Spoeling van de armatuur van een alternator
De armatuurwikkeling in een alternator kan gesloten of open zijn. Een gesloten wikkeling vormt een ster-configuratie in de armatuurwikkeling van de alternator.
Er zijn enkele algemene eigenschappen van de armatuurwikkeling.
De eerste en belangrijkste eigenschap van een armatuurwikkeling is dat de twee zijden van elke spoel onder twee aangrenzende polen moeten liggen. Dit betekent dat de spoelspanning gelijk is aan de poolafstand.
De wikkeling kan éénlaags of tweelaags zijn.
De wikkeling is zo gerangschikt in verschillende armatuursleuven, dat ze een sinusvormige spanning moet produceren.
Soorten Armatuurwikkeling van Alternator
Er zijn verschillende soorten armatuurwikkeling die in een alternator worden gebruikt. De windingen kunnen worden ingedeeld als
Enkelefasige en meervoudig fasige armatuurwikkeling.
Gesloten wikkeling en verdeelde wikkeling.
Halve spoelwikkeling en volledige spoelwikkeling.
Eénlaagse en tweelaagse wikkeling.
Lap-, golf- en concentrische of spiraalwikkeling en
Volledig gestrekte spoelwikkeling en gebroken spoelwikkeling.
Daarnaast kan de armatuurwikkeling van de alternator ook bestaan uit gehele sleufwikkeling en gebroken sleufwikkeling.
Enkelefasige Armatuurwikkeling
Enkelefasige armatuurwikkeling kan zowel geconcentreerd als verdeeld zijn.
Geconcentreerde Armatuurwikkeling
De geconcentreerde wikkeling wordt toegepast wanneer het aantal sleuven op de armatuur gelijk is aan het aantal polen in de machine. Deze armatuurwikkeling van de alternator geeft maximale spanning, maar niet exact sinusvormig.
De eenvoudigste enkelefasige wikkeling is weergegeven in figuur-1 hieronder. Hierbij is het aantal polen gelijk aan het aantal sleuven en het aantal spoelzijden. Eén spoelzijde zit in één sleuf onder één pool en de andere spoelzijde in een andere sleuf onder de volgende pool. De in één spoelzijde opgewekte spanning wordt toegevoegd aan die van de aangrenzende spoelzijde.
Deze rangschikking van de armatuurwikkeling in een alternator staat bekend als skeletgolfwikkeling. Volgens figuur-1 is spoelzijde-1 onder de N-pool verbonden met spoelzijde-2 onder de S-pool aan de achterkant en spoelzijde-3 aan de voorkant, enzovoorts.
De richting van de in spoelzijde-1 opgewekte spanning is omhoog en de in spoelzijde-2 opgewekte spanning is omlaag. Opnieuw, omdat spoelzijde-3 onder de N-pool ligt, zal deze een spanning hebben in de omhoog richting, enzovoorts. Daarom is de totale spanning de som van de spanningen van alle spoelzijden. Deze vorm van armatuurwikkeling is vrij eenvoudig, maar wordt zelden gebruikt omdat er aanzienlijke ruimte nodig is voor de einde-verbindingen van elke spoelzijde of geleider. We kunnen dit probleem enigszins overwinnen door meervoudige spoelen te gebruiken. We gebruiken meervoudige halve spoelwikkelingen om een hogere spanning te krijgen. Aangezien de spoelen slechts één helft van de armatuur omtrek bedekken, verwijzen we naar deze wikkeling als halve spoelwikkeling of hemi-tropische wikkeling. Figuur – 2 toont dit. Als we alle spoelen over de hele armatuur omtrek verdelen, dan wordt de armatuurwikkeling als volledige spoelwikkeling aangeduid.
Figuur 3 toont een tweelaagse wikkeling, waarbij één zijde van elke spoel bovenop de armatuursleuf is geplaatst en de andere zijde in de onderkant van de sleuf. (Weergegeven door stippellijnen).
Verdeelde Armatuurwikkeling van Alternator
Voor het verkrijgen van een gladde sinusvormige spanning, worden geleiders in verschillende sleuven onder één pool geplaatst. Deze armatuurwikkeling staat bekend als verdeelde wikkeling. Hoewel de verdeelde armatuurwikkeling in een alternator de spanning vermindert, is het nog steeds zeer bruikbaar om de volgende redenen.
Het verminderd ook de harmonische spanning, waardoor de spanningsvorm wordt verbeterd.
Het verminderd ook de armatuurreactie.
Een gelijke verdeling van de geleiders helpt bij een betere koeling.
Het kern wordt volledig benut doordat de geleiders over de sleuven op de armatuuromtrek zijn verdeeld.
Lapwikkeling van Alternator
Volledig gestrekte lapwikkeling van 4 polen, 12 sleuven, 12 geleiders (één geleider per sleuf) alternator is hieronder weergegeven.
De achterpitch van de wikkeling is gelijk aan het aantal geleiders per pool, d.w.z., = 3 en de voorpitch is gelijk aan de achterpitch minus één. De wikkeling wordt per paartje polen afgerond en vervolgens in serie verbonden zoals weergegeven in figuur – 4 hieronder.
Golfwikkeling van Alternator
Golfwikkeling van dezelfde machine, d.w.z. vier polen, 12 sleuven, 12 geleiders, is weergegeven in figuur-e hieronder. Hierbij zijn de achterpitch en voorpitch beide gelijk aan enkele geleiders per pool.
Concentrische of Spiraalwikkeling
Deze wikkeling voor dezelfde machine, d.w.z. vier polen, 12 sleuven, 12 geleiders alternator, is weergegeven in figuur-f hieronder. In deze wikkeling hebben de spoelen verschillende pitches. De pitch van de buitenste spoel is 5, de pitch van de middelste spoel is 3, en de pitch van de binnenste spoel is 1.
Meervoudig Fasige Armatuurwikkeling van Alternator
Voordat we de meervoudig fasige armatuurwikkeling van de alternator bespreken, moeten we enkele gerelateerde termen doornemen voor een beter begrip.
Spoelgroep
Het is het product van het aantal fasen en het aantal polen in een draaimachine.
Spoelgroep = aantal polen × het aantal fasen.
Gebalanceerde Wikkeling
Als onder elk pooldraaiend gedeelte een gelijk aantal spoelen van verschillende fasen is, dan wordt de wikkeling een gebalanceerde wikkeling genoemd. Bij een gebalanceerde wikkeling moet de spoelgroep een even getal zijn.
Ongelijke Wikkeling
Als het aantal spoelen per spoelgroep geen heel getal is, wordt de wikkeling een ongelijke wikkeling genoemd. In zo'n geval bevat elk pooldraaiend gedeelte een ongelijk aantal spoelen van verschillende fasen. Bij een tweefase alternator worden twee enkelefasige windingen op de armatuur geplaatst, 90 graden elektrisch van elkaar verwijderd.
Bij een driefase alternator worden drie enkelefasige windingen op de armatuur geplaatst, 60 graden (elektrisch) van elkaar verwijderd.
De figuur hieronder toont een skelet 2 fase 4 pool wikkeling, twee sleuven per pool. Het elektrische fasediffrerentie tussen aangrenzende sleuven = 180/2 = 90 graden elektrisch).
Punt a en b zijn de startpunten van de eerste en tweede fase wikkeling van de tweefase alternator. a' en b' zijn de eindpunten van de eerste en tweede fase wikkeling van de tweefase alternator, respectievelijk. De figuur hieronder toont een skelet 3 fase 4 pool wikkeling, drie sleuven per pool. Het elektrische fasediffrerentie tussen aangrenzende sleuven is 180/ 3 = 60 graden (elektrisch). a, b en c zijn de startpunten van de rode, gele en blauwe fasen en a', b' en c' zijn de eindpunten van dezelfde rode, gele en blauwe fasen van de driefase wikkeling.
Stel dat de rode fasewikkeling begint bij sleufnummer 1 en eindigt over sleufnummer 10. Dan begint de gele wikkeling of tweede wikkeling bij sleufnummer 2 en eindigt over sleufnummer 11. De derde of blauwe fasewikkeling begint bij sleufnummer 3 en eindigt bij sleufnummer 12. Het fasediffrerentie van de in de rode fase en gele fase, gele fase en blauwe fase en blauwe fase en rode fase opgewekte spanningen is respectievelijk 60 graden, 60 graden en 240 graden (elektrisch). Aangezien in een driefasesysteem het fasediffrerentie tussen de rode, gele en blauwe fase 120 graden (elektrisch) is. Dit kan worden bereikt door de gele fase
