انواع پیچش گامگاهی و موجی

تعریف پیچش ساقه قورباغه

پیچش ساقه قورباغه ترکیبی از موج چندگانه و پیچش لپ ساده در همان فضاهای پیچشی است. این نوع پیچش مزایای هر دو نوع پیچش لپ و موج را بدون معایب ذاتی آنها حفظ می‌کند.

پیچش‌های لپ و موج هر کدام تعداد مسیرهای موازی برابری دارند که به همان کامیوتاتور متصل می‌شوند.

پیچش ساقه قورباغه تعداد مسیرهای موازی مشابه با پیچش لپ دوگانه دارد زیرا بخش پیچش لپ ساده 'P' عدد مسیر موازی تأمین می‌کند و بخش موج چندگانه نیز 'P' عدد مسیر موازی ارائه می‌دهد. بنابراین مجموع مسیرهای موازی 2P است (که همان تعداد مسیرهای موازی پیچش لپ دوگانه است).

مزایای پیچش ساقه قورباغه

این پیچش تعداد بیشتری مسیر موازی دارد و جریان و ولتاژ آن بالاتر از پیچش لپ یا موج است. این نوع پیچش برای استفاده با جریان و ولتاژ متوسط طراحی شده است.

این پیچش‌ها به صورت سری-موازی متصل می‌شوند. هر عنصر موج و عنصر لپ بعدی دقیقاً دو دور قطبی از هم روی کامیوتاتور با ترکیب سری متصل می‌شوند. این دو قطعه کامیوتاتور دقیقاً 360 درجه الکتریکی از هم فاصله دارند و ولتاژ خالص صفر ایجاد می‌کنند. بنابراین، این ترکیب لپ-موج در پیچش ساقه قورباغه کاملاً متعادل است و نیاز به استفاده از مساوی‌کننده را حذف می‌کند. به همین دلیل، بیشتر ماشین‌های DC بزرگ از پیچش‌های ساقه قورباغه استفاده می‌کنند.

تعریف پیچش سیلندری

این نوع پیچش است که در آن رساناهای الکتریکی در فضاهای پیچشی روی سطح سیلندری آرماتور قرار می‌گیرند و با یکدیگر از طریق اتصالات جلو و عقب در انتهای پیچه‌ها متصل می‌شوند. پیچش سیلندری به منظور غلبه بر نقاط ضعف پیچش حلقه‌ای معرفی شده است.

مزایای پیچش سیلندری

هر پیچش، که در فضاهای پیچشی آرماتور قرار می‌گیرد، هسته را احاطه می‌کند و به طوری که طول کل رسانا، به جز اتصالات انتها، میدان مغناطیسی اصلی را قطع می‌کند. بنابراین ولتاژ القایی در این نوع پیچش آرماتور بزرگتر از پیچش حلقه‌ای گرام است.

پیچه‌ها قبل از قرار گرفتن در فضاهای پیچشی آرماتور می‌توانند پیش‌ساخته و عایق شوند. بنابراین هزینه را می‌توان کاهش داد.

دو طرف پیچه تحت دو قطب مختلف، یکی قطب شمال و دیگری قطب جنوب، قرار می‌گیرند، بنابراین ولتاژ القایی در آنها با کمک اتصالات انتها همیشه جمع می‌شود.

پیچش با فاصله کسری می‌تواند در پیچش سیلندری استفاده شود. مزیت پیچش با فاصله کسری این است که به طور قابل توجهی در مصرف مس اتصالات انتها صرفه‌جویی می‌کند. همچنین به دلیل کمتر شدن القای متقابل بین پیچه‌ها، کommenutation نیز بهبود می‌یابد.

پیچش با فاصله کسری: برای بدست آوردن ولتاژ القایی بیشترین، فاصله پیچه باید با فاصله قطبی مطابقت داشته باشد. با این حال، کاهش فاصله پیچه به هشت دهم (8/10) فاصله قطبی همچنان ولتاژ القایی قابل توجهی ایجاد می‌کند. این پیچش با فاصله کسری نامیده می‌شود.

به دلیل قرار گرفتن چند رسانا در یک فضای پیچشی، تعداد فضاهای پیچشی در هسته آرماتور کاهش می‌یابد، دندانه‌های هسته آرماتور مکانیکی تقویت می‌شوند. عایق‌بندی و محافظت پیچه‌ها نیز بهبود می‌یابد.

هزینه ساخت در پیچش سیلندری کاهش می‌یابد زیرا در اینجا تعداد پیچه‌های ساخته شده کمتر است.

تعریف پیچش حلقه‌ای گرام

پیچش حلقه‌ای نوعی پیچش آرماتور است که در آن سیم حول سطوح داخلی و خارجی یک هسته استوانه‌ای یا حلقه‌ای به صورت متناوب پیچیده می‌شود. پیچش حلقه‌ای گرام نوع قدیمی پیچش آرماتور است. در این پیچش، آرماتور شامل یک استوانه یا حلقه توخالی از لایه‌های آهنی است. هسته با سیم عایق‌بندی شده به صورت مارپیچ حول حلقه پیچیده می‌شود.

پیچش پیوسته است و بنابراین بسته است. پیچه‌ها بین فرش‌ها به صورت سری متصل می‌شوند. شکل پیچش حلقه‌ای گرام و مدار معادل آن را نشان می‌دهد. می‌توان دید که تعداد برابری رساناهای القایی ولتاژ در هر دو طرف آرماتور قرار گرفته است.

سیم در فواصل منظم جدا می‌شود و به بخش‌های کامیوتاتور متصل می‌شود. دو مسیر بین فرش‌های مثبت و منفی وجود دارد که به صورت موازی متصل می‌شوند. پیچه‌های 1 تا 6 یک مسیر را تشکیل می‌دهند، در حالی که پیچه‌های 7 تا 12 مسیر دیگر را تشکیل می‌دهند.

وقتی آرماتور در جهت ساعت‌گرد می‌چرخد، ولتاژ القایی در رساناهای الکتریکی ایجاد می‌شود. بر اساس قانون دست راست فلمینگ، جهت ولتاژ القایی و جهت جریان در رساناهای زیر قطب شمال به سمت داخل خواهد بود. در مورد رساناهای زیر قطب جنوب، جهت ولتاژ القایی و جهت جریان به سمت خارج خواهد بود.

بر اساس قانون دست راست فلمینگ، دست راست خود را با انگشت شست، انگشت اشاره و انگشت میانی در زاویه قائمه نگه دارید. انگشت اشاره جهت میدان مغناطیسی را نشان می‌دهد، انگشت شست حرکت را نشان می‌دهد و انگشت میانی به جریان القایی اشاره می‌کند.

بنابراین EMF تولید شده در دو مسیر در جهات مخالف است، همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است. EMF تولید شده در هر مسیر از پایین به بالا در هر طرف جمع می‌شود. از آنجا که دو مسیر موازی وجود دارد، ولتاژ هر مسیر ولتاژ تولید شده ماشین است و هر مسیر نصف جریان خروجی در مدار خارجی را تأمین می‌کند.

مزایای پیچش حلقه‌ای گرام

• اصل عمل آرماتور ساده‌تر است زیرا در پیچش هیچ عبور رسانا وجود ندارد.

• همان پیچش می‌تواند با 2، 4، 6 یا 8 قطب به طور نظری استفاده شود.

• معایب پیچش حلقه‌ای گرام

• بخشی از این پیچش که در داخل حلقه آهنی قرار دارد، تعداد کمی خط میدان مغناطیسی را قطع می‌کند. بنابراین ولتاژ القایی در آنها بسیار کم است. به این دلیل، این نوع پیچش به طور گسترده استفاده نمی‌شود.

• با همان تعداد قطب و همان سرعت چرخش آرماتور، ولتاژ القایی در پیچش حلقه‌ای گرام نصف ولتاژ القایی در پیچش سیلندری است.

• از آنجا که بخشی که در داخل حلقه داخلی قرار دارد فقط به عنوان اتصالات عمل می‌کند، از مس تلف شده است.

• تعمیر و نگهداری بسیار گران است.

• عایق‌بندی پیچش بسیار دشوار است.

• نیاز به تحریک میدان قوی برای ایجاد میدان مغناطیسی مورد نیاز است زیرا ساختار نیازمند فاصله هوا بزرگی است.