Avvolgimento dell'armatura dell'alternatore
L'avvolgimento dell'armatura in un alternatore può essere di tipo chiuso o aperto. L'avvolgimento chiuso forma una connessione a stella nell'avvolgimento dell'armatura dell'alternatore.
Esistono alcune proprietà comuni dell'avvolgimento dell'armatura.
La prima e più importante proprietà di un avvolgimento dell'armatura è che i due lati di qualsiasi spire devono trovarsi sotto due poli adiacenti. Ciò significa che la portata della spira = il passo del polo.
L'avvolgimento può essere a singolo strato o a doppio strato.
L'avvolgimento è disposto in diverse scanalature dell'armatura in modo da produrre una forza elettromotrice sinusoidale.
Tipi di avvolgimento dell'armatura dell'alternatore
Esistono diversi tipi di avvolgimento dell'armatura utilizzati in un alternatore. Gli avvolgimenti possono essere classificati come
Avvolgimento monofase e polifase.
Avvolgimento concentrato e distribuito.
Avvolgimento a mezza spira e a spira intera.
Avvolgimento a singolo strato e a doppio strato.
Avvolgimento a lappo, a onda e concentrico o a spirale e
Avvolgimento a spira completa e a spira frazionaria.
In aggiunta a questi, l'avvolgimento dell'armatura dell'alternatore può anche essere un avvolgimento a slot integrale e a slot frazionario.
Avvolgimento monofase dell'armatura
L'avvolgimento monofase dell'armatura può essere di tipo concentrato o distribuito.
Avvolgimento concentrato dell'armatura
L'avvolgimento concentrato viene utilizzato quando il numero di scanalature sull'armatura è uguale al numero di poli nella macchina. Questo avvolgimento dell'armatura dell'alternatore fornisce un output massimo di tensione, ma non esattamente sinusoidale.
Il più semplice avvolgimento monofase è mostrato di seguito nella figura-1. Qui, il numero di poli = il numero di scanalature = il numero di lati della spira. Qui, un lato della spira si trova in una scanalatura sotto un polo e l'altro lato della spira in altre scanalature sotto il polo successivo. La forza elettromotrice indotta in un lato della spira si somma a quella del lato della spira adiacente.
Questo schema di avvolgimento dell'armatura in un alternatore è noto come avvolgimento a onda scheletrico. Come mostrato nella fig-1, il lato della spira-1 sotto il polo N è connesso al lato della spira-2 sotto il polo S sul retro e al lato della spira-3 sul fronte e così via.
La direzione della forza elettromotrice indotta nel lato della spira-1 è verso l'alto e la forza elettromotrice indotta nel lato della spira-2 è verso il basso. Di nuovo, poiché il lato della spira-3 si trova sotto il polo N, avrà una forza elettromotrice verso l'alto e così via. Pertanto, la forza elettromotrice totale è la somma delle forze elettromotrici di tutti i lati della spira. Questa forma di avvolgimento dell'armatura è piuttosto semplice, ma raramente utilizzata, poiché richiede uno spazio considerevole per le connessioni finali di ogni lato della spira o conduttore. Possiamo superare questo problema, in parte, utilizzando spire a multi-volte. Utilizziamo l'avvolgimento a mezza spira a multi-volte per ottenere una forza elettromotrice maggiore. Poiché le spire coprono solo metà della circonferenza dell'armatura, quindi, riferiamo questo avvolgimento come avvolgimento a mezza spira o avvolgimento emi-tropico. La figura – 2 mostra questo. Se distribuiamo tutte le spire su tutta la circonferenza dell'armatura, allora l'avvolgimento dell'armatura viene definito avvolgimento a spira intera.
La figura 3 mostra un avvolgimento a doppio strato, dove posizioniamo un lato di ciascuna spira sulla parte superiore della scanalatura dell'armatura e l'altro lato nella parte inferiore della scanalatura. (Rappresentato da linee tratteggiate).
Avvolgimento distribuito dell'armatura dell'alternatore
Per ottenere un'onda sinusoidale di forza elettromotrice liscia, i conduttori sono posizionati in diverse scanalature sotto un singolo polo. Questo avvolgimento dell'armatura è noto come avvolgimento distribuito. Anche se l'avvolgimento distribuito dell'armatura nell'alternatore riduce la forza elettromotrice, è comunque molto utilizzabile per le seguenti ragioni.
Riduce anche la forza elettromotrice armonica e quindi migliora la forma d'onda.
Riduce anche la reazione dell'armatura.
Una distribuzione uniforme dei conduttori, aiuta per un raffreddamento migliore.
Il nucleo è pienamente utilizzato poiché i conduttori sono distribuiti nelle scanalature sulla periferia dell'armatura.
Avvolgimento a lappo dell'alternatore
L'avvolgimento a lappo completo di 4 poli, 12 scanalature, 12 conduttori (un conduttore per scanalatura) dell'alternatore è mostrato di seguito.
Il passo posteriore dell'avvolgimento è uguale al numero di conduttori per polo, cioè, = 3 e il passo anteriore è uguale al passo posteriore meno uno. L'avvolgimento è completato per ciascuna coppia di poli e poi collegato in serie come mostrato nella figura – 4 qui sotto.
Avvolgimento a onda dell'alternatore
L'avvolgimento a onda della stessa macchina, cioè, quattro poli, 12 scanalature, 12 conduttori, è mostrato nella figura-e qui sotto. Qui, il passo posteriore e il passo anteriore sono entrambi uguali a qualche conduttore per polo.
Avvolgimento concentrico o a spirale
Questo avvolgimento per la stessa macchina, cioè, quattro poli, 12 scanalature, 12 conduttori alternatore, è mostrato nella figura-f qui sotto. In questo avvolgimento, le spire hanno differenti passi. Il passo della spira esterna è 5, il passo della spira centrale è 3 e il passo della spira interna è 1.
Avvolgimento polifase dell'armatura dell'alternatore
Prima di discutere l'avvolgimento polifase dell'armatura dell'alternatore, dovremmo passare attraverso alcuni termini correlati per una migliore comprensione.
Gruppo di spire
È il prodotto del numero di fasi e del numero di poli in una macchina rotante.
Gruppo di spire = numero di poli × il numero di fasi.
Avvolgimento bilanciato
Se sotto ciascuna faccia del polo, ci sono un numero uguale di spire di fasi diverse, allora l'avvolgimento viene definito avvolgimento bilanciato. Nell'avvolgimento bilanciato, il gruppo di spire deve essere un numero pari.
Avvolgimento sbilanciato
Se il numero di spire per gruppo di spire non è un numero intero, l'avvolgimento viene definito avvolgimento sbilanciato. In tale caso, ciascuna faccia del polo contiene un numero disuguale di spire di fasi diverse. Nel caso di un alternatore bifase, vengono posizionate due avvolgimenti monofase sull'armatura, distanti 90 gradi elettrici l'uno dall'altro.
Nel caso di un alternatore trifase, tre avvolgimenti monofase vengono posizionati sull'armatura, distanti 60 gradi (elettrici) l'uno dall'altro.
La figura sottostante rappresenta un avvolgimento scheletrico bifase a 4 poli, due scanalature per polo. La differenza di fase elettrica tra scanalature adiacenti = 180/2 = 90 gradi elettrici).
I punti a e b sono i punti di partenza del primo e del secondo avvolgimento di fase di un alternatore bifase. a’ e b’ sono i punti di fine del primo e del secondo avvolgimento di fase dell'alternatore bifase, rispettivamente. La figura sottostante rappresenta un avvolgimento scheletrico trifase a 4 poli, tre scanalature per polo. La differenza di fase elettrica tra scanalature adiacenti è 180/ 3 = 60 gradi (elettrici). a, b e c sono i punti di partenza delle fasi Rosso, Giallo e Blu e a’, b’ e c’ sono i punti di fine delle stesse fasi Rosso, Giallo e Blu dell'avvolgimento trifase.
Supponiamo che l'avvolgimento di fase rossa inizi alla scanalatura n. 1 e finisca sulla scanalatura n. 10. Quindi, l'avvolgimento giallo o secondario inizia alla scanalatura n. 2 e finisce sulla scanalatura n. 11. Il terzo avvolgimento o avvolgimento di fase blu inizia alla scanalatura n. 3 e finisce sulla scanalatura n. 12. La differenza di fase delle forze elettromotrici indotte, nelle fasi rossa e gialla,
