Wat is een Spoelspanningsfactor?

Definitie en kenmerken van de spoelspanningsfactor (Pitch Factor)
Definitie van Pitch Factor (Kₙ)

De spoelspanningsfactor (ook bekend als de chording factor) Kₙ wordt gedefinieerd als het verhouding van de geïnduceerde spanning in een kortgespannen spoel ten opzichte van die in een volledig gespannen spoel. De afstand tussen de twee zijden van een spoel wordt de spoelspanning genoemd, die wordt gekenmerkt door zijn elektrische hoek om de mate van kortspanning aan te geven.

Fysieke betekenis van poolafstand

De hoekafstand tussen de centrale lijnen van aangrenzende polen wordt de poolafstand genoemd, die altijd 180 elektrotechnische graden bedraagt, ongeacht het aantal polen in de machine. Een spoel met een spanningsafstand van 180 elektrotechnische graden wordt een volledig gespannen spoel genoemd, zoals weergegeven in de onderstaande figuur:

Kenmerken van kortgespannen spoelen

Een spoel met een spanningsafstand kleiner dan 180 elektrotechnische graden wordt een kortgespannen spoel (of fractionele-pitch spoel) genoemd, ook bekend als een akkoordspoel. De configuratie van de kortgespannen spoel is weergegeven in de onderstaande figuur:

Akkoordwinding en berekening van de spoelspanning

Een statorwinding die gebruikmaakt van fractionele-pitch spoelen wordt een akkoordwinding genoemd. Als de spoelspanning wordt verminderd met een elektrische hoek α, wordt de effectieve spanningsafstand (180 – α) elektrotechnische graden.

Voor een volledig gespannen spoel, is de afstand tussen de twee spoelzijden precies gelijk aan de 180° elektrotechnische poolafstand, waardoor de in elke spoelzijde geïnduceerde spanningen in fase zijn. Laat E_C1 en E_C2 de in de spoelzijden gegenereerde spanningen aanduiden, met E_C als de resulterende spoelspanning. Het verband wordt uitgedrukt door de vergelijking:

Aangezien E_C1 en E_C2  in fase zijn, is de resulterende spoelspanning E_C gelijk aan de rekenkundige som van de twee spanningen.

Dus,

Fasoranalyse van kortgespannen spoelen

Wanneer de spoelspanning van een enkele spoel minder is dan de 180° elektrotechnische poolafstand, tonen de in elke spoelzijde geïnduceerde spanningen E_C1 en E_C2 een faserverschil. De resulterende spoelspanning E_C is de fasorsom van E_C1 en E_C2.

Als de spoelspanning wordt verminderd met een elektrische hoek α, wordt de effectieve spanningsafstand (180 – α) graden. Daarom zullen E_C1 en E_C2 uit fase zijn met α graden. Zoals in de bovenstaande fasordiagram getoond, correspondeert de fasorsom EC met de vector AC.

De spoelspanningsfactor Kc wordt uitgedrukt als:

Kenmerken en voordelen van kortgespannen windingen
Verband tussen pitch factor en spoelspanning

• Volledig gespannen spoel: Wanneer α = 0°, cos(&α/2) = 1, dus Kₙ = 1.

• Kortgespannen spoel: Kₙ < 1, wat aangeeft dat kortspanning de amplitude van de geïnduceerde spanning vermindert.

Technische voordelen van kortgespannen spoelen (akkoordwindingen)

• Optimalisatie van materiaalkosten: Verkort de lengte van de windingseinden, waardoor het gebruik van geleidermateriaal en productiekosten worden verlaagd.

• Verbetering van de kwaliteit van de golfform: Vermindert harmonische vervorming, waardoor de geïnduceerde EMK dichter bij een sinusgolf komt en de kwaliteit van de elektriciteit wordt verbeterd.