Enroulement de l'armature de l'alternateur
L'enroulement de l'armature dans un alternateur peut être de type fermé ou ouvert. L'enroulement fermé forme une connexion en étoile dans l'enroulement de l'armature de l'alternateur.
Il existe certaines propriétés communes à l'enroulement de l'armature.
La première et la plus importante propriété d'un enroulement d'armature est que les deux côtés de n'importe quelle bobine doivent se situer sous deux pôles adjacents. Cela signifie que l'envergure de la bobine = le pas des pôles.
L'enroulement peut être soit simple couche, soit double couche.
L'enroulement est disposé de telle manière dans différentes fentes d'armature qu'il doit produire une force électromotrice sinusoïdale.
Types d'enroulement de l'armature de l'alternateur
Il existe différents types d'enroulement de l'armature utilisés dans un alternateur. Les enroulements peuvent être classés comme suit
Enroulement monophasé et polyphasé de l'armature.
Enroulement concentré et réparti.
Enroulement demi-bobiné et entièrement bobiné.
Enroulement simple couche et double couche.
Enroulement en chevauchement, en onde et concentrique ou en spirale, et
Enroulement avec des bobines de pas complet et des bobines de pas fractionnel.
En outre, l'enroulement de l'armature de l'alternateur peut également être un enroulement avec des fentes entières et fractionnelles.
Enroulement monophasé de l'armature
L'enroulement monophasé de l'armature peut être de type concentré ou réparti.
Enroulement concentré de l'armature
L'enroulement concentré est utilisé lorsque le nombre de fentes sur l'armature est égal au nombre de pôles de la machine. Cet enroulement de l'armature de l'alternateur fournit une tension maximale tension mais non exactement sinusoïdale.
Le plus simple enroulement monophasé est montré ci-dessous dans la figure-1. Ici, le nombre de pôles = le nombre de fentes = le nombre de côtés de bobine. Ici, un côté de la bobine est dans une fente sous un pôle et l'autre côté de la bobine est dans d'autres fentes sous le pôle suivant. La force électromotrice induite dans un côté de la bobine s'ajoute à celle du côté de la bobine adjacent.
Cette disposition de l'enroulement de l'armature dans un alternateur est connue sous le nom d'enroulement ondulatoire squelettique. Selon la figure-1, le côté-1 de la bobine sous le pôle N est connecté au côté-2 de la bobine sous le pôle S à l'arrière et au côté-3 à l'avant, et ainsi de suite.
La direction de la force électromotrice induite dans le côté-1 de la bobine est vers le haut et la force électromotrice induite dans le côté-2 de la bobine est vers le bas. De nouveau, comme le côté-3 est sous le pôle N, il aura une force électromotrice dans le sens ascendant et ainsi de suite. Par conséquent, la force électromotrice totale est la somme des forces électromotrices de tous les côtés de la bobine. Cette forme d'enroulement de l'armature est assez simple mais rarement utilisée car elle nécessite un espace considérable pour les connexions de chaque côté de la bobine ou conducteur. Nous pouvons surmonter ce problème, dans une certaine mesure, en utilisant des bobines multi-tours. Nous utilisons l'enroulement semi-bobiné multi-tours pour obtenir une force électromotrice plus élevée. Puisque les bobines couvrent seulement une moitié de la périphérie de l'armature, nous appelons cet enroulement enroulement semi-bobiné ou hémisphérique. La figure – 2 le montre. Si nous distribuons toutes les bobines sur toute la périphérie de l'armature, alors l'enroulement de l'armature est appelé enroulement entièrement bobiné.
La figure 3 montre un enroulement double couche, où nous plaçons un côté de chaque bobine sur le dessus de la fente de l'armature, et l'autre côté au fond de la fente. (Représenté par des lignes pointillées).
Enroulement réparti de l'armature de l'alternateur
Pour obtenir une onde de force électromotrice sinusoïdale lisse, les conducteurs sont placés dans plusieurs fentes sous un seul pôle. Cet enroulement de l'armature est connu sous le nom d'enroulement réparti. Bien que l'enroulement réparti de l'armature dans l'alternateur réduise la force électromotrice, il est néanmoins très utilisable pour les raisons suivantes.
Il réduit également la force électromotrice harmonique, améliorant ainsi la forme d'onde.
Il diminue également la réaction de l'armature.
Une distribution uniforme des conducteurs aide à une meilleure refroidissement.
Le noyau est pleinement utilisé car les conducteurs sont distribués sur les fentes de la périphérie de l'armature.
Enroulement en chevauchement de l'alternateur
L'enroulement en chevauchement à pas complet de 4 pôles, 12 fentes, 12 conducteurs (un conducteur par fente) de l'alternateur est montré ci-dessous.
Le pas arrière de l'enroulement est égal au nombre de conducteurs par pôle, c'est-à-dire, = 3 et le pas avant est égal au pas arrière moins un. L'enroulement est complété par paire de pôles et ensuite connecté en série comme indiqué dans la figure – 4 ci-dessous.
Enroulement en onde de l'alternateur
L'enroulement en onde de la même machine, c'est-à-dire quatre pôles, 12 fentes, 12 conducteurs est montré dans la figure-e ci-dessous. Ici, le pas arrière et le pas avant sont tous deux égaux à un certain nombre de conducteurs par pôle.
Enroulement concentrique ou en spirale
Cet enroulement pour la même machine, c'est-à-dire quatre pôles, 12 fentes, 12 conducteurs, alternateur est montré dans la figure-f ci-dessous. Dans cet enroulement, les bobines ont des pas différents. Le pas de la bobine extérieure est 5, le pas de la bobine intermédiaire est 3, et le pas de la bobine intérieure est un.
Enroulement polyphasé de l'armature de l'alternateur
Avant de discuter de l'enroulement polyphasé de l'armature de l'alternateur, nous devrions passer en revue certains termes liés pour une meilleure compréhension.
Groupe de bobines
C'est le produit du nombre de phases et du nombre de pôles dans une machine tournante.
Groupe de bobines = nombre de pôles × le nombre de phases.
Enroulement équilibré
Si sous chaque face de pôle, il y a un nombre égal de bobines de différentes phases, alors l'enroulement est dit équilibré. Dans un enroulement équilibré, le groupe de bobines doit être un nombre pair.
Enroulement déséquilibré
Si le nombre de bobines par groupe de bobines n'est pas un nombre entier, l'enroulement est connu sous le nom d'enroulement déséquilibré. Dans ce cas, chaque face de pôle contient un nombre inégal de bobines de différentes phases. Dans un alternateur biphasé, deux enroulements monophasés sont placés sur l'armature, espacés de 90 degrés électriques les uns des autres.
Dans le cas d'un alternateur triphasé, trois enroulements monophasés sont placés sur l'armature, espacés de 60 degrés (électriques) les uns des autres.
La figure ci-dessous représente un enroulement biphasé à 4 pôles squelettique, deux fentes par pôle. La différence de phase électrique entre les fentes adjacentes = 180/2 = 90 degrés électriques).
Les points a et b sont les points de départ du premier et du second enroulement de phase de l'alternateur biphasé. a’ et b’ sont les points de fin du premier et du second enroulement de phase de l'alternateur biphasé, respectivement. La figure ci-dessous représente un enroulement triphasé à 4 pôles squelettique, trois fentes par pôle. La différence de phase électrique entre les fentes adjacentes est 180/ 3 = 60 degrés (électriques). a, b et c sont les points de départ des phases rouge, jaune et bleue, et a’, b’ et c’ sont les points de fin des mêmes phases rouge, jaune et bleue de l'enroulement triphasé.
Disons que l'enroulement de phase rouge commence à la fente numéro 1 et se termine sur la fente numéro 10. Alors, l'enroulement jaune ou le deuxième enroulement commence à la fente numéro 2 et se termine sur la fente numéro 11. Le troisième enroulement ou l'enroulement de phase bleue commence à la fente numéro 3 et se termine à la fente numéro 12. La différence de phase des forces électromotrices induites, dans l'enroulement de phase rouge et jaune, jaune et bleu, et bleu et rouge, respectivement, est de 60 degrés, 60 degrés et 240 degrés (électriques respectivement). Puisque, dans un système triphasé, la différence de phase entre les phases rouge, jaune et bleue est de 120 degrés (électriques). Cela peut être réalisé en inversant l'enroulement de phase jaune (deuxième enroulement) comme indiqué dans la figure ci-dessus.
