Hvad er en spændingsfaktor for spole?

Spændingsfaktor for spole (Kₙ) Definition og karakteristika
Definition af Spændingsfaktor (Kₙ)

Spændingsfaktoren for spole (også kendt som korderingsfaktor) Kₙ defineres som forholdet mellem den inducerede spænding i en kortspændt spole til den i en fuld-spændt spole. Afstanden mellem de to sider af en spole kaldes spoleafstand, som karakteriseres ved dens elektriske vinkel for at indikere graden af kortspændning.

Fysisk betydning af polvinkel

Den vinkelrette afstand mellem centrale linjer af nabopoler kaldes polvinkel, som altid er lig med 180 elektriske grader uanset antallet af poler i maskinen. En spole med en spænding på 180 elektriske grader kaldes en fuld-spændt spole, som illustreret i nedenstående figur:

Karakteristika for kortspændte spoler

En spole med en spænding mindre end 180 elektriske grader kaldes en kortspændt spole (eller fraktionel-spændt spole), også kendt som en korderet spole. Konfigurationen af kortspændte spoler er illustreret i nedenstående figur:

Korderet vindings- og spoleafstandsudregning

En statorvinding, der anvender fraktionel-spændte spoler, kaldes en korderet vindings. Hvis spoleafstanden reduceres med en elektrisk vinkel α, bliver den effektive spænding (180 – α) elektriske grader.

For en fuld-spændt spole er afstanden mellem de to spolesider præcis lig med den 180° elektriske polvinkel, hvilket sikrer, at de inducerede spændinger i hver spoleside er i fase. Lad E_C1 og E_C2 betegne de genererede spændinger i spolesiderne, med E_C som den resulterende spolevinding. Forholdet udtrykkes ved ligningen:

Da E_C1 og E_C2 er i fase, er den resulterende spolevinding E_C lig med den aritmetiske sum af de to spændinger.

Derfor,

Fasoranalyse af kortspændte spoler

Når spoleafstanden for en enkelt spole er mindre end 180° elektriske polvinkler, viser de inducerede spændinger i hver spoleside E_C1 og E_C2 en faseforskydning. Den resulterende spolevinding E_C er fasorsummen af E_C1 og E_C2.

Hvis spoleafstanden reduceres med en elektrisk vinkel α, bliver den effektive spænding (180 – α) grader. Dermed vil E_C1 og E_C2 være ude af fase med α grader. Som vist i fasordiagrammet ovenfor, svarer fasorsummen EC til vektoren AC.

Spændingsfaktoren for spole Kc udtrykkes som:

Spændingsfaktor (Kₙ) Karakteristika og fordele ved kortspændte vindinger
Forhold mellem spændingsfaktor og spoleafstand

• Fuld-spændt spole: Når α = 0°, cos(α/2) = 1, derfor Kₙ = 1.

• Kortspændt spole: Kₙ < 1, hvilket indikerer, at kortspændning reducerer amplituden af den inducerede spænding.

Tekniske fordele ved kortspændte spoler (korderede vindinger)

• Optimering af materialeomkostninger: Forkorter vindingsendevridslængder, hvilket reducerer brugen af ledningsmaterialer og produktionsomkostninger.

• Forbedring af bølgeformskvalitet: Dæmper harmonisk forvrængning, hvilket gør den inducerede EMF tættere på en sinusbølge og forbedrer strømkvaliteten.