Różnica między zwinięciem na klapę a falistym zwinięciem

Zestaw izolowanych przewodników umieszczonych w szczelinach armatury nazywany jest obмотką armatury. Ten kluczowy komponent służy jako miejsce, gdzie następuje konwersja mocy. W generatorze obмотka armatury umożliwia transformację mocy mechanicznej w energię elektryczną. Natomiast w silniku elektrycznym umożliwia ona konwersję energii elektrycznej w moc mechaniczną, odgrywając tym samym kluczową rolę w działaniu obu typów maszyn elektrycznych.

Obмотka armatury może być głównie podzielona na dwa różne typy: obмотkę naprzemienną i falistą. Jedną z najbardziej widocznych różnic między nimi jest sposób połączenia końców cewek. W przypadku obмотki naprzemiennej końce każdej cewki są połączone z sąsiednimi segmentami komutatora. Z drugiej strony, w obмотce falistej końce cewek armatury są połączone z segmentami komutatora, które są od siebie oddalone.

Treść: Obмотka naprzemienna kontra obмотka falista

• Tabela porównawcza

• Definicja

• Główne różnice

Tabela porównawcza

Definicja obмотki naprzemiennej

W obмотce naprzemiennej kolejne cewki są ułożone tak, że nakładają się jedna na drugą. Końcowy koniec jednej cewki łączy się z określonym segmentem komutatora, podczas gdy początkowy koniec następnej cewki – umieszczonej pod wpływem sąsiedniego bieguna magnetycznego (o przeciwnej polarności) – łączy się również z tym samym segmentem komutatora. Ta konfiguracja tworzy strukturę ścieżek równoległych, gdzie połączenie każdej cewki „powraca” do sąsiedniego segmentu, stąd nazwa „obмотka naprzemienna”. Ta konfiguracja umożliwia wiele równoległych ścieżek prądu, co czyni ją odpowiednią dla zastosowań wymagających dużej pojemności prądowej i niskiego napięcia wyjściowego.

Konfiguracja obмотki naprzemiennej

W obмотce naprzemiennej przewodniki są połączone tak, że liczba ścieżek równoległych (a) odpowiada liczbie biegunów (P) w maszynie. Dla maszyny z P biegunami i Z przewodnikami armatury będzie P ścieżek równoległych, każda zawierająca Z/P przewodników połączonych szeregowo. Liczba pędzelków wymagana jest taka sama jak liczba ścieżek równoległych, z połową pędzelków pełniącymi funkcję terminali dodatnich, a drugą połową – terminali ujemnych.

Obмотka naprzemienna jest dalej podzielona na dwa podtypy:

• Prosta obмотka naprzemienna: ma a = P, co oznacza, że liczba ścieżek równoległych jest równa liczbie biegunów.

• Podwójna obмотka naprzemienna: charakteryzuje się a = 2P, gdzie liczba ścieżek równoległych jest dwukrotnie większa niż liczba biegunów.

Definicja obмотki falistej

W obмотce falistej jeden koniec cewki łączy się z początkiem innej cewki, która ma tę samą polarność magnetyczną. Ta konfiguracja tworzy ciągły, falisty wzór, co nadaje obмотce jej nazwę. Przewodniki w obмотce falistej są podzielone na dwie ścieżki równoległe, każda zawierając Z/2 przewodników połączonych szeregowo. W rezultacie, obмотka falista wymaga tylko dwóch pędzelków – jednego dodatniego i jednego ujemnego – aby odpowiadać dwóm ścieżkom równoległym.

Ta konfiguracja sprawia, że obмотka falista jest szczególnie odpowiednia dla zastosowań wysokonapięciowych i niskoprądowych, ponieważ szeregowe połączenie przewodników zwiększa całkowite wywołane napięcie, jednocześnie utrzymując zarządzalny prąd poprzez ścieżki równoległe.

Główne różnice między obмотką naprzemienną a falistą

Układ cewek

W obмотce naprzemiennej cewki są skonfigurowane tak, że każda cewka nakłada się na następną, tworząc wzór nakładający się. Z drugiej strony, obмотka falista ma cewki połączone w falistym kształcie, co nadaje jej charakterystyczny i ciągły kształt.

Połączenie komutatora

Dla obмотki naprzemiennej końce cewek armatury są połączone z sąsiednimi segmentami komutatora. Natomiast, w obмотce falistej, końce cewek armatury są przyłączone do segmentów komutatora, które są od siebie oddalone, co powoduje inny wzorzec połączeń elektrycznych.

Liczba ścieżek równoległych

Obмотka naprzemienna ma liczbę ścieżek równoległych równą ogólnej liczbie biegunów maszyny. Na przykład, jeśli maszyna ma P biegunów, będzie P ścieżek równoległych. W obмотce falistej, niezależnie od liczby biegunów, liczba ścieżek równoległych wynosi zawsze dwa.

Typ połączenia

Obмотka naprzemienna jest często nazywana obмотką równoległą ze względu na równoległe połączenie jej cewek, które umożliwia wiele ścieżek prądu. Z drugiej strony, obмотka falista ma cewki połączone szeregowo, co nadaje jej nazwę obмотki szeregowej. Ta różnica w typie połączenia znacznie wpływa na właściwości elektryczne obu metod obмотki.

Napęd elektromotoryczny (n.e.m.)

N.e.m. generowany w obмотce naprzemiennej jest ogólnie niższy w porównaniu z obмотką falistą. Jest to bezpośredni wynik różnych konfiguracji elektrycznych i liczby szeregowo połączonych przewodników w każdym typie obмотki.

Dodatkowe komponenty wymagane

Obмотka naprzemienna często wymaga equalizatorów, aby ułatwić lepszą komutację, czyli proces przekształcania prądu przemiennego (AC) indukowanego w cewkach w prąd stały (DC) na wyjściu. Z drugiej strony, obмотka falista wymaga cewek fikcyjnych, aby zapewnić mechaniczne zrównoważenie armatury, gwarantując płynne działanie maszyny.

Liczba pędzelków

Liczba pędzelków w obмотce naprzemiennej jest równa liczbie ścieżek równoległych, co oznacza, że może się różnić w zależności od liczby biegunów. W obмотce falistej liczba pędzelków jest stała i wynosi dwa, odpowiadające dwóm ścieżkom równoległym.

Efektywność

Obмотka falista zwykle wykazuje wyższą efektywność w porównaniu z obмотką naprzemienną. Wynika to z czynników takich jak niższe straty elektryczne i bardziej zoptymalizowane wzorce przepływu prądu w szeregowo połączonych cewkach obмотki falistej.

Podtypy

Obмотka naprzemienna ma podtypy takie jak prosta i podwójna. W prostym nawinięciu liczba ścieżek równoległych jest równa liczbie biegunów, podczas gdy w podwójnym nawinięciu liczba ścieżek równoległych jest dwukrotnie większa niż liczba biegunów. Obмотka falista, z drugiej strony, ma podtypy takie jak postępowe i cofające, które są rozróżniane przez kierunek połączenia cewek w falistym wzorze.

Koszt

Koszt obмотki naprzemiennej jest ogólnie wyższy niż obмотki falistej. Wynika to głównie z faktu, że obмотka naprzemienna wymaga więcej przewodników ze względu na jej konfigurację równoległych cewek i związane z tym potrzebę dodatkowych połączeń i komponentów.

Zastosowanie

Obмотka naprzemienna jest powszechnie stosowana w maszynach elektrycznych o niskim napięciu i dużym prądzie, takich jak duże generatory prądu stałego do ładowania akumulatorów lub niektóre rodzaje silników trakcyjnych. Z drugiej strony, obмотka falista jest bardziej odpowiednia dla maszyn o wysokim napięciu i niskim prądzie, takich jak niektóre generatory prądu stałego używane w systemach transmisji mocy.

W obмотce falistej cewki fikcyjne są wprowadzane wyłącznie w celu zapewnienia mechanicznego zrównoważenia armatury, gwarantując płynne i stabilne działanie maszyny. W przeciwieństwie do cewek aktywnych, cewki fikcyjne nie uczestniczą w obwodzie elektrycznym i nie są połączone z komutatorem ani nie biorą udziału w generowaniu napędu elektromotorycznego (n.e.m.). Ich główną funkcją jest zrównoważenie wszelkich niestabilności spowodowanych układem obмотki, który często pozostawia nieużywane szczeliny w rdzeniu armatury, gdy liczba cewek nie jest idealnie zgodna z długością pola biegunowego. Wypełniając te szczeliny cewkami fikcyjnymi, utrzymywana jest symetria rotacyjna armatury, minimalizując drgania i zużycie podczas działania.