Types de bobinage en jambe de grenouille et en onde

Définition de l'enroulement en pattes de grenouille

Un enroulement en pattes de grenouille est une combinaison d'une onde multiplexe et d'un enroulement simple en chevauchement dans les mêmes fentes. Il conserve les avantages des deux types d'enroulements, sans leurs inconvénients inhérents.

Les enroulements en chevauchement et en onde ont chacun un nombre égal de chemins parallèles, qui sont connectés au même collecteur.

L'enroulement en pattes de grenouille a autant de chemins parallèles qu'un enroulement en chevauchement duplex, car la partie en chevauchement simple fournit 'P' chemins parallèles et la section en onde multiplexe fournit également 'P' chemins parallèles. Ainsi, le total est de 2P chemins en parallèle (ce qui est le même nombre qu'un enroulement en chevauchement duplex).

Avantages de l'enroulement en pattes de grenouille

Cet enroulement a plus de chemins parallèles et une intensité et une tension nominale supérieures à celles des enroulements en chevauchement ou en onde. Ces armatures enroulées en pattes de grenouille sont conçues pour être utilisées avec un courant et une tension modérés.

Ces enroulements sont connectés en série-parallèle. Tout élément en onde et l'élément en chevauchement suivant sont connectés sur le collecteur exactement deux pas de pôle à part, en série. Ces deux segments du collecteur sont exactement à 360 degrés électriques l'un de l'autre et développent une tension nette nulle. Par conséquent, cette combinaison en chevauchement-onde de l'enroulement en pattes de grenouille est totalement équilibrée et élimine l'utilisation d'un égaliseur. C'est pourquoi la plupart des grandes machines à courant continu utilisent des armatures enroulées en pattes de grenouille.

Définition de l'enroulement en tambour

Il s'agit d'un type d'enroulement dans lequel les conducteurs sont placés dans des fentes sur la surface de l'armature en forme de tambour et connectés entre eux par des connexions avant et arrière aux extrémités des bobines. L'enroulement en tambour a été introduit principalement pour surmonter les lacunes de l'enroulement en anneau.

Avantages de l'enroulement en tambour

Chaque enroulement, placé dans les fentes de l'armature, entoure le noyau de manière que toute la longueur du conducteur, à l'exception des connexions d'extrémité, coupe le flux magnétique principal. Par conséquent, la tension induite dans ce type d'enroulement d'armature est plus grande que celle de l'enroulement en anneau Gramme.

Les bobines peuvent être préformées et isolées avant d'être placées dans les fentes de l'armature, ce qui permet de réduire les coûts.

Les deux côtés de la bobine sont placés sous deux pôles différents, un pôle Nord et un pôle Sud, de sorte que les tensions induites en elles sont toujours additives grâce aux connexions d'extrémité.

L'enroulement à pas fractionnaire peut être utilisé dans l'enroulement en tambour. L'avantage de l'enroulement à pas fractionnaire est qu'il permet des économies substantielles en cuivre pour les connexions d'extrémité. La commutation est également améliorée en raison de l'inductance mutuelle moindre entre les bobines.

Enroulement à pas fractionnaire : Pour obtenir la tension maximale, l'étendue de la bobine devrait correspondre au pas du pôle. Cependant, en réduisant l'étendue de la bobine à huit dixièmes (8/10) du pas du pôle, on peut encore induire une tension significative. Cela s'appelle un enroulement à pas fractionnaire.

Comme plusieurs conducteurs sont placés dans une seule fente, le nombre de fentes se réduit dans le noyau de l'armature, les dents du noyau deviennent mécaniquement plus solides. Le laminage et la protection des bobines sont également améliorés.

Le coût de fabrication sera réduit dans l'enroulement en tambour car il faut construire moins de bobines.

Définition de l'enroulement en anneau Gramme

Un enroulement en anneau est un type d'enroulement d'armature dans lequel le fil est enroulé alternativement autour des surfaces extérieure et intérieure d'un noyau cylindrique ou en forme d'anneau. L'enroulement en anneau Gramme est un ancien type d'enroulement d'armature. Dans cet enroulement, l'armature se compose d'un cylindre creux ou d'un anneau fait de lamelles de fer. Le noyau est enroulé avec du fil isolé en spirale autour de l'anneau.

L'enroulement est continu et donc fermé. Nous connectons les bobines entre les balais en série. La figure montre l'enroulement en anneau Gramme et son circuit équivalent. On peut voir qu'il y a un nombre égal de conducteurs générant de la tension placés de chaque côté de l'armature.

Nous tapons le fil à intervalles réguliers et le connectons aux segments du collecteur. Il y a deux chemins entre les balais positif et négatif, connectés en parallèle. Les bobines 1 à 6 forment un chemin, tandis que les bobines 7 à 12 forment l'autre.

Lorsque l'armature tourne dans le sens horaire, une tension est induite dans les conducteurs. Selon la règle de la main droite de Fleming, la direction de la tension induite et de la direction du courant sera vers l'intérieur dans le cas des conducteurs sous le pôle Nord. Dans le cas des conducteurs sous le pôle Sud, la direction de la tension induite et de la direction du courant sera vers l'extérieur.

Selon la règle de la main droite de Fleming, tenez votre main droite avec le pouce, l'index et le majeur à angle droit. L'index indique la direction du champ magnétique, le pouce indique le mouvement, et le majeur pointe vers le courant induit.

Ainsi, les tensions générées dans les deux chemins sont dans des directions opposées, comme le montre la figure ci-dessus. La tension générée sur chaque chemin est additive de bas en haut de chaque côté. Comme il y a deux chemins parallèles, la tension par chemin est la tension générée de la machine, et chaque chemin fournit la moitié de l'intensité de sortie dans le circuit externe.

Avantages de l'enroulement en anneau Gramme

• Le principe de fonctionnement de l'armature est plus simple car il n'y a pas de croisement de conducteurs dans l'enroulement.

• Le même enroulement peut être utilisé théoriquement avec 2, 4, 6 ou 8 pôles.

• Inconvénients de l'enroulement en anneau Gramme

• La partie de cet enroulement située à l'intérieur de l'anneau de fer coupe très peu de lignes de flux. Ainsi, ils ont une tension induite très faible. Pour cette raison, il n'est pas largement utilisé.

• Avec le même nombre de pôles et la même vitesse de rotation de l'armature, la tension induite dans l'enroulement en anneau Gramme est la moitié de celle induite dans l'enroulement en tambour.

• La partie située à l'intérieur de l'anneau interne ne sert que de connecteurs, ce qui entraîne un gaspillage de cuivre.

• Les réparations et la maintenance sont très coûteuses.

• L'isolation de l'enroulement est beaucoup plus difficile.

• Une excitation de champ forte est nécessaire pour produire le flux requis car la construction nécessite un grand espace d'air.