Diferença Entre Enrolamento em Lap e Enrolamento em Onda

A montagem de condutores isolados alojados nas ranhuras de um armadura é conhecida como enrolamento de armadura. Este componente crucial serve como o local onde ocorre a conversão de energia. Em um gerador, o enrolamento de armadura facilita a transformação de energia mecânica em energia elétrica. Por outro lado, em um motor elétrico, ele permite a conversão de energia elétrica em energia mecânica, desempenhando assim um papel fundamental no funcionamento de ambas as máquinas elétricas.

O enrolamento de armadura pode ser principalmente categorizado em dois tipos distintos: enrolamento em lap e enrolamento em onda. Uma das principais diferenças entre eles reside no modo de conexão das extremidades dos enrolamentos. No enrolamento em lap, as extremidades de cada bobina são ligadas a segmentos adjacentes do coletor. Por outro lado, no enrolamento em onda, as extremidades das bobinas da armadura são conectadas a segmentos do coletor que estão espaçados um do outro.

Conteúdo: Enrolamento em Lap vs Enrolamento em Onda

• Tabela Comparativa

• Definição

• Principais Diferenças

Tabela Comparativa

Definição de Enrolamento em Lap

No enrolamento em lap, as bobinas consecutivas são dispostas de tal forma que se sobreponham umas às outras. A extremidade final de uma bobina se conecta a um segmento específico do coletor, enquanto a extremidade inicial da próxima bobina, posicionada sob a influência de um polo magnético adjacente (de polaridade oposta), também é unida ao mesmo segmento do coletor. Essa configuração cria uma estrutura de caminhos paralelos, onde a conexão de cada bobina "lapa" de volta ao segmento adjacente, daí o nome "enrolamento em lap". Essa disposição permite múltiplos caminhos paralelos de corrente, tornando-o adequado para aplicações que requerem alta capacidade de corrente e baixa tensão de saída.

Configuração do Enrolamento em Lap

No enrolamento em lap, os condutores são interconectados de tal forma que o número de caminhos paralelos (a) corresponde ao número de polos (P) na máquina. Para uma máquina com P polos e Z condutores de armadura, haverá P caminhos paralelos, cada um contendo Z/P condutores conectados em série. O número de escovas necessárias é igual ao número de caminhos paralelos, com metade das escovas servindo como terminais positivos e a outra metade como terminais negativos.

O enrolamento em lap é ainda categorizado em dois subtipos:

• Enrolamento em Lap Simples: Possui a = P, significando que o número de caminhos paralelos é igual ao número de polos.

• Enrolamento em Lap Duplo: Caracterizado por a = 2P, onde o número de caminhos paralelos é duas vezes o número de polos.

Definição de Enrolamento em Onda

No enrolamento em onda, uma extremidade de uma bobina se conecta à extremidade inicial de outra bobina que compartilha a mesma polaridade magnética. Essa disposição forma um padrão contínuo, ondulado, dando ao enrolamento seu nome. Os condutores no enrolamento em onda são divididos em dois caminhos paralelos, cada um contendo Z/2 condutores em série. Consequentemente, o enrolamento em onda requer apenas duas escovas - uma positiva e uma negativa - para alinhar-se com os dois caminhos paralelos.

Essa configuração torna o enrolamento em onda particularmente adequado para aplicações de alta tensão e baixa corrente, pois a conexão em série dos condutores aumenta a tensão induzida total, mantendo uma corrente gerenciável através dos caminhos paralelos.

Principais Diferenças Entre Enrolamento em Lap e Enrolamento em Onda

Arranjo das Bobinas

No enrolamento em lap, as bobinas são configuradas de tal forma que cada bobina lapa de volta à próxima, criando um padrão superposto. Por outro lado, o enrolamento em onda apresenta bobinas conectadas em uma formação ondulada, dando-lhe uma forma distinta e contínua.

Conexão do Coletor

Para o enrolamento em lap, as extremidades das bobinas da armadura são conectadas a segmentos adjacentes do coletor. Em contraste, no enrolamento em onda, as extremidades das bobinas da armadura são anexadas a segmentos do coletor que estão espaçados um do outro, resultando em um padrão de conexão elétrica diferente.

Número de Caminhos Paralelos

O enrolamento em lap tem o número de caminhos paralelos igual ao número total de polos da máquina. Por exemplo, se uma máquina tiver P polos, haverá P caminhos paralelos. No enrolamento em onda, independentemente do número de polos, o número de caminhos paralelos é sempre dois.

Tipo de Conexão

O enrolamento em lap é frequentemente referido como enrolamento paralelo devido à conexão paralela de suas bobinas, que permite múltiplos caminhos de condução de corrente. Por outro lado, o enrolamento em onda tem bobinas conectadas em série, ganhando o nome de enrolamento em série. Essa diferença no tipo de conexão impacta significativamente as características elétricas dos dois métodos de enrolamento.

Força Eletromotriz (fem)

A fem gerada no enrolamento em lap é geralmente menor em comparação com a do enrolamento em onda. Isso é um resultado direto das diferentes configurações elétricas e do número de condutores conectados em série em cada tipo de enrolamento.

Componentes Adicionais Requeridos

O enrolamento em lap frequentemente requer equalizadores para facilitar uma melhor comutação, que é o processo de converter a corrente alternada (CA) induzida nas bobinas em corrente contínua (CC) na saída. O enrolamento em onda, por outro lado, precisa de bobinas fictícias para fornecer equilíbrio mecânico à armadura, garantindo o funcionamento suave da máquina.

Número de Escovas

O número de escovas no enrolamento em lap é igual ao número de caminhos paralelos, o que significa que pode variar dependendo do número de polos. No enrolamento em onda, o número de escovas é fixo em duas, correspondendo aos dois caminhos paralelos.

Eficiência

O enrolamento em onda geralmente exibe maior eficiência em comparação com o enrolamento em lap. Isso é devido a fatores como menores perdas elétricas e padrões de fluxo de corrente mais otimizados nas bobinas conectadas em série do enrolamento em onda.

Subtipos

O enrolamento em lap possui subtipos como simples e duplo. No enrolamento simples, o número de caminhos paralelos é igual ao número de polos, enquanto no enrolamento duplo, o número de caminhos paralelos é duas vezes o número de polos. O enrolamento em onda, por outro lado, possui subtipos como progressivo e retrógrado, que são diferenciados pela direção da conexão das bobinas no padrão ondulado.

Custo

O custo do enrolamento em lap é geralmente maior do que o do enrolamento em onda. Isso se deve principalmente ao fato de que o enrolamento em lap requer mais condutores devido à sua configuração de bobinas paralelas e à necessidade associada de conexões e componentes adicionais.

Aplicação

O enrolamento em lap é comumente usado em máquinas elétricas de baixa tensão e alta corrente, como grandes geradores CC para carregamento de baterias ou alguns tipos de motores de tração elétrica. O enrolamento em onda, por outro lado, é mais adequado para máquinas de alta tensão e baixa corrente, como certos geradores CC usados em sistemas de transmissão de energia.

No enrolamento em onda, as bobinas fictícias são incorporadas exclusivamente para fornecer equilíbrio mecânico à armadura, garantindo o funcionamento suave e estável da máquina. Ao contrário das bobinas ativas, as bobinas fictícias não participam do circuito elétrico e, portanto, não estão conectadas ao coletor nem envolvidas na geração de força eletromotriz (FEM). Sua função principal é contrabalançar qualquer desequilíbrio causado pela disposição do enrolamento, que geralmente deixa ranhuras vazias no núcleo da armadura quando o número de bobinas não se alinha perfeitamente com o passo do polo. Preenchendo essas ranhuras com bobinas fictícias, a simetria rotacional da armadura é mantida, minimizando vibrações e desgaste durante o funcionamento.