Що таке фактор розмаху витка?

Визначення та характеристики фактору розмаху обмотки (фактору шагу)
Визначення фактору шагу (Kₙ)

Фактор розмаху обмотки (також відомий як фактор акорду) Kₙ визначається як відношення індукованого напруги в короткому шагу обмотки до повного шагу обмотки. Відстань між двома сторонами обмотки називається розмахом обмотки, який характеризується своїм електричним кутом, що вказує на ступінь короткого шагу.

Фізичне значення полярного шагу

Кутова відстань між центральними лініями сусідніх полюсів називається полярним шагом, який завжди дорівнює 180 електричних градусів незалежно від кількості полюсів машини. Обмотка з розмахом 180 електричних градусів називається повним шагом обмотки, як показано на малюнку нижче:

Характеристики короткошагової обмотки

Обмотка з розмахом меншим за 180 електричних градусів називається короткошаговою обмоткою (або дробово-шаговою обмоткою), також відомою як акордова обмотка. Конфігурація короткошагової обмотки показана на малюнку нижче:

Акордова обмотка та розрахунок розмаху обмотки

Статорна обмотка, яка використовує дробово-шагові обмотки, називається акордовою обмоткою. Якщо розмах обмотки зменшується на електричний кут α, ефективний розмах становить (180 – α) електричних градусів.

Для повного шагу обмотки, відстань між двома сторонами обмотки точно дорівнює 180° електричному полюсному шагу, забезпечуючи, що індуковані напруги на кожній стороні обмотки знаходяться в фазі. Нехай E_C1 і E_C2 позначають напруги, згенеровані на сторонах обмотки, а E_C — результуюча напруга обмотки. Зв'язок виражається рівнянням:

Оскільки E_C1 і E_C2 знаходяться в фазі, результуюча напруга обмотки E_C дорівнює арифметичній сумі двох напруг.

Таким чином,

Фазорний аналіз короткошагових обмоток

Коли розмах обмотки однієї обмотки менший за 180° електричний полюсний шаг, напруги, індуковані на кожній стороні обмотки E_C1 і E_C2, мають фазову різницю. Результуюча напруга обмотки E_C є фазорною сумою E_C1 і E_C2.

Якщо розмах обмотки зменшується на електричний кут α, ефективний розмах становить (180 – α) градусів. В результаті E_C1 і E_C2 будуть не в фазі на α градусів. Як показано на фазорній діаграмі вище, фазорна сума EC відповідає вектору AC.

Фактор розмаху обмотки Kc виражається як:

Характеристики та переваги короткошагових обмоток (фактору шагу Kₙ)
Зв'язок між фактором шагу та розмахом обмотки

• Повний шаг обмотки: Коли α = 0°, cos(α/2) = 1, тому Kₙ = 1.

• Короткий шаг обмотки: Kₙ < 1, що свідчить про те, що короткий шаг зменшує амплітуду індукованої напруги.

Технічні переваги короткошагових обмоток (акордових обмоток)

• Оптимізація витрат на матеріали: Зменшує довжину кінцевих частин обмотки, знижуючи витрати на провідник і виробничі витрати.

• Покращення якості форми хвилі: Підтримує пригнічення гармонічних спотворень, роблячи індуковане ЕДС ближчим до синусоїди та покращуючи якість електроенергії.