Memahami Gulungan Motor: Perbedaan Kunci dan Aplikasi Industri
Gulungan motor dapat mengambil banyak bentuk atau wujud. Namun gulungan terdistribusi 3-fasa adalah yang paling umum digunakan di motor AC untuk aplikasi industri, yang akan menjadi fokus artikel ini. Diskusi yang folgt sama berlaku untuk penggunaan jenis gulungan ini di motor induksi atau di motor sinkron magnet permanen.
Tujuan dari gulungan terdistribusi adalah untuk menghasilkan distribusi Magneto-Motive Force (MMF) sinusodal di celah udara motor. MMF ini dihasilkan ketika satu set seimbang arus AC 3 fasa mengalir di gulungan fasa. Ini adalah MMF, dikombinasikan dengan desain sirkuit magnet motor, yang menghasilkan gelombang fluks berjalan di celah udara untuk menghasilkan torsi motor yang diperlukan.
Gulungan terdiri dari beberapa coil yang di-lilit dari kawat tembaga terinsulasi atau dalam beberapa kasus kawat aluminium. Beberapa benang kawat dapat dihubungkan secara parallel untuk membentuk satu konduktor yang kemudian di-lilit menjadi coil yang akan memiliki beberapa lilitan. Jumlah lilitan akan tergantung pada persyaratan desain spesifik.
Gulungan terdistribusi terdiri dari beberapa coil yang dimasukkan ke dalam slot stator motor seperti yang ditunjukkan di bawah. Jumlah coil akan tergantung pada jumlah slot stator, jumlah fasa (dalam kasus kami 3) dan jumlah poros motor, p.
Setiap coil akan menembus beberapa slot. Gulungan full-pitch akan memiliki coil dengan rata-rata span yang sesuai dengan jumlah slot sama dengan pole-pitch atau 360°/p sedangkan gulungan short-pitch akan menembus lebih sedikit slot. Gambar di bawah menunjukkan gulungan full-pitch untuk motor 4 poros yang umum.
Stator motor 4 poros dengan gulungan terdistribusi 3-fasa
Sebagian gulungan akan berada di slot di mana ia berkontribusi pada produksi torsi motor. Sisa akan berada di end windings yang tidak berkontribusi pada produksi torsi motor. Oleh karena itu desain yang hati-hati diperlukan untuk menghindari pemborosan tembaga yang mahal yang tidak perlu. Selain itu, performa termal yang baik mendorong kebutuhan akan slot fill yang tinggi dan manajemen termal end winding. Faktor-faktor ini sering dibatasi oleh pertimbangan proses manufaktur. Gulungan terdistribusi ideal akan memiliki jumlah coil tak terbatas yang ditempatkan dalam jumlah slot tak terbatas sehingga distribusi ruang MMF adalah sinusoda sempurna. Ini jelas tidak mungkin dalam praktik jadi kompromi terbaik perlu ditemukan untuk memenuhi performa yang diperlukan.
Coil dari fasa yang berbeda perlu diisolasi satu sama lain dan dari core stator untuk menghindari short circuit dan kegagalan. Insulasi merupakan barier termal tambahan yang akan membatasi kemampuan untuk mentransfer panas dari dalam mesin ke luar. Ruang udara akan ada antara kawat gulungan dan antara insulasi, gulungan dan core stator. Ruang-ruang ini diisi dengan resin menggunakan proses impregnasi yang meningkatkan transfer panas dan lebih meningkatkan insulasi gulungan.
Aplikasi motor listrik banyak dan beragam. Berbagai aplikasi menimbulkan persyaratan yang berbeda pada desain motor. Beberapa persyaratan ini akan dipengaruhi oleh desain gulungan dan dapat mencakup:
- Minimasi kerugian harmonic untuk efisiensi yang ditingkatkan
- Mengurangi pulsasi torsi
- Mengurangi kebisingan akustik dan getaran
Beberapa tata letak gulungan mungkin untuk mencapai performa listrik yang sama. Pemilihan tata letak ini akan ditentukan oleh kendala manufaktur yang sangat dipengaruhi oleh tingkat otomasi yang digunakan untuk memproduksi gulungan.
Tabel di bawah memberikan beberapa konfigurasi gulungan yang paling umum beserta kriteria pemilihan utama.
Jelas bahwa kompromi kuat perlu dibuat antara persyaratan teknis, kompleksitas proses, tingkat otomasi dan biaya. Ini berarti para desainer motor perlu bekerja sama erat dengan engineering manufaktur untuk mendefinisikan solusi terbaik secara keseluruhan.
