תסבוכת הרוטור של מחליפי זרם
העטיפה של הרוטור באלטרנטור יכולה להיות מסוג סגור או פתוח. העטיפה הסגורה יוצרת חיבור כוכב בעטיפת הרוטור של האלטרנטור.
ישנן כמה תכונות נפוצות של עטיפת הרוטור.
התכונה הראשונה והחשובה ביותר של עטיפת רוטור היא שהצדדים של כל קוייל צריכים להיות מתחת לשני קטבים סמוכים. כלומר, המרחק בין הקצוות של הקוייל שווה למרחק בין הקטבים.
העטיפה יכולה להיות חד-שכבתית או דו-שכבתית.
העטיפה מופיעה בחלקים שונים של הרוטור כך שהיא מייצרת מתח חילופין סינוסואידלי.
etypes of Armature Winding of Alternator
ישנם סוגים שונים של עטיפת רוטור בשימוש באלטרנטור. העטיפות יכולות להתחלק ל
עטיפת רוטור חד- faz ורב- faz.
עטיפה מרוכזת ומפוזרת.
עטיפה חצי- מעגלית ומעגלית מלאה.
עטיפה חד-שכבתית ודוו-שכבתית.
עטיפה בסגנון לולאה, גל ושפיראלי.
עטיפה עם קויילים מלאים וקויילים חלקיים.
בנוסף לכך, עטיפת הרוטור של האלטרנטור יכולה גם להיות עטיפה עם מספר שלם של פועלים ועטיפה עם מספר לא שלם של פועלים.
עטיפת רוטור חד- faz
עטיפת רוטור חד- faz יכולה להיות מרוכזת או מפוזרת.
עטיפה מרוכזת של רוטור
העטיפה המרוכזת משמשת כאשר מספר החללים על הרוטור שווה למספר הקטבים במתקן. עטיפת רוטור זו של האלטרנטור נותנת את התפוקה המקסימלית של מתח אך לא בדיוק סינוסואידלי.
העטיפה החד- faz הפשוטה ביותר מצוירת להלן בתמונה 1. כאן, מספר הקטבים שווה למספר החללים שווה למספר צידי הקוייל. כאן, צד אחד של הקוייל נמצא בתוך חלל אחד מתחת לקוטב אחד והצד השני של הקוייל נמצא בתוך חלל אחר מתחת לקוטב הבא. המתח המושרה בצד אחד של הקוייל מתווסף לזה של הצד הסמוך של הקוייל.
הסדר הזה של עטיפת הרוטור באלטרנטור מכונה עטיפה מהירה. לפי התמונה 1, צד הקוייל 1 מתחת לקוטב N מחובר לצד הקוייל 2 מתחת לקוטב S מאחור וצד הקוייל 3 מלפנים וכן הלאה.
כיוון המתח המושרה בצד הקוייל 1 הוא למעלה והמתח המושרה בצד הקוייל 2 הוא למטה. שוב, כיוון שצד הקוייל 3 נמצא מתחת לקוטב N, הוא יש המתח בכיוון למעלה וכן הלאה. לכן, המתח הכולל הוא סכום המתחים של כל צידי הקוייל. עטיפה זו פשוטה מאוד אך נדירה בשימוש כי היא דורשת מקום רב לקשרי הקצה של כל צד קוייל או מוליך. ניתן להתגבר על בעיה זו חלקית באמצעות שימוש בקויילים מרובים. אנו משתמשים בעטיפה חצי- מעגלית מרובת טורנים כדי לקבל מתח גבוה יותר. מכיוון שהקויילים מכסים רק חצי מהיקף הרוטור, אנו מכנים את העטיפה הזו עטיפה חצי- מעגלית או הלמי- טרופית. התמונה 2 מציגה זאת. אם מתפזרים את כל הקויילים לאורך כל ההיקף של הרוטור, אז העטיפה של הרוטור מכונה עטיפה מעגלית מלאה.
התמונה 3 מציגה עטיפה דו-שכבתית, שבה מניחים צד אחד של כל קוייל מעל חלל הרוטור וצד שני בבסיס החֵלל (מיוצג על ידי קווים נקודות).
עטיפת רוטור מפוזרת של אלטרנטור
כדי לקבל גל מתח סינוסואידלי חלק, מוליכים מונחים במספר חללים מתחת לקוטב אחד. עטיפה זו של הרוטור מכונה עטיפה מפוזרת. למרות שעטיפה מפוזרת של רוטור באלטרנטור מפחיתה את המתח, עדיין היא מאוד שימושית בשל הסיבות הבאות.
היא גם מפחיתה הארמוניות ומגבירת את צורת הגל.
היא גם מפחיתה את תגובה הרוטור.
הפצה אחידה של מוליכים מסייעת להקרנה טובה יותר.
הגרעין מנוצל באופן מלא שכן המוליכים מפוזרים על פני החללים סביב ההיקף של הרוטור.
עטיפה בסגנון לולאה של אלטרנטור
הצגת עטיפה מלאה בסגנון לולאה של אלטרנטור עם 4 קטבים, 12 חללים ו-12 מוליכים (מוליך אחד לכל חלל) מוצגת להלן.
הקפיצה אחורה של העטיפה שווה למספר המוליכים לכל קוטב, כלומר = 3 והקפיצה קדימה שווה לקפיצה אחורה פחות אחת. העטיפה מושלמת לכל זוג קוטבים ולאחר מכן מחוברת בטור כמו שמוצג בתמונה 4 להלן.
עטיפה בסגנון גל של אלטרנטור
עטיפה בסגנון גל של אותו מכשיר, כלומר ארבעה קטבים, 12 חללים, 12 מוליכים מוצגת בתמונה e להלן. כאן, הקפיצות אחורה וקדימה שוות למספר מוליכים לכל קוטב.
עטיפה קונצנטרית או ספירלית
עטיפה זו עבור אותו המכשיר, כלומר ארבעה קטבים 12 חללים 12 מוליכים אלטרנטור מוצגת בתמונה f להלן. בעטיפה זו, הקויילים הם עם קפיצות שונות. הקפיצה החיצונית היא 5, הקפיצה האמצעית היא 3 והקפיצה הפנימית היא אחת.
עטיפת רוטור רב- faz של אלטרנטור
לפני דיון בעטיפת רוטור רב- faz של אלטרנטור, יש לעבור על כמה מונחים קשורים לשם הבנה טובה יותר.
קבוצת קויילים
זהו מכפלת מספר הפאзы ומספר הקטבים במכונת סיבוב.
קבוצת קויילים = מספר הקטבים × מספר הפאזה.
עטיפה מאוזנת
אם תחת כל פנים של קוטב, יש מספר שווה של קויילים של פאזה שונה, אז העטיפה נקראת עטיפה מאוזנת. בעטיפה מאוזנת, קבוצת הקויילים צריכה להיות מספר זוגי.
עטיפה לא מאוזנת
אם מספר הקויילים לכל קבוצת קויילים אינו מספר שלם, העטיפה נקראת עטיפה לא מאוזנת. במקרה כזה, כל פנים של קוטב מכילה מספר לא שווה של קויילים של פאזה שונה. באלטרנטור דו- faz, שתי עטיפות חד- faz מונחות על הרוטור במרחק של 90 מעלות חשמליות אחת מהשנייה.
במקרה של אלטרנטור שלושה פאזה, שלוש עטיפות חד- faz מונחות על הרוטור, במרחק של 60 מעלות (חשמליות) אחת מהשנייה.
התמונה שלהלן מציגה עטיפה ס켈טון דו- faz בארבעה קטבים, שני חללים לכל קוטב. ההבדל הפאזה החשמלית בין חללים סמוכים הוא 180/2 = 90 מעלות חשמליות).
נקודות a ו-b הן נקודות התחלה של העטיפות הראשונה והשנייה של אלטרנטור דו- faz. a' ו-b' הן נקודות הסיום של העטיפות הראשונה והשנייה של אלטרנטור דו- faz, בהתאמה. התמונה שלהלן מציגה עטיפה סקלטון של שלושה פאזה בארבעה קטבים, שלושה חללים לכל קוטב. ההבדל הפאזה החשמלית בין חללים סמוכים הוא 180/3 = 60 מעלות (חשמליות) a, b ו-c הם נקודות התחלה של הפאזה האדומה, הצהובה והכחולה ו-a', b' ו-c' הם נקודות הסיום של אותן פאזות אדומה, צהובה וכחולה של העטיפה בשלושה פאזה.
נניח שהעטיפה של הפאזה האדומה מתחילה בחלל מספר 1 ונגמרת מעל חלל מספר 10. אז העטיפה של הפאזה הצהובה או השנייה מתחילה בחלל מספר 2 ונגמרת מעל חלל מספר 11. העטיפה השלישית או הכחולה מתחילה בחלל מספר 3 ונגמרת בחלל מספר 12. ההבדל הפאזה בין המתחים המושרה, בין הפאזה האדומה לצהובה, בין הצהובה לכחולה ובין הכחולה לאדומה בהתאמה הוא 60 מעלות, 60 מעלות ו-240 מעלות (חשמליות בהתאמה). מכיוון שבמערכת של שלושה פאזה, ההבדל הפאזה בין האדומה, הצהובה והכחולה הוא 120 מעלות (חשמליות). ניתן להשיג זאת על ידי הפיכת העטיפה של הפאזה הצהובה (העטיפה השנייה) כפי שמוצג בתמונה לעיל
