Різниця між обмотками лапа та хвиля

Спіраль ізолятованих провідників, розташованих у пазах арматури, називається арматурною обмоткою. Цей важливий компонент є місцем, де відбувається перетворення енергії. У генераторі арматурна обмотка сприяє перетворенню механічної енергії на електричну. Навпаки, у електродвигуні вона дозволяє перетворити електричну енергію на механічну, таким чином відіграючи ключову роль у роботі обох типів електричних машин.

Арматурні обмотки можна головним чином поділити на два відмінні типи: лапова обмотка та хвиляста обмотка. Однією з найбільш помітних відмінностей між ними є спосіб з'єднання кінців котушок. У лаповій обмотці кінці кожного контуру з'єднуються з сусідніми сегментами колектора. Навпаки, у хвилястій обмотці кінці арматурних котушок з'єднуються з сегментами колектора, які розташовані на відстані одне від одного.

Зміст: Лапова обмотка проти Хвилястої обмотки

• Порівняльна таблиця

• Визначення

• Основні відмінності

Порівняльна таблиця

Визначення лапової обмотки

У лаповій обмотці послідовні котушки розташовані так, що вони перекривають одна одну. Кінець завершення однієї котушки з'єднується з певним сегментом колектора, а початковий кінець наступної котушки, який розташований під впливом сусіднього магнітного полюса (з протилежною полярністю), також з'єднується з тим же сегментом колектора. Ця конфігурація створює паралельну структуру шляхів, де з'єднання кожного контуру "повертається" до сусіднього сегмента, отже, назва "лапова обмотка". Така система дозволяє мати кілька паралельних шляхів струму, що робить її придатною для застосувань, які потребують великої пропускної здатності струму при низькому напругу виходу.

Конфігурація лапової обмотки

У лаповій обмотці провідники взаємопов'язані так, що число паралельних шляхів (a) відповідає числу полюсів (P) машини. Для машини з P полюсами та Z арматурними провідниками буде P паралельних шляхів, кожен з яких містить Z/P провідників, з'єднаних послідовно. Необхідна кількість щіток дорівнює числу паралельних шляхів, причому половина щіток служить як додатні термінали, а інша половина — як від'ємні термінали.

Лапова обмотка поділяється на дві підтипи:

• Проста лапова обмотка: має a = P, що означає, що число паралельних шляхів дорівнює числу полюсів.

• Подвійна лапова обмотка: характеризується a = 2P, де число паралельних шляхів удвічі більше, ніж число полюсів.

Визначення хвилястої обмотки

У хвилястій обмотці один кінець котушки з'єднується з початковим кінцем іншої котушки, яка має ту ж магнітну полярність. Ця система формує неперервний, хвилястий зразок, що дає назву цій обмотці. Провідники у хвилястій обмотці розділені на два паралельних шляхи, кожен з яких містить Z/2 провідників, з'єднаних послідовно. В результаті хвиляста обмотка потребує лише двох щіток — одну додатну та одну від'ємну — для вирівнювання з двома паралельними шляхами.

Ця конфігурація робить хвилясту обмотку особливо придатною для застосувань з високою напругою та низьким струмом, оскільки послідовне з'єднання провідників збільшує загальну індуковану напругу, при цьому підтримуючи керованій струм через паралельні шляхи.

Основні відмінності між лаповою та хвилястою обмотками

Розташування котушок

У лаповій обмотці котушки сконфігуровані так, що кожна котушка повертається на наступну, створюючи перекриваючийся зразок. З іншого боку, хвиляста обмотка має котушки, з'єднані в хвилястій формі, що надає їй відмінний та неперервний вигляд.

З'єднання з колектором

Для лапової обмотки кінці арматурних котушок з'єднуються з сусідніми сегментами колектора. Навпаки, у хвилястій обмотці кінці арматурних котушок прикріплюються до сегментів колектора, які розташовані на відстані одне від одного, що призводить до іншого електричного з'єднання.

Число паралельних шляхів

Лапова обмотка має число паралельних шляхів, рівне загальному числу полюсів машини. Наприклад, якщо машина має P полюсів, то буде P паралельних шляхів. У хвилястій обмотці, незалежно від числа полюсів, число паралельних шляхів завжди дорівнює двом.

Тип з'єднання

Лапова обмотка часто називається паралельною обмоткою через паралельне з'єднання своїх котушок, що дозволяє мати кілька шляхів струму. Навпаки, хвиляста обмотка має котушки, з'єднані послідовно, що приносить їй назву серійної обмотки. Ця відмінність в типі з'єднання значно впливає на електричні характеристики двох методів обмотки.

Електромагнітна сила (ЕМС)

ЕМС, що генерується в лаповій обмотці, зазвичай нижча порівняно з ЕМС хвилястої обмотки. Це безпосередній результат різних електричних конфігурацій та числа послідовно з'єднаних провідників у кожному типі обмотки.

Додаткові компоненти, необхідні

Лапова обмотка часто потребує рівняльників, щоб забезпечити кращу комутацію, процес перетворення перемінного струму (AC), індукованого в котушках, на постійний струм (DC) на виході. З іншого боку, хвиляста обмотка потребує фіктивних котушок, щоб забезпечити механічний баланс арматури, гарантуючи плавну роботу машини.

Число щіток

Число щіток у лаповій обмотці дорівнює числу паралельних шляхів, що означає, що воно може змінюватися залежно від числа полюсів. У хвилястій обмотці число щіток фіксоване і дорівнює двом, що відповідає двом паралельним шляхам.

Ефективність

Хвиляста обмотка зазвичай демонструє вищу ефективність порівняно з лаповою обмоткою. Це пов'язано з факторами, такими як нижчі електричні втрати та більш оптимізований шаблон потоку струму у послідовно з'єднаних котушках хвилястої обмотки.

Підтипи

Лапова обмотка має підтипи, такі як проста та подвійна. У простій обмотці число паралельних шляхів дорівнює числу полюсів, тоді як у подвійній обмотці число паралельних шляхів удвічі більше, ніж число полюсів. Хвиляста обмотка, навпаки, має підтипи, такі як прогресивна та регресивна, які відрізняються напрямком з'єднання котушок у хвилястому зразку.

Вартість

Вартість лапової обмотки зазвичай вища, ніж вартість хвилястої обмотки. Це переважно тому, що лапова обмотка потребує більше провідників через свою паралельну конфігурацію котушок та пов'язану необхідність додаткових з'єднань та компонентів.

Застосування

Лапова обмотка часто використовується в електричних машинах з низькою напругою та високим струмом, таких як великі DC-генератори для зарядки акумуляторів або деякі типи електротягових двигунів. З іншого боку, хвиляста обмотка більш придатна для машин з високою напругою та низьким струмом, таких як певні DC-генератори, використовувані в системах передачі електроенергії.

У хвилястій обмотці фіктивні котушки включаються лише для забезпечення механічного балансу арматури, гарантуючи плавну та стабільну роботу машини. На відміну від активних котушок, фіктивні котушки не беруть участь у електричному контурі та не з'єднуються з колектором або не генерують електромагнітну силу (ЕМС). Їх основна функція полягає в компенсації будь-якого невідбалансування, спричиненого конфігурацією обмотки, яка зазвичай залишає не використані слоти в ядрі арматури, коли число котушок не відповідає ідеально полюсному шагу. Заповнюючи ці слоти фіктивними котушками, зберігається ротаційна симетрія арматури, що мінімізує вібрацію та зношення під час роботи.