Завиток ротора альтернатора
Завиток ротора в генераторі може бути закритого або відкритого типу. Закрите зв'язування утворює зірчасте з'єднання у завитку ротора генератора.
Існує кілька загальних властивостей завитку ротора.
Перша і найважливіша властивість завитку ротора полягає в тому, що дві сторони будь-якого катушкового зв'язку повинні знаходитися під двома сусідніми полюсами. Це означає, що розмах катушки = шаг полюса.
Зв'язування може бути одношаровим або двошаровим.
Зв'язування так розташоване в різних пазах ротора, що воно повинно створювати синусоїдальне електромагнітне напруження.
Типи завитку ротора генератора
Існують різні типів завитку ротора, які використовуються в генераторі. Зв'язування можна класифікувати як
Однофазне та багатофазне завитки ротора.
Концентроване зв'язування та розподілене зв'язування.
Половинне обмотування та ціле обмотування.
Одношарове та двошарове зв'язування.
Лапкове, хвильове, концентричне або спіральне зв'язування та
Повний розмах катушки та дробовий розмах катушки.
Додатково до цього, завиток ротора генератора може мати інтегральне пазкове зв'язування та дробове пазкове зв'язування.
Однофазне завитке ротора
Однофазне завитке ротора може бути концентрованим або розподіленим типом.
Концентроване завитке ротора
Концентроване зв'язування застосовується, коли кількість пазів на роторі дорівнює кількості полюсів машини. Це завитке ротора генератора дає максимальний вихідний напруга, але не точно синусоїдальний.
Найпростіша однофазна обмотка показана на рисунку-1 нижче. Тут кількість полюсів = кількість пазів = кількість сторін спиралей. Один бік спирали знаходиться в одному пазі під одним полюсом, а інший бік спирали - в іншому пазі під наступним полюсом. ЕДС, викликана в одному боці спирали, додається до ЕДС сусіднього боці спирали.
Ця конфігурація обмотки ротора в генераторі називається скелетною хвильовою обмоткою. Як показано на рис. 1, бік спирали-1 під N-полюсом з'єднаний з боком спирали-2 під S-полюсом ззаду та боком спирали-3 спереду тощо.
Напрямок викликаної ЕДС боку спирали-1 — вгору, а ЕДС, викликана в боку спирали-2, — вниз. Знову ж таки, оскільки бік спирали-3 знаходиться під N-полюсом, він матиме ЕДС у напрямку вгору і так далі. Таким чином, загальна ЕДС є сумою ЕДС всіх боків спиралей. Ця форма обмотки ротора досить проста, але рідко використовується, оскільки для кінцевих з'єднань кожного боку спирали потрібно значне місце. Ми можемо частково подолати цю проблему, використовуючи багаторівневі спирали. Ми використовуємо багаторівневу напівспіральну обмотку, щоб отримати більшу ЕДС. Оскільки спирали покривають лише одну половину периферії ротора, цю обмотку називають напівспіральною або гемі-тропічною. Це показано на рис. 2. Якщо розподілити всі спирали по всій периферії ротора, то обмотку ротора називають повністю спіральною.
Рис. 3 показує двошарову обмотку, де один бік кожного проводника розташований на верху пазу ротора, а інший бік — на дні пазу (представлений пунктирними лініями).
Розподілена обмотка ротора генератора
Для отримання плавної синусоїдальної форми ЕДС, провідники розташовуються в декількох пазах під одним полюсом. Таку обмотку ротора називають розподіленою. Хоча розподілена обмотка ротора в генераторі зменшує ЕДС, все ж вона дуже корисна через наступні причини.
Вона також зменшує гармонічну ЕДС, тому форма сигналу покращується.
Вона також зменшує реакцію ротора.
Рівномірний розподіл провідників сприяє кращому охолодженню.
Сердечник повністю використовується, оскільки провідники розподілені по пазах на периферії ротора.
Повна обмотка генератора
Нижче показана повна обмотка генератора з 4-ма полюсами, 12-ма пазами та 12-ма провідниками (по одному провіднику на паз).
Задній шаг обмотки дорівнює кількості провідників на полюс, тобто = 3, а передній шаг дорівнює задньому шагу мінус один. Обмотка завершується для пари полюсів, а потім з'єднується послідовно, як показано на рис. 4 нижче.
Хвильова обмотка генератора
Хвильове обмотування того самого агрегату, тобто чотири полюси, 12 пазів, 12 провідників, показано на рисунку е нижче. Тут, задній і передній кроки дорівнюють деякому числу провідників на полюс.
Центрове або спіральне обмотування
Це обмотування для того ж агрегату, тобто чотири полюси, 12 пазів, 12 провідників, показано на рисунку ф нижче. У цьому обмотуванні, катушки мають різні кроки. Зовнішній крок катушки становить 5, середній крок катушки становить 3, а внутрішній крок катушки становить один.
Багатофазне обмотування ротора генератора
Перед обговоренням багатофазного обмотування ротора генератора, ми повинні ознайомитися з деякими пов'язаними термінами для кращого розуміння.
Група катушок
Це добуток числа фаз і числа полюсів в обертальному агрегаті.
Група катушок = число полюсів × число фаз.
Збалансоване обмотування
Якщо під кожним полюсом є однакова кількість катушок різних фаз, то обмотування називається збалансованим. У збалансованому обмотуванні, група катушок повинна бути парним числом.
Незбалансоване обмотування
Якщо кількість катушок у групі катушок не є цілим числом, обмотування називається незбалансованим. В такому випадку, кожен полюс містить нерівну кількість катушок різних фаз. У двофазному генераторі, два однофазні обмотування розташовані на роторі, віддалені один від одного на 90 електричних градусів.
У випадку трифазного генератора, три однофазні обмотування розташовані на роторі, віддалені один від одного на 60 градусів (електрично).
Рисунок нижче представляє скелетон 2-фазного 4-полюсного обмотування, два пази на полюс. Електрична фазова різниця між сусідніми пазами = 180/2 = 90 градусів (електрично).
Точки a і b є початковими точками першої і другої фаз обмотування двофазного генератора. a’ і b’ є кінцевими точками першої і другої фаз обмотування двофазного генератора, відповідно. Рисунок нижче представляє скелетон 3-фазного 4-полюсного обмотування, три пази на полюс. Електрична фазова різниця між сусідніми пазами становить 180/3 = 60 градусів (електрично) a, b і c є початковими точками червоної, жовтої і блакитної фаз, a’, b’ і c’ є кінцевими точками цих же червоної, жовтої і блакитної фаз трьохфазного обмотування.
Скажімо, обмотування червої фази починається з пазу № 1 і закінчується над пазом № 10. Тоді обмотування жовтої фази або другої фази починається з пазу № 2 і закінчується над пазом № 11. Третя, або блакитна, фаза обмотування починається з пазу № 3 і закінчується в пазу № 12. Фазова різниця викликаних електромотивних сил, в червоній фазі і жовтій, жовтій фазі і блакитній, а також блакитній фазі і червоній фазі обмотування, відповідно, становить 60 градусів, 60 градусів і 240 градусів (електрично). Оскільки в системі трьох фаз, фазова різниця між червоною, жовтою і блакитною фазами становить 120 градусів (електрично). Це можна досягти, перевернувши обмотування жовтої фази (другої обмотки), як показано на рисунку вище.
Рисунок нижче представляє 4-полюсну, 24-слотову, одношарову, повнотонну розподілену обмотку на 3 фази. Кількість слотів на полюс на фазу_______________________
Фазова різниця між ЕДС, викликаними у провідниках двох сусідніх слотів, становить _________Отже,
На рисунку нижче показано трьохфазну повнотонну подвійношарову обмотку лапового типу. Кожна обмотка розташована на 120 електричних градусів від двох сусідніх обмоток. Ця обмотка має 12 слотів на полюс на фазу. Оскільки обмотка є повнотонною, то шаг кожного. Катушка становить 12 слотів. Оскільки один полюс представляє 180 електричних просторових градусів, то шлях слотів відповідає 180/12, тобто 15° (електричних).
У дробовотонній обмотці ми робимо шаг катушки меншим за 180 градусів електричного простору. На рисунку вище катушка замість того, щоб мати шаг 12 слотів, тепер має шаг 10 слотів, так що її розмах більше не дорівнює полюсовому шагу.
Існує два типи шагу катушки. Перший - це повнотонна катушка, де дві сторони катушки розташовані на 180 градусів (електричних) одне від одного. У повнотонній катушці, коли одна сторона катушки знаходиться під N-полюсом, інша сторона знаходиться на відповідному місці, під S-полюсом. Викликані ЕДС на двох протилежних сторонах катушки відрізняються на 180 градусів (електричних). Отже, результативна ЕДС катушки є просто арифметичною сумою цих двох ЕДС.
Другий тип - це короткотонна катушка, де дві протилежні сторони катушки не розташовані точно на 180 градусів (електричних), а менше. У цьому випадку, фазова різниця між ЕДС двох сторін катушки також менша за 180 градусів (електричних). Отже, результативна ЕДС катушки не є просто арифметичною сумою двох ЕДС, а є векторною сумою двох ЕДС. Тому, результативна ЕДС короткотонної катушки завжди менша, ніж повнотонної катушки. Проте, ми все ж віддаємо перевагу короткотонним катушкам, оскільки вони зменшують гармонічні складові форми сигналу.
Цілочисельна та дробова обмотка
Коли кількість слотів на полюс на фазу є цілим числом, обмотка називається цілочисельною, але коли кількість слотів на полюс на фазу є дробовим числом, обмотку називають дробовою.
Дробова обмотка можлива лише з подвійношаровою обмоткою. Вона обмежує кількість доступних паралельних контурів, оскільки фазові групи під кількома полюсами повинні бути з'єднані послідовно перед тим, як буде сформований одиниця, і розширення відповідає шаблону, щоб отримати другу одиницю, яку можна поставити паралельно першій.
Заява: Поважайте оригінал, хороші статті варто поширювати, якщо є порушення авторських прав, зверніться для видалення.
