Werking generator
De verdeelde wikkelingen (verschoven statorpolen)
Generator
Root server » TechTalk » Electriciteit » Generatoren » Verdeelde wikkelingen
Alternatoren en motoren hebben in de meeste gevallen verdeelde wikkelingen, wikkelingen die verschoven staan ten opzichte van de polen. Daardoor is een meer constant koppel mogelijk.
-

-

Beeld I:
Door de verschoven wikkelingen opgewekte spanning

Standaard alternatoren (met verschoven wikkelingen)

Een alternator heeft verschoven statorspoelen of verdeelde wikkelingnen (enroulements répartis): een statorpool bestaat uit elementaire spoelen die in serie geschakeld zijn. De figuur toont een een plat gelegde stator, met de NZNZ-rechthoeken die de positie van de polen op de rotor aangeven. Dit wordt gedaan bij monofasige en driefasige alternatoren (de tweede figuur is van een monofasige stator), maar ook bij de meeste motoren.

Het voordeel is dat de spanning een sinusvormig verloop heeft zelfs als het magnetisch veld dat door de rotor opgewekt wordt vervormd is. In het rood de totale spanning, in het zwart de spanning per wikkeling. De opeenvolgende wikkelingen zijn verschoven ten opzichte van elkaar, en men merkt goed dat de pieken van de maximale spanning verschoven zijn.

De maximum amplitude wordt dus niet gelijktijdig bereikt. De totale emk (electro-motorische kracht) is lager dan indien alle spoelen op één pool zouden liggen, de waarde hangt af van het aantal spoelen per pool.

Beeld II en III:
Principe en praktische realisatie van de verschoven wikkelingen

Motoren met verschoven wikkelingen

Ook driefasige motoren (synchroon of asynchroon) hebben verdeelde wikkelingen om een meer gelijkmatig koppel te bekomen. Zie als voorbeeld de stator van een driefasige asynchrone motor. Je merkt dat er geen eenduidige pool is, maar een reeks verschoven spoelen. Het draaiveld verschuift zo soepeler van spoel naar spoel.

De rotor van een asynchrone motor heeft een kooianker met schuin opgestelde geleiders. De bedoeling is hier een constante koppel te hebben. Ongeacht de positie van de rotor ten opzichte van de polen zijn er altijd evenveel geleiders in het magnetisch veld.

Beeld IV:
Stator van een alternator met permanente magneten

Alternatoren met permanente magneten

Alternatoren met permanente magneten leveren wisselspanning (rechts stator van een kleine alternator voor een privé windmolen), maar de spanning wordt direct gelijkgericht en naar een omvormer gestuurd. Door het gebruik in een windmolen is de spanning (en frekwentie) niet vast maar hangt af van de windkracht.

Omdat de vorm van de opgewekte spanning geen mooie sinus moet zijn gebruikt men geen verschoven statorpolen, maar één wikkeling per pool (geconcentreerde wikkelingen). De opgewekte spanning is daardoor wat hoger.

De stator heeft 8 polen, zodat de generator een voldoende hoge frekwentie voor de omvormer kan opwekken vanaf dat er wind is. De opgewekte spanning is driefasig, zodat er geen koppelverschillen ontstaan (dat is één van de redenen waarom men triphasé gebruikt in grote motoren en alternatoren).

Dergelijke systemen worden ook gebruikt bij kleine generatoren met inverter technologie: de generator draait aan een variabele snelheid, en de omvormer maakt er een mooie wisselspanning met vaste frekwentie en amplitude van.

Als het technisch mogelijk is wekt de generator een frekwentie op in de buurt van 400Hz: de generator kan daardoor kleiner gemaakt worden voor een bepaald vermogen.

Publicités - Reklame

-