Ilość zwojów stojana agregatu 140mm – orientacyjne wartości i obliczenia

Pytanie

Ilośc zwoi stojan agregatu 140mm

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Sama informacja „140 mm” (średnica lub długość pakietu stojana) nie pozwala jednoznacznie ustalić liczby zwojów.
• Do precyzyjnego doboru uzwojenia potrzebne są: napięcie, moc, częstotliwość, liczba biegunów, układ faz, liczba i wymiary żłobków oraz założona indukcja w szczelinie.
• Typowe małe agregaty o średnicy stojana ≈ 140 mm mają ‑orientacyjnie-:
  • 1-fazowe 230 V/50 Hz: 65 – 110 zwojów/cewkę (2-pole)
  • 3-fazowe 400 V/50 Hz: 45 – 80 zwojów/cewkę (2-pole)
  • BLDC Ø 140 mm, 18-slotów: ~50 – 70 zwojów/ząb (magnesy trwałe)
  Są to jednak tylko przedziały pomocnicze – konkretną wartość wyznacza się obliczeniowo lub z dokumentacji producenta.

Szczegółowa analiza problemu

1. Parametry wpływające na liczbę zwojów

   • Napięcie indukowane na fazę \(E_f\)
   • Częstotliwość \(f\) i liczba biegunów \(p\) (relacja \(n=\tfrac{60f}{p}\))
   • Strumień na biegun \(\Phi\) (wynika z doboru indukcji \(B\) i pola rdzenia \(A_c\))
   • Współczynnik uzwojenia \(k_w\) (zależy od kroków cewek i układu slotów)
   • Sprawność cieplna i dopuszczalna gęstość prądu (dobór średnicy drutu)

2. Podstawowy wzór projektowy
   \[ N = \frac{E_f}{4.44 \,f\,\Phi\,k_w} \]
   N – zwoje/fazę (lub na cewkę przy określonej liczbie cewek na fazę).

3. Procedura projektowania lub rekonstrukcji
   a) Ustalenie wymaganego \(E_f\) (np. 230 V jednofazowo ⇒ \(E_f≈162 V\))
   b) Dobór liczby biegunów z wymagań prędkości (∼3000 obr/min ⇒ p = 2)
   c) Określenie maks. indukcji w rdzeniu (typowo 0,8 – 1,2 T) i pola przekroju pakietu – daje \(\Phi\).
   d) Wyznaczenie \(k_w\) z geometrii uzwojenia (tablice lub CAD)
   e) Obliczenie N, weryfikacja cieplna i mechaniczna (przyrost temperatury, przeciążalność).

4. Praktyczne zastosowania

   • Przy naprawie: najpewniej odtworzyć oryginalny układ – przed rozwinięciem starego uzwojenia policzyć zwoje, zmierzyć drut, sfotografować poskok.
   • Przy projekcie od zera: używa się dziś symulacji FEA (Flux, JMAG, Ansys Maxwell) oraz algorytmów optymalizacyjnych w celu minimalizacji strat.

Aktualne informacje i trendy

• Agregaty kompaktowe ~5 kW stosują dziś gęste uzwojenia skoncentrowane (concentrated windings) dla ograniczenia strat i lepszej automatyzacji.
• Rosnąca popularność aluminiowego drutu emaliowanego klasy 200 °C (redukcja masy).
• BLDC/PM alternatory (stałe magnesy) o Ø 140 mm eliminują uzwojenie wzbudzenia; liczba zwojów dostosowana do wyższego \(E_f\) przy niższej prędkości (trendy off-grid, OZE).

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Przykład obliczeniowy (230 V, 50 Hz, p = 2, \(B=1\,T\), \(A_c=4.5 cm^2\), \(k_w=0.95\)):
  \(\Phi = B A_c = 1 \times 4.5\cdot10^{-4} = 4.5 mWb\).
  \(E_f ≈ 162 V\).
  \(N ≈ \dfrac{162}{4.44·50·0.0045·0.95} \approx 82\) zwoje/fazę.
  Przy 4 cewkach/fazę → ~20 zwojów/cewkę (cewki dwuwarstwowe, 2 druty równoległe).

Aspekty etyczne i prawne

• Własnoręczne modyfikowanie uzwojenia bez walidacji może naruszać normy PN-EN 60034 i stwarzać zagrożenie pożarowe.
• Agregaty przenośne podlegają deklaracji CE; zmiana konstrukcji pociąga konieczność ponownej oceny zgodności.

Praktyczne wskazówki

• Zanim usuniesz stare uzwojenie:
  1. Oznacz wyprowadzenia, zrób zdjęcia 360°.
  2. Policzyć zwoje każdej cewki markerem co 10 zwojów.
  3. Zmierz średnicę drutu z emalią i bez (mikrometr).
• Po nawinięciu: test międzyzwojowy 1500 V AC/1 min, pomiar rezystancji i impedancji biegu jałowego.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Dla stojanów o długości pakietu 140 mm, ale większej średnicy (np. 200 mm), liczba zwojów będzie inna mimo identycznej długości.
• Dane katalogowe wielu chińskich agregatów są niepełne; praktyka serwisowa opiera się na pomiarach i „kartach uzwojeń” firm przezwajających.

Sugestie dalszych badań

• Optymalizacja liczby zwojów metodą DOE pod kątem minimalizacji THD napięcia wyjściowego.
• Analiza wpływu wysycenia podczas rozruchu obciążenia impulsowego (sprężarki, spawarki).
• Zastosowanie drutu z nanopowłoką (Litz/Rectangular) w agregatach wysokoczęstotliwościowych (400 Hz).

Krótkie podsumowanie

Średnica lub długość 140 mm nie determinuje z góry liczby zwojów. Ostateczna wartość wynika z bilansu elektromagnetycznego i wymaga znajomości pełnych danych znamionowych. W praktyce:

• jednofazowy 230 V: ~70-110 zwojów/cewkę,
• trójfazowy 400 V: ~45-80 zwojów/cewkę,
• BLDC Ø 140 mm: ~50-70 zwojów/ząb.

Do naprawy – najbezpieczniej odtworzyć oryginalne uzwojenie; do projektu – przeprowadzić pełne obliczenia według wzoru \(N = \dfrac{E}{4.44f\Phi k_w}\) i zweryfikować symulacyjnie.