لفة المغناطيس الدوار للمولد الكهربائي
اللفائف في المولد الكهربائي قد تكون من النوع المغلق أو المفتوح. يشكل اللف المغلق اتصالًا نجميًا في لفائف المولد الكهربائي.
هناك بعض الخصائص الشائعة للفائف.
أول وأهم خاصية للفائف هي أن جانبي أي لفيفة يجب أن يكونا تحت قطبين متجاورين. وهذا يعني أن طول اللف = المسافة بين القطبين.
يمكن أن يكون اللف طبقة واحدة أو طبقتين.
يتم ترتيب اللف في فتحات مختلفة بحيث يجب أن ينتج عن ذلك فرق كهربائي جيب التمام.
أنواع لفائف المولد الكهربائي
هناك أنواع مختلفة من لفائف المولد الكهربائي المستخدمة في المولد الكهربائي. يمكن تصنيف هذه اللفائف على أنها
لفائف مرحلة واحدة ولفائف متعددة المراحل.
لفائف مركزية ولفائف موزعة.
لفائف نصف دائرية وكاملة الدائرة.
لفائف طبقة واحدة ولفائف طبقتين.
لفائف تراكبية ولفائف موجية ولفائف مركزة أو لفائف حلزونية، و
لفائف ذات مسافات كاملة ولفائف ذات مسافات جزئية.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تكون لفائف المولد الكهربائي أيضًا لفائف بفتحات عدد صحيح ولفائف بفتحات عدد كسري.
لفائف مرحلة واحدة للمولد الكهربائي
لفائف مرحلة واحدة للمولد الكهربائي يمكن أن تكون مركزية أو موزعة.
اللفائف المركزية للمولد الكهربائي
يتم استخدام اللفائف المركزية عندما يكون عدد الفتحات على المغناطيس مساويًا لعدد الأقطاب في الجهاز. يعطي هذا النوع من لفائف المولد الكهربائي أعلى قيمة للفرق الجهد الكهربائي ولكنه ليس بالضبط جيب التمام.
يظهر أبسط لفائف مرحلة واحدة أدناه في الشكل-1. هنا، عدد الأقطاب = عدد الفتحات = عدد جوانب اللفائف. هنا، يكون جانب واحد من اللفائف داخل فتحة واحدة تحت قطب واحد والجانب الآخر من اللفائف داخل فتحة أخرى تحت القطب التالي. يتم إضافة الفرق الكهربائي الذي يحدث في جانب واحد من اللفائف إلى الجانب المجاور له.
يُعرف هذا الترتيب للفائف في المولد الكهربائي باسم اللف الموجي الهيكلي. وفقًا للشكل-1، يتم ربط جانب اللفائف-1 تحت القطب N بجانب اللفائف-2 تحت القطب S في الخلف وجانب اللفائف-3 في الأمام وهكذا.
تكون اتجاه الفرق الكهربائي لجانب اللفائف-1 للأعلى والفروق الكهربائية المحدثة في جانب اللفائف-2 للأدنى. مرة أخرى، بما أن جانب اللفائف-3 تحت القطب N، سيكون الفرق الكهربائي فيه للأعلى وهكذا. وبالتالي، فإن الفرق الكهربائي الكلي هو مجموع الفروقات الكهربائية لجميع جوانب اللفائف. هذا النوع من اللفائف بسيط ولكن نادر الاستخدام لأنه يتطلب مساحة كبيرة للاتصالات النهائية لكل جانب من جوانب اللفائف أو الموصلات. يمكننا التغلب على هذه المشكلة إلى حد ما باستخدام لفائف ذات دورات متعددة. نستخدم اللفائف ذات الدورات المتعددة والنصفية للحصول على فرق كهربائي أعلى. بما أن اللفائف تغطي فقط نصف محيط المغناطيس، فإننا نشير إلى هذا النوع من اللفائف بأنه لفائف نصفية أو لفائف نصفية المحيط. يظهر هذا في الشكل-2. إذا تم توزيع جميع اللفائف على محيط المغناطيس بأكمله، فإن اللفائف تُشار إليها بأنها لفائف كاملة المحيط.
يظهر في الشكل-3 اللفائف ذات الطبقة المزدوجة، حيث يتم وضع جانب واحد من كل لفائف على قمة فتحة المغناطيس والجانب الآخر في قاع الفتحة. (ممثلة بالخطوط المنقطة).
لفائف المولد الكهربائي الموزعة
للحصول على شكل موجة فرق كهربائي سلس، يتم وضع الموصلات في عدة فتحات تحت القطب الواحد. يُعرف هذا النوع من لفائف المولد الكهربائي بأنه لفائف موزعة. رغم أن اللفائف الموزعة في المولد الكهربائي تقلل من الفرق الكهربائي، إلا أنها لا تزال قابلة للاستخدام بسبب الأسباب التالية.
إنها تقلل أيضًا من الفروق الكهربائية التوافقية مما يحسن الشكل الموجي.
تقلل أيضًا من تأثير المغناطيس.
التوزيع المنتظم للموصلات يساعد على تبريد أفضل.
يتم استغلال النواة بشكل كامل لأن الموصلات موزعة على الفتحات حول محيط المغناطيس.
لفائف التراكب للمولد الكهربائي
يظهر اللف التراكبي الكامل لـ 4 أقطاب، 12 فتحة، 12 موصل (موصل واحد لكل فتحة) للمولد الكهربائي أدناه.
يكون الطول الخلفي لللف مساويًا لعدد الموصلات لكل قطب، أي = 3 والطول الأمامي مساويًا للطول الخلفي ناقص واحد. يتم إكمال اللف لكل زوج من الأقطاب ثم ربطها بشكل متسلسل كما هو موضح في الشكل-4 أدناه.
لفائف الموجة للمولد الكهربائي
يظهر اللف الموجي لنفس الجهاز، أي أربعة أقطاب، 12 فتحة، 12 موصل في الشكل-e أدناه. هنا، الطول الخلفي والأمامي متساويان لبعض الموصلات لكل قطب.
اللفائف المركزية أو الحلزونية
يظهر هذا النوع من اللفائف لنفس الجهاز، أي أربعة أقطاب 12 فتحة 12 موصل للمولد الكهربائي في الشكل-f أدناه. في هذا النوع من اللفائف، تكون أطوال اللفائف مختلفة. طول اللفائف الخارجية هو 5، طول اللفائف الوسطى هو 3، وطول اللفائف الداخلية هو 1.
لفائف المولد الكهربائي متعددة المراحل
قبل مناقشة لفائف المولد الكهربائي متعددة المراحل، يجب أن نمر على بعض المصطلحات المرتبطة بها لفهم أفضل.
مجموعة اللفائف
هو حاصل ضرب عدد المراحل بعدد الأقطاب في الجهاز الدوار.
مجموعة اللفائف = عدد الأقطاب × عدد المراحل.
اللفائف المتوازنة
إذا كان هناك عدد متساوٍ من اللفائف لمراحل مختلفة تحت كل وجه قطب، فإن اللفائف تُعتبر متوازنة. في اللفائف المتوازنة، يجب أن يكون عدد مجموعة اللفائف رقمًا زوجيًا.
اللفائف غير المتوازنة
إذا لم يكن عدد اللفائف لكل مجموعة لفائف رقمًا صحيحًا، فإن اللفائف تُعتبر غير متوازنة. في هذه الحالة، يحتوي كل وجه قطب على عدد غير متساوٍ من اللفائف لمراحل مختلفة. في المولد الكهربائي ذو المرحلتين، يتم وضع لفائف مرحلتين على المغناطيس بزاوية 90 درجة كهربية عن بعضهما البعض.
في حالة المولد الكهربائي ذو الثلاث مراحل، يتم وضع ثلاث لفائف مرحلة واحدة على المغناطيس بزاوية 60 درجة (كهربائية) عن بعضها البعض.
يشير الشكل أدناه إلى اللفائف الهيكيلية ثنائية المرحلة رباعية الأقطاب بفتحتين لكل قطب. الفرق الكهربائي بين الفتحات المجاورة = 180/2 = 90 درجة كهربية).
النقاط a و b هي نقاط البداية لللفائف الأولى والثانية من المولد الكهربائي ذو المرحلتين. a' و b' هما نقاط النهاية لللفائف الأولى والثانية من المولد الكهربائي ذو المرحلتين على التوالي. يشير الشكل أدناه إلى اللفائف الهيكيلية ثلاثية المرحلة رباعية الأقطاب بثلاث فتحات لكل قطب. الفرق الكهربائي بين الفتحات المجاورة هو 180/ 3 = 60 درجة (كهربائية) a، b و c هي نقاط البداية للمرحلات الحمراء والصفراء والأزرق و a'، b'، و c' هي نقاط النهاية للمرحلات الحمراء والصفراء والأزرق من اللفائف الثلاثية المرحلة.
لنفترض أن اللفائف الحمراء تبدأ من الفتحة رقم 1 وتنتهي فوق الفتحة رقم 10. ثم تبدأ اللفائف الصفراء أو الثانية من الفتحة رقم 2 وتنتهي فوق الفتحة رقم 11. تبدأ اللفائف الزرقاء الثالثة من الفتحة رقم 3 وتنتهي في الفتحة رقم 12. الفرق الكهربائي بين الفروق الكهربائية المحدثة في اللفائف الحمراء والصفراء والصفراء والأزرق والأزرق والحمراء على التوالي 60 درجة، 60 درجة و240 درجة (كهربائية على التوالي). بما أن الفرق الكهربائي بين المرحلات الحمراء والصفراء والأزرق في النظام الثلاثي المراحل هو 120 درجة (كهربائية). يمكن تحقيق هذا عن طريق عكس اللفائف الصفراء (الثانية) كما هو موضح في الشكل أعلاه.
