Co je faktor rozpětí cívky

Definice a charakteristiky faktoru rozpětí cívky (Pitch Factor)
Definice faktoru rozpětí (Kₙ)

Faktor rozpětí cívky (také známý jako faktor chording) Kₙ je definován jako poměr indukovaného napětí v krátkopůlkové cívkě k napětí v plně půlkové cívce. Vzdálenost mezi dvěma stranami cívky se nazývá rozpětí cívky, které je charakterizováno svým elektrickým úhlem, což ukazuje stupeň krátkého rozpětí.

Fyzikální význam pólového rozpětí

Úhlová vzdálenost mezi středovými čarami sousedních pólů se nazývá pólové rozpětí, které vždy činí 180 elektřinových stupňů, bez ohledu na počet pólů stroje. Cívka s rozpětím 180 elektřinových stupňů se nazývá plně půlková cívka, jak je znázorněno na následujícím obrázku:

Charakteristiky krátkopůlkových cívek

Cívka s rozpětím menším než 180 elektřinových stupňů se nazývá krátkopůlková cívka (nebo zlomková půlková cívka), také známá jako akordová cívka. Konfigurace krátkopůlkové cívky je znázorněna na následujícím obrázku:

Akordové vinutí a výpočet rozpětí cívky

Statorové vinutí, které používá zlomkové půlkové cívky, se nazývá akordové vinutí. Pokud je rozpětí cívky sníženo o elektřinový úhel α, efektivní rozpětí se stane (180 – α) elektřinových stupňů.

Pro plně půlkovou cívku je vzdálenost mezi oběma stranami cívky přesně rovna 180° elektřinovému pólovému rozpětí, což zajišťuje, že napětí indukované v každé straně cívky jsou ve fázi. Nechť E_C1 a E_C2 označují napětí vygenerovaná v stranách cívky, s E_C jako výsledným napětím cívky. Vztah je vyjádřen rovnicí:

Protože E_C1 a E_C2 jsou ve fázi, výsledné napětí cívky E_C se rovná aritmetické součtu těchto dvou napětí.

Tedy,

Fázová analýza krátkopůlkových cívek

Pokud je rozpětí jedné cívky menší než 180° elektřinové pólové rozpětí, napětí indukovaná v každé straně cívky E_C1 a E_C2 mají fázový rozdíl. Výsledné napětí cívky E_C je fázový součet E_C1 a E_C2.

Pokud je rozpětí cívky sníženo o elektřinový úhel α, efektivní rozpětí se stane (180 – α) stupňů. Následně E_C1 a E_C2 budou mít fázový rozdíl α stupňů. Jak je znázorněno v fázovém diagramu výše, fázový součet EC odpovídá vektoru AC.

Faktor rozpětí cívky Kc je vyjádřen jako:

Charakteristiky a výhody faktoru rozpětí (Kₙ) krátkopůlkových vinutí
Vztah mezi faktorem rozpětí a rozpětím cívky

• Plně půlková cívka: Když α = 0°, cos(α/2) = 1, tedy Kₙ = 1.

• Krátkopůlková cívka: Kₙ < 1, což naznačuje, že krátké rozpětí snižuje amplitudu indukovaného napětí.

Technické výhody krátkopůlkových cívek (akordových vinutí)

• Optimalizace nákladů na materiál: Zkracuje délky koncových otáček vinutí, což snižuje spotřebu vodiče a náklady na výrobu.

• Zlepšení kvality vlnového tvaru: Potlačuje harmonické zkreslení, což způsobuje, že indukované EMF se blíží sinusovému průběhu a zlepšuje kvalitu energie.