• Definition

• Vigtige forskelle

Sammenligningstabel

Definition af Lapvinding

I lapvinding er efterfølgende spoler arrangeret således, at de overlapper hinanden. Afslutningsenden af én spole forbinder til et bestemt kommunikatorsegment, mens startenden af den næste spole – placeret under indflydelse af et nabo magnetpol (af modsat polaritet) – også forbinder til samme kommunikatorsegment. Denne konfiguration skaber en parallel struktur, hvor hver spoles forbindelse "lapper tilbage" til det nabo segment, hvorfra navnet "lapvinding" kommer. Denne opsætning gør det muligt at have flere parallelstrømveje, hvilket gør den egnet til anvendelser, der kræver høj strømkapacitet og lav spændingsudgang.

Konfiguration af Lapvinding

I lapvinding er lederne forbundet således, at antallet af parallelveje (a) svarer til antallet af poler (P) i maskinen. For en maskine med P poler og Z armatureledere vil der være P parallelveje, hver indeholdende Z/P ledere forbundet i serie. Antallet af pensler, der er nødvendige, svarer til antallet af parallelveje, hvor halvdelen af pennene fungerer som positive terminaler og den anden halvdel som negative terminaler.

Lapvinding kan yderligere inddeles i to undergrupper:

• Simplex Lapvinding: Har a = P, hvilket betyder, at antallet af parallelveje svarer til antallet af poler.

• Duplex Lapvinding: Karakteriseret ved a = 2P, hvor antallet af parallelveje er dobbelt så stor som antallet af poler.

Definition af Bølgevinding

I bølgevinding forbinder en ende af en spole til startenden af en anden spole, der deler samme magnetpol. Denne opsætning danner en kontinuerlig, bølgeagtig mønster, hvorfra vindingen har sit navn. Ledere i bølgevinding er opdelt i to parallelveje, hver indeholdende Z/2 ledere i serie. Derfor kræver bølgevinding kun to pennaler – én positiv og én negativ – for at stemme overens med de to parallelveje.

Denne konfiguration gør bølgevinding særligt egnet til højspændings, lavstrømsanvendelser, da serien forbindelsen af ledere øger den totale inducerede spænding, mens den bevarer en håndterbar strøm gennem de parallelveje.

Vigtige forskelle mellem Lap- og Bølgevinding

Spolearrangement

I lapvinding er spoler konfigureret således, at hver spole lapper tilbage på den næste, hvilket skaber et overlapningsmønster. På den anden side har bølgevinding spoler forbundet i et bølgeagtigt formation, hvilket giver det et distinkt og kontinuerligt udseende.

Kommunikatorforbindelse

For lapvinding er enderne af armaturespolerne forbundet til nabo kommunikatorsegmenter. Imidlertid er enderne af armaturespolerne i bølgevinding forbundet til kommunikatorsegmenter, der er adskilt fra hinanden, hvilket resulterer i en anden elektrisk forbindelsesmønster.

Antal parallelveje

Lapvinding har antallet af parallelveje lig med det totale antal poler i maskinen. For eksempel, hvis en maskine har P poler, vil der være P parallelveje. I bølgevinding er antallet af parallelveje altid to, uanset antallet af poler.

Forbindelsetype

Lapvinding kaldes ofte for parallelvinding på grund af parallelt forbindelsen af dens spoler, hvilket tillader flere strømbærende veje. Omvendt har bølgevinding spoler forbundet i serie, hvilket giver den navnet serievinding. Denne forskel i forbindelsetype har en betydelig indflydelse på de elektriske karakteristika af de to vindingsmetoder.

Elektromotorisk kraft (EMF)

EMF'en, der genereres i lapvinding, er generelt lavere sammenlignet med EMF'en i bølgevinding. Dette er et direkte resultat af de forskellige elektriske konfigurationer og antallet af serie forbundne ledere i hver type vindingsmetode.

Tillægskomponenter, der kræves

Lapvinding kræver ofte equalizers for at faciliter bedre kommutering, som er processen med at konvertere alternativ strøm (AC), der induceres i spolerne, til direkte strøm (DC) ved udgangen. Bølgevinding har på den anden side brug for dummy-spoler for at give mekanisk balance til armaturen, hvilket sikrer en problemfri drift af maskinen.

Antal pennaler

Antallet af pennaler i lapvinding er lig med antallet af parallelveje, hvilket betyder, at det kan variere afhængigt af antallet af poler. I bølgevinding er antallet af pennaler fastlagt til to, der svarer til de to parallelveje.

Effektivitet

Bølgevinding viser typisk højere effektivitet sammenlignet med lapvinding. Dette skyldes faktorer som lavere elektriske tab og mere optimerede strømførselsmønstre i de serie forbundne spoler i bølgevinding.

Undergrupper

Lapvinding har undergrupper som simplex og duplex. I simplexvinding er antallet af parallelveje lig med antallet af poler, mens i duplexvinding er antallet af parallelveje dobbelt så stor som antallet af poler. Bølgevinding har på den anden side undergrupper som progressiv og retrogressiv, som adskilles af retningen af spoleforbindelsen i det bølgeagtige mønster.

Omkostninger

Omkostningerne ved lapvinding er generelt højere end ved bølgevinding. Dette skyldes hovedsageligt, at lapvinding kræver flere ledere på grund af dens parallelt spolkonfiguration og den associerede behov for yderligere forbindelser og komponenter.

Anvendelse

Lapvinding anvendes ofte i lavspændings, højstrøms elektriske maskiner, som store DC-generatorer til batterioladning eller nogle typer elektriske traktionsmotorer. Bølgevinding er på den anden side mere egnet til højspændings, lavstrømsmaskiner, som visse DC-generatorer, der anvendes i effektoverføringssystemer.

I bølgevinding er dummy-spoler integreret udelukkende for at give mekanisk balance til armaturen, hvilket sikrer en problemfri og stabil drift af maskinen. I modsætning til aktive spoler deltager dummy-spoler ikke i det elektriske kredsløb og er derfor ikke forbundet til kommunikatoren eller involveret i generering af elektromotorisk kraft (EMF). Deres primære funktion er at modvirke eventuelle ubalancer, der opstår som følge af vindingsopstillingen, hvilket typisk efterlader ubrugte pladser i armaturekernen, når antallet af spoler ikke passer perfekt med polpitch. Ved at fylde disse pladser med dummy-spoler bevares armaturens rotations-symmetri, hvilket minimaliserer vibration og slitage under drift.