Что такое фактор шага обмотки?

Определение и характеристики коэффициента шага обмотки (коэффициент шага)
Определение коэффициента шага (Kₙ)

Коэффициент шага обмотки (также известный как коэффициент смещения) Kₙ определяется как отношение индуцируемого напряжения в короткозамкнутой обмотке к напряжению в полноразмерной обмотке. Расстояние между двумя сторонами обмотки называется шагом обмотки, который характеризуется электрическим углом, указывающим степень укорочения.

Физический смысл шага полюса

Угловое расстояние между центральными линиями соседних полюсов называется шагом полюса, которое всегда равно 180 электрическим градусам, независимо от числа полюсов в машине. Обмотка с шагом 180 электрических градусов называется полноразмерной обмоткой, как показано на рисунке ниже:

Характеристики короткозамкнутых обмоток

Обмотка с шагом менее 180 электрических градусов называется короткозамкнутой обмоткой (или обмоткой с дробным шагом), также известной как аккордированная обмотка. Конфигурация короткозамкнутой обмотки показана на рисунке ниже:

Аккордированная обмотка и расчет шага обмотки

Статорная обмотка, использующая обмотки с дробным шагом, называется аккордированной обмоткой. Если шаг обмотки уменьшен на угол α, эффективный шаг становится (180 – α) электрических градусов.

Для полноразмерной обмотки расстояние между двумя сторонами обмотки точно равно 180° электрическому шагу полюса, что обеспечивает фазовое совпадение индуцированных напряжений на каждой стороне обмотки. Пусть E_C1 и E_C2 обозначают напряжения, генерируемые на сторонах обмотки, а E_C — результирующее напряжение обмотки. Связь выражается уравнением:

Поскольку E_C1 и E_C2 находятся в фазе, результирующее напряжение обмотки E_C равно арифметической сумме двух напряжений.

Таким образом,

Фазовый анализ короткозамкнутых обмоток

Когда шаг обмотки одной обмотки меньше 180° электрического шага полюса, напряжения, индуцированные на каждой стороне обмотки E_C1 и E_C2, имеют фазовое различие. Результирующее напряжение обмотки E_C является фазовой суммой E_C1 и E_C2.

Если шаг обмотки уменьшен на угол α, эффективный шаг становится (180 – α) градусов. В результате E_C1 и E_C2 будут несинхронны на α градусов. Как показано на фазовой диаграмме выше, фазовая сумма EC соответствует вектору AC.

Коэффициент шага обмотки Kc выражается следующим образом:

Характеристики и преимущества коэффициента шага (Kₙ) короткозамкнутых обмоток
Связь между коэффициентом шага и шагом обмотки

• Полноразмерная обмотка: Когда α = 0°, cos(α/2) = 1, следовательно, Kₙ = 1.

• Короткозамкнутая обмотка: Kₙ < 1, что указывает на то, что укорочение шага уменьшает амплитуду индуцированного напряжения.

Технические преимущества короткозамкнутых обмоток (аккордированных обмоток)

• Оптимизация затрат на материалы: Укорачивает длину концов обмотки, уменьшая использование проводникового материала и снижая затраты на производство.

• Улучшение качества формы сигнала: Подавляет гармонические искажения, делая индуцированное ЭДС ближе к синусоиде и улучшая качество электроэнергии.