Verschil tussen Lap- en Wave-wikkeling

De montage van geïsoleerde geleiders in de gleuven van een armatuur wordt armatuurwinding genoemd. Dit cruciale onderdeel dient als de plaats waar energieomzetting plaatsvindt. In een generator faciliteert de armatuurwinding de transformatie van mechanische energie naar elektrische energie. Omgekeerd, in een elektromotor, maakt het de omzetting van elektrische energie naar mechanische energie mogelijk, waardoor het een doorslaggevende rol speelt in de werking van zowel elektrische machines.

De armatuurwinding kan voornamelijk worden ingedeeld in twee verschillende types: lapwinding en golfwinding. Een van de meest opvallende verschillen tussen hen ligt in de verbinding van de spoel-einden. Bij lapwinding zijn de einden van elke spoel verbonden met aangrenzende commutatorsegmenten. Daarentegen, bij golfwinding, zijn de einden van de armatuurspoelen verbonden met commutatorsegmenten die ver uit elkaar liggen.

Inhoud: Lap versus Golfwinding

• Vergelijkingsgrafiek

• Definitie

• Belangrijkste Verschillen

Vergelijkingsgrafiek

Definitie van Lapwinding

Bij lapwinding zijn opeenvolgende spoelen zo gerangschikt dat ze elkaar overlappen. Het eind van één spoel is verbonden met een specifiek commutatorsegment, terwijl het begin van de volgende spoel—geplaatst onder invloed van een aangrenzende magnetische pool (van tegengestelde polariteit)—ook verbonden is met hetzelfde commutatorsegment. Deze configuratie creëert een parallel padstructuur, waarbij elke spoelverbinding "terugloopt" naar het aangrenzende segment, vandaar de naam "lapwinding". Deze configuratie stelt meerdere parallelle stroompaden in staat, waardoor het geschikt is voor toepassingen die hoge stroomcapaciteit en lage spanning vereisen.

Configuratie van Lapwinding

Bij lapwinding zijn de geleiders zo verbonden dat het aantal parallelle paden (a) overeenkomt met het aantal polen (P) in de machine. Voor een machine met P polen en Z armatuurgeleiders, zal er P parallelle paden zijn, elk met Z/P geleiders in serie verbonden. Het aantal borstels dat nodig is, komt overeen met het aantal parallelle paden, waarbij de helft van de borstels dienen als positieve terminals en de andere helft als negatieve terminals.

Lapwinding wordt verder ingedeeld in twee subtypes:

• Simplex Lapwinding: Kenmerkt zich door a = P, wat betekent dat het aantal parallelle paden gelijk is aan het aantal polen.

• Duplex Lapwinding: Kenmerkt zich door a = 2P, waarbij het aantal parallelle paden tweemaal het aantal polen is.

Definitie van Golfwinding

Bij golfwinding is één einde van een spoel verbonden met het begin van een andere spoel die dezelfde magnetische polariteit deelt. Deze configuratie vormt een continue, golfachtige patroon, waaraan de winding zijn naam ontleent. De geleiders in golfwinding zijn verdeeld over twee parallelle paden, elk met Z/2 geleiders in serie. Daarom vereist golfwinding slechts twee borstels—één positief en één negatief—om te aligneren met de twee parallelle paden.

Deze configuratie maakt golfwinding bijzonder geschikt voor toepassingen met hoge spanning en lage stroom, omdat de serieschakeling van de geleiders de totale geïnduceerde spanning verhoogt terwijl de stroom door de parallelle paden beheersbaar blijft.

Belangrijkste Verschillen Tussen Lap en Golfwinding

Spoelconfiguratie

Bij lapwinding zijn de spoelen zo geconfigureerd dat elke spoel teruggaat naar de volgende, waardoor een overlappend patroon ontstaat. Aan de andere kant heeft golfwinding spoelen die in een golfachtige vorm zijn verbonden, waardoor het een kenmerkend en continu patroon krijgt.

Commutatorverbinding

Bij lapwinding zijn de einden van de armatuurspoelen verbonden met aangrenzende commutatorsegmenten. Daarentegen, bij golfwinding, zijn de einden van de armatuurspoelen verbonden met commutatorsegmenten die ver uit elkaar liggen, wat resulteert in een ander elektrisch verbindingsschema.

Aantal Parallelle Paden

Lapwinding heeft het aantal parallelle paden gelijk aan het totale aantal polen van de machine. Bijvoorbeeld, als een machine P polen heeft, zal er P parallelle paden zijn. Bij golfwinding is, ongeacht het aantal polen, het aantal parallelle paden altijd twee.

Verbindingssoort

Lapwinding wordt vaak aangeduid als parallelwinding vanwege de parallelle verbinding van de spoelen, wat meerdere stroomvoerende paden mogelijk maakt. Daarentegen hebben golfwindingen spoelen in serie verbonden, waardoor het de naam serieswinding krijgt. Dit verschil in verbindingssoort heeft een significante impact op de elektrische eigenschappen van de twee windingmethoden.

Elektromotieve Kracht (emf)

De emf die in lapwinding wordt gegenereerd, is doorgaans lager in vergelijking met die van golfwinding. Dit is een direct gevolg van de verschillende elektrische configuraties en het aantal serie-verbonden geleiders in elk type winding.

Extra Componenten Vereist

Lapwinding vereist vaak equalizers om een betere commutatie te faciliteren, wat het proces is van het omzetten van wisselstroom (AC) die in de spoelen wordt geïnduceerd naar gelijkstroom (DC) aan de uitgang. Golfwinding daarentegen, heeft dummy-spoelen nodig om mechanische balans te bieden aan de armatuur, waardoor de machine soepel kan werken.

Aantal Borstels

Het aantal borstels bij lapwinding is gelijk aan het aantal parallelle paden, wat betekent dat het kan variëren afhankelijk van het aantal polen. Bij golfwinding is het aantal borstels vastgesteld op twee, wat overeenkomt met de twee parallelle paden.

Efficiëntie

Golfwinding vertoont doorgaans een hogere efficiëntie in vergelijking met lapwinding. Dit is te wijten aan factoren zoals lagere elektrische verliezen en meer geoptimaliseerde stroompatronen in de serie-verbonden spoelen van golfwinding.

Subtypes

Lapwinding heeft subtypes zoals simplex en duplex. Bij simplex winding is het aantal parallelle paden gelijk aan het aantal polen, terwijl bij duplex winding het aantal parallelle paden tweemaal het aantal polen is. Golfwinding heeft subtypes zoals progressief en retrogressief, die worden onderscheiden door de richting van de spoelverbinding in het golfachtige patroon.

Kosten

De kosten van lapwinding zijn doorgaans hoger dan die van golfwinding. Dit komt voornamelijk omdat lapwinding meer geleiders vereist vanwege de parallelle spoelconfiguratie en de bijbehorende noodzaak voor extra verbindingen en componenten.

Toepassing

Lapwinding wordt vaak gebruikt in laagspannings, hoogstroom elektrische machines, zoals grote DC-generatoren voor acculading of sommige soorten tractiemotoren. Golfwinding daarentegen, is meer geschikt voor hoogspannings, laagstroom machines, zoals bepaalde DC-generatoren die in energietransmissiesystemen worden gebruikt.

Bij golfwinding worden dummy-spoelen uitsluitend toegevoegd om mechanische balans te bieden aan de armatuur, waardoor de machine soepel en stabiel kan werken. In tegenstelling tot actieve spoelen, nemen dummy-spoelen niet deel aan het elektrische circuit en zijn daarom niet verbonden met de commutator of betrokken bij het genereren van elektromotieve kracht (EMF). Hun primaire functie is om eventuele onevenwicht veroorzaakt door de windingconfiguratie te compenseren, wat doorgaans lege gleuven in de armatuurkern achterlaat wanneer het aantal spoelen niet perfect overeenkomt met de pooldraai. Door deze gleuven te vullen met dummy-spoelen, wordt de rotatiesymmetrie van de armatuur behouden, wat trillingen en slijtage tijdens het gebruik minimaliseert.