Vaihtojen kiekkojen rakenne

Vaihtojen kierros vaihtokoneessa voi olla joko suljettua tai avointa tyyppiä. Suljettu kierros muodostaa tähtiyhdistelmän vaihtokoneen vaihtojen kierroksessa.
On joitakin yleisiä ominaisuuksia vaihtojen kierroksessa.

1. Vaihtojen kierroksen ensimmäinen ja tärkein ominaisuus on, että kaikkien kympien molemmat sivut pitäisi sijaita kahden vierekkäisen napin alla. Tämä tarkoittaa, että kympin leveys = napin etäisyys.

2. Kierros voi olla joko yksikerroksinen tai kaksikerroksinen.

3. Kierros on järjestetty eri vaihtojen kuiluihin siten, että se tuottaa sinimuotoisen sähkökentän.

Vaihtokoneen vaihtojen kierroksen tyypit

Vaihtokoneissa käytetään erilaisia vaihtojen kierrosten tyyppejä. Kierrokset voidaan luokitella seuraavasti

1. Yksivaiheinen ja monivaiheinen vaihtojen kierros.

2. Sijoitettu kierros ja jakautunut kierros.

3. Puolikas kympin kierros ja kokonaisen kympin kierros.

4. Yksikerroksinen ja kaksikerroksinen kierros.

5. Lap-, wave- ja keskittynevä tai spiraalikierros ja

6. Täysi askelkympin kierros ja murtoluku askelkympin kierros.

Näiden lisäksi vaihtokoneen vaihtojen kierrossa voidaan käyttää myös kokonaislukuarvoisia kuiluja ja murtolukuarvoisia kuiluja.

Yksivaiheinen vaihtojen kierros

Yksivaiheinen vaihtojen kierros voi olla joko sijoitettua tai jakautunutta tyyppiä.

Sijoitettu vaihtojen kierros

Sijoitettu kierros käytetään silloin, kun vaihtojen kuilujen lukumäärä on sama kuin nappien lukumäärä laitteessa. Tämä vaihtokoneen vaihtojen kierros antaa suurimman jännitteen, mutta ei ole täsmälleen sinimuotoista.

Yksinkertaisin yksivaiheinen kierros on nähtävissä alla kuvassa 1. Tässä nappien lukumäärä = kuilujen lukumäärä = kympien sivujen lukumäärä. Tässä yhden kympin sivu on yhdessä kuilussa yhden napin alla, ja toinen kympin sivu on toisessa kuilussa seuraavan napin alla. Indusoitu jännite yhdessä kympin sivussa lisätään viereiseen kympin sivuun indusoitun jännitteen kanssa.

Tämä vaihtokoneen vaihtojen kierroksen järjestely tunnetaan nimellä skeleton wave winding. Kuvan 1 mukaan kympin sivu-1 N-napin alla on yhdistetty kympin sivu-2 S-napin alla takana ja kympin sivu-3 edessä jne.
Kympin sivu-1 indusoima jännite on ylöspäin ja kympin sivu-2 indusoima jännite on alaspäin. Jälleen, koska kympin sivu-3 on N-napin alla, sillä on jännite ylöspäin jne. Siksi kokonaisjännite on kaikkien kympien sivujen indusoitujen jännitteiden summa. Tämä vaihtojen kierros on hyvin yksinkertainen, mutta sitä käytetään harvoin, sillä siihen tarvitaan huomattava määrä tilaa jokaista kympin sivua varten. Voimme korjata tämän ongelman osittain käyttämällä useampia kympien kierroksia. Käytämme useamman kierroksen puolikas kympin kierrosta saadaksemme suuremman jännitteen. Koska kympit peittävät vain puolet vaihtojen ympärysmitasta, viitataan tätä kierrosta puolikas kympin kierroksena tai hemi-tropisena kierroksena. Kuvassa 2 näkyy tämä. Jos jaamme kaikki kympit koko vaihtojen ympärysmitalle, silloin vaihtojen kierrosta kutsutaan kokonaiskympin kierroksiksi.

Kuvassa 3 näkyy kaksikerroksinen kierros, jossa jokaisen kympin toinen sivu on vaihtojen kuilun päällä, ja toinen sivu on kuilun pohjalla. (Edustettu katkoviivoilla).

Jakautunut vaihtokoneen vaihtojen kierros

Säteittäisen sini-muotoisen sähkökentän saamiseksi johtimet sijoitetaan useisiin kuiluihin yhden napin alla. Tätä vaihtojen kierrosta kutsutaan jakautuneeksi kierroksiksi. Vaikka jakautunut vaihtojen kierros vaihtokoneessa pienentää jännitettä, sitä edelleen käytetään paljon seuraavista syistä.

1. Se myös pienentää harmonisten jännitteitä, joten aaltoforma paranevat.

2. Se myös vähentää vaihtojen vaikutusta.

3. Johtimien tasainen jako auttaa paremman jähdytyksen kannalta.

4. Ytimen käyttö on tehokasta, koska johtimet ovat jaettu kuiluihin vaihtojen ympärysmitassa.

Vaihtokoneen lap-kierros

Täysi askelkympin lap-kierros neljän napin, 12 kuilun, 12 johtimen (yksi johtin per kuilu) vaihtokoneessa on nähtävissä alla. Kierroksen takajana on yhtä suuri kuin johtimien määrä per nappi, eli = 3, ja etujana on yhtä suuri kuin takajana miinus yksi. Kierros tehdään parin nappi kerrallaan ja sitten yhdistetään sarjaan kuten kuvassa 4 alla.

Vaihtokoneen wave-kierros

Samankaltaisen laitteen, eli neljän napin, 12 kuilun, 12 johtimen wave-kierros on nähtävissä kuvassa e alla. Tässä takajana ja etujana ovat yhtä suuret kuin johtimien määrä per nappi.

Keskitetty tai spiraalikierros

Tämä kierros samankaltaiselle laitteelle, eli neljän napin, 12 kuilun, 12 johtimen vaihtokoneelle on nähtävissä kuvassa f alla. Tässä kierrossa kympit ovat eri askeleissa. Ulkoisen kympin askele on 5, keskisen kympin askele on 3, ja sisäisen kympin askele on yksi.

Monivaiheinen vaihtojen kierros vaihtokoneessa

Ennen monivaiheisen vaihtokoneen vaihtojen kierroksen käsittelyä, tulisi tutustua joitakin liittyviä termejä paremman ymmärryksen saamiseksi.

Kympiryhmä

Se on vaiheiden ja nappien lukumäärän tulo pyörimälaitteessa.
Kympiryhmä = nappien lukumäärä × vaiheiden lukumäärä.

Tasapainoinen kierros

Jos jokaisen napin alla on yhtä monta kympää eri vaiheista, kierros on tasapainoinen kierros. Tasapainoisessa kierrossa kympiryhmän pitäisi olla parillinen luku.

Epätasapainoinen kierros

Jos kympiryhmän kympien lukumäärä ei ole kokonaisluku, kierros on epätasapainoinen kierros. Tällaisessa tapauksessa jokaisella napilla on eri määrä kymppejä eri vaiheista. Kahdevaiheisessa vaihtokoneessa kaksi yksivaiheista kierrosta sijoitetaan vaihtoihin 90 sähköastetta erossa toisistaan.