Обмотка якоря генератора
Обмотка якоря в генераторе может быть либо замкнутого, либо открытого типа. Замкнутая обмотка образует звездообразное соединение в обмотке якоря генератора.
У обмотки якоря есть некоторые общие свойства.
Первое и самое важное свойство обмотки якоря заключается в том, что две стороны любой катушки должны находиться под двумя смежными полюсами. То есть, шаг катушки равен шагу полюса.
Обмотка может быть однослойной или двухслойной.
Обмотка устроена таким образом в различных пазах якоря, чтобы она создавала синусоидальное ЭДС.
Типы обмоток якоря генератора
Существуют различные типы обмоток якоря, используемые в генераторе. Обмотки можно классифицировать как
Однофазные и многофазные обмотки якоря.
Концентрированные и распределенные обмотки.
Полукатушечные и цельнокатушечные обмотки.
Однослойные и двухслойные обмотки.
Лаповые, волновые и концентрические или спиральные обмотки, а также
Обмотки с полным шагом катушки и обмотки с дробным шагом катушки.
Кроме того, обмотка якоря генератора может быть также интегральной слотовой обмоткой и дробной слотовой обмоткой.
Однофазная обмотка якоря
Однофазная обмотка якоря может быть концентрированного или распределенного типа.
Концентрированная обмотка якоря
Концентрированная обмотка используется, когда количество пазов на якоре равно количеству полюсов в машине. Эта обмотка якоря генератора обеспечивает максимальное выходное напряжение, но не точно синусоидальное.
Самая простая однофазная обмотка показана ниже на рисунке-1. Здесь, количество полюсов = количество пазов = количество сторон катушки. Здесь, одна сторона катушки находится в одном пазу под одним полюсом, а другая сторона в другом пазу под следующим полюсом. ЭДС, индуцируемая в одной стороне катушки, добавляется к ЭДС, индуцируемой в смежной стороне катушки.
Это расположение обмотки якоря в генераторе известно как скелетная волновая обмотка. Согласно рисунку-1, сторона катушки-1 под полюсом N соединена со стороной катушки-2 под полюсом S сзади и стороной катушки-3 спереди и так далее.
Направление индуцированной ЭДС стороны катушки-1 направлено вверх, а индуцированная ЭДС стороны катушки-2 направлена вниз. Снова, так как сторона катушки-3 находится под полюсом N, она будет иметь ЭДС, направленную вверх, и так далее. Таким образом, общая ЭДС является суммой ЭДС всех сторон катушки. Этот тип обмотки якоря довольно прост, но редко используется, так как он требует значительного пространства для концевых соединений каждой стороны катушки или проводника. Мы можем частично решить эту проблему, используя многовитковую катушку. Мы используем многовитковую полукатушечную обмотку для получения более высокого напряжения. Поскольку катушки охватывают только половину периферии якоря, мы называем эту обмотку полукатушечной или гемитропической. Это показано на рисунке-2. Если мы распределяем все катушки по всей периферии якоря, то обмотка якоря называется цельнокатушечной.
Рисунок 3 показывает двухслойную обмотку, где одну сторону каждой катушки размещают сверху паза якоря, а другую сторону внизу паза. (Представлено пунктирными линиями).
Распределенная обмотка якоря генератора
Для получения гладкой синусоидальной формы ЭДС, проводники размещаются в нескольких пазах под одним полюсом. Эта обмотка якоря называется распределенной. Хотя распределенная обмотка якоря в генераторе снижает ЭДС, она все же очень полезна по следующим причинам.
Она также снижает гармоническое ЭДС, улучшая форму волны.
Она также уменьшает реакцию якоря.
Равномерное распределение проводников способствует лучшему охлаждению.
Ядро полностью используется, так как проводники распределены по пазам на периферии якоря.
Лаповая обмотка генератора
Полный шаг лаповой обмотки четырехполюсного генератора с 12 пазами и 12 проводниками (один проводник на паз) показан ниже.
Задний шаг обмотки равен числу проводников на полюс, т. е. = 3, а передний шаг равен заднему шагу минус один. Обмотка выполняется для каждой пары полюсов, а затем соединяется последовательно, как показано на рисунке-4 ниже.
Волновая обмотка генератора
Волновая обмотка того же генератора, т. е. четырехполюсного, 12 пазов, 12 проводников, показана на рисунке-е ниже. Здесь, задний и передний шаги равны некоторому числу проводников на полюс.
Концентрическая или спиральная обмотка
Эта обмотка для того же генератора, т. е. четырехполюсного, 12 пазов, 12 проводников, показана на рисунке-ф ниже. В этой обмотке катушки имеют разные шаги. Шаг внешней катушки составляет 5, шаг средней катушки составляет 3, а шаг внутренней катушки составляет 1.
Многофазная обмотка якоря генератора
Прежде чем обсуждать многофазную обмотку якоря генератора, следует рассмотреть некоторые связанные термины для лучшего понимания.
Группа катушек
Это произведение числа фаз и числа полюсов в вращающейся машине.
Группа катушек = число полюсов × число фаз.
Сбалансированная обмотка
Если под каждым полюсом находятся равное количество катушек разных фаз, то обмотка называется сбалансированной. В сбалансированной обмотке группа катушек должна быть четным числом.
Несбалансированная обмотка
Если количество катушек на группу катушек не является целым числом, обмотка называется несбалансированной. В этом случае, каждый полюс содержит неравное количество катушек разных фаз. В двухфазном генераторе, две однофазные обмотки размещаются на якоре, с угловым смещением 90 электрических градусов друг от друга.
В трехфазном генераторе, три однофазные обмотки размещаются на якоре, с угловым смещением 60 градусов (электрических) друг от друга.
На рисунке ниже представлена скелетная двухфазная четырехполюсная обмотка с двумя пазами на полюс. Электрическая фазовая разница между смежными пазами = 180/2 = 90 градусов (электрических).
Точки a и b — это начальные точки первой и второй фазной обмотки двухфазного генератора. Точки a' и b' — это конечные точки первой и второй фазной обмотки двухфазного генератора соответственно. На рисунке ниже представлена скелетная трехфазная четырехполюсная обмотка, три паза на полюс. Электрическая фазовая разница между смежными пазами 180/3 = 60 градусов (электрических). Точки a, b и c — это начальные точки красной, желтой и синей фаз, а точки a', b' и c' — это конечные точки тех же красной, желтой и синей фаз трехфазной обмотки.
Предположим, что красная фазная обмотка начинается в пазу №1 и заканчивается над пазом №10. Затем желтая обмотка или вторая обмотка начинается в пазу №2 и заканчивается над пазом №11. Третья или синяя ф
