Vad är en spänningsfaktor för spole?

Spänningsfaktor för spole (Stegfaktor) Definition och Karaktäristik
Definition av Stegfaktor (Kₙ)

Spänningsfaktorn för spole (även känd som stegningsfaktor) Kₙ definieras som förhållandet mellan den inducerade spänningen i en kortstegad spole och den i en fullstegad spole. Avståndet mellan de två sidorna av en spole kallas spoleavstånd, vilket karakteriseras av dess elektriska vinkel för att indikera graden av kortstegning.

Fysisk betydelse av polsteg

Den vinkulära avståndet mellan centrala linjerna av intilliggande poler kallas polsteg, vilket alltid är 180 elektriska grader oberoende av antalet poler i maskinen. En spole med ett spoleavstånd på 180 elektriska grader kallas en fullstegad spole, som illustreras i figuren nedan:

Karaktäristik för kortstegade spolar

En spole med ett spoleavstånd mindre än 180 elektriska grader kallas en kortstegad spole (eller bråkstegad spole), även känd som en akkordad spole. Konfigurationen av kortstegade spolar illustreras i figuren nedan:

Akkordvävning och beräkning av spoleavstånd

En statörvävning som använder bråkstegade spolar kallas en akkordvävning. Om spoleavståndet minskas med en elektrisk vinkel α, blir det effektiva spoleavståndet (180 – α) elektriska grader.

För en fullstegad spole, är avståndet mellan de två sidorna av spolen exakt 180° elektriska polsteg, vilket säkerställer att de inducerade spänningarna i varje spolesida är i fas. Låt E_C1 och E_C2 beteckna de genererade spänningarna i spolesidorna, med E_C som den resulterande spolspänningen. Förhållandet uttrycks genom ekvationen:

Eftersom E_C1 och E_C2 är i fas, blir den resulterande spolspänningen E_C summan av de två spänningarna.

Således,

Fasoranalys av kortstegade spolar

När spoleavståndet för en enskild spole är mindre än 180° elektriska polsteg, uppvisar de inducerade spänningarna i varje spolesida E_C1 och E_C2 en fasdifferens. Den resulterande spolspänningen E_C är fasorsumman av E_C1 och E_C2.

Om spoleavståndet minskas med en elektrisk vinkel α, blir det effektiva spoleavståndet (180 – α) grader. Därför kommer E_C1 och E_C2 att vara ur fas med α grader. Som visas i fasordiagrammet ovan, motsvarar fasorsumman EC vektorn AC.

Spoleavstånds-faktorn Kc uttrycks som:

Stegfaktor (Kₙ) Karaktäristik och Fördelar med Kortstegade Vävningar
Förhållande mellan Stegfaktor och Spoleavstånd

• Fullstegad spole: När α = 0°, cos(α/2) = 1, därför Kₙ = 1.

• Kortstegad spole: Kₙ < 1, vilket indikerar att kortstegning minskar amplituden av den inducerade spänningen.

Tekniska fördelar med kortstegade spolar (akkordade vävningar)

• Optimering av materialkostnad: Förkortar längden på vävningsändar, vilket minskar användningen av ledarmaterial och tillverkningskostnader.

• Förbättring av vågformskvalitet: Undertrycker harmonisk distorsion, vilket gör den inducerade EMF närmare en sinusvåg och förbättrar ström-kvaliteten.