อะไรคือปัจจัยการกระจายวงจรขดลวด

นิยามและคุณลักษณะของปัจจัยความยาววงจรขดลวด (Pitch Factor)
นิยามของ Pitch Factor (Kₙ)

ปัจจัยความยาววงจรขดลวด (หรือเรียกว่า Chording Factor) Kₙ ถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของแรงดันที่เกิดขึ้นในขดลวดที่มีความยาววงจรสั้นเมื่อเทียบกับขดลวดที่มีความยาววงจรเต็ม พื้นที่ระหว่างสองด้านของขดลวดเรียกว่า ความยาววงจรขดลวด ซึ่งแสดงโดยมุมไฟฟ้าเพื่อบ่งบอกระดับของความยาววงจรที่สั้นลง

ความหมายทางกายภาพของ Pole Pitch

ระยะทางเชิงมุมระหว่างเส้นกลางของขั้วแม่เหล็กที่อยู่ติดกันเรียกว่า Pole Pitch ซึ่งเสมอเท่ากับ 180 องศาไฟฟ้า ไม่ว่าจะมีจำนวนขั้วแม่เหล็กในเครื่องจักรเท่าใด ขดลวดที่มีความยาววงจร 180 องศาไฟฟ้าเรียกว่า ขดลวดที่มีความยาววงจรเต็ม ตามที่แสดงในรูปด้านล่าง:

คุณลักษณะของขดลวดที่มีความยาววงจรสั้น

ขดลวดที่มีความยาววงจรน้อยกว่า 180 องศาไฟฟ้าเรียกว่า ขดลวดที่มีความยาววงจรสั้น (หรือขดลวดที่มีความยาววงจรเศษ) หรือเรียกว่า ขดลวดที่มีความยาววงจรเชื่อมโยง โครงสร้างของขดลวดที่มีความยาววงจรสั้นแสดงในรูปด้านล่าง:

การพันขดลวดเชื่อมโยงและการคำนวณความยาววงจรขดลวด

การพันขดลวดสเตเตอร์ที่ใช้ขดลวดที่มีความยาววงจรเศษเรียกว่า การพันขดลวดเชื่อมโยง หากความยาววงจรขดลวดลดลงโดยมุมไฟฟ้า α ความยาววงจรที่มีผลจะกลายเป็น (180 – α) องศาไฟฟ้า

สำหรับขดลวดที่มีความยาววงจรเต็ม ระยะทางระหว่างสองด้านของขดลวดจะเท่ากับ 180° องศาไฟฟ้า Pole Pitch ทำให้แรงดันที่เกิดขึ้นในแต่ละด้านของขดลวดอยู่ในเฟสเดียวกัน ให้ E_C1 และ E_C2 แทนแรงดันที่เกิดขึ้นในด้านของขดลวด โดย E_C เป็นแรงดันรวมของขดลวด ความสัมพันธ์สามารถแสดงได้ด้วยสมการ:

เนื่องจาก E_C1 และ E_C2 อยู่ในเฟสเดียวกัน แรงดันรวมของขดลวด E_C จะเท่ากับผลบวกของแรงดันทั้งสอง

ดังนั้น

การวิเคราะห์เวกเตอร์ของขดลวดที่มีความยาววงจรสั้น

เมื่อความยาววงจรขดลวดของขดลวดเดียวมีขนาดน้อยกว่า 180° องศาไฟฟ้า Pole Pitch แรงดันที่เกิดขึ้นในแต่ละด้านของขดลวด E_C1 และ E_C2 จะมีความแตกต่างในเฟส แรงดันรวมของขดลวด E_C จะเป็นผลรวมเวกเตอร์ของ E_C1 และ E_C2

หากความยาววงจรขดลวดลดลงโดยมุมไฟฟ้า α ความยาววงจรที่มีผลจะกลายเป็น (180 – α) องศา ดังนั้น E_C1 และ E_C2 จะอยู่นอกเฟสกัน α องศา ตามที่แสดงในแผนภาพเวกเตอร์ด้านบน ผลรวมเวกเตอร์ E_C จะเท่ากับเวกเตอร์ AC

ปัจจัยความยาววงจรขดลวด Kc สามารถแสดงได้ว่า:

คุณลักษณะและประโยชน์ของขดลวดที่มีความยาววงจรสั้น (Chorded Windings)
ความสัมพันธ์ระหว่าง Pitch Factor และความยาววงจรขดลวด

• ขดลวดที่มีความยาววงจรเต็ม: เมื่อ α = 0° cos(α/2) = 1 ดังนั้น Kₙ = 1

• ขดลวดที่มีความยาววงจรสั้น: Kₙ < 1 แสดงว่าการลดความยาววงจรจะลดขนาดของแรงดันที่เกิดขึ้น

ประโยชน์ทางเทคนิคของขดลวดที่มีความยาววงจรสั้น (Chorded Windings)

• การปรับปรุงค่าใช้จ่ายของวัสดุ: ลดความยาวของปลายขดลวด ลดการใช้วัสดุนำไฟฟ้าและค่าใช้จ่ายในการผลิต

• การปรับปรุงคุณภาพของคลื่น: ลดการบิดเบือนฮาร์โมนิก ทำให้แรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นใกล้เคียงกับคลื่นไซน์และปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้า