Điều gì là Hệ số Khoảng cách Cuộn?

Định nghĩa và Đặc tính của Hệ số Khoảng cách Cuộn (Hệ số Bước)

Hệ số khoảng cách cuộn (còn được gọi là hệ số chording) Kₙ được định nghĩa là tỷ lệ giữa điện áp cảm ứng trong cuộn ngắn bước so với cuộn đầy bước. Khoảng cách giữa hai bên của cuộn được gọi là khoảng cách cuộn, được đặc trưng bởi góc điện để chỉ mức độ ngắn bước.

Ý nghĩa Vật lý của Bước Cực

Khoảng cách góc giữa các đường trung tâm của các cực liền kề được gọi là bước cực, luôn bằng 180 độ điện bất kể số cực trong máy. Một cuộn có khoảng cách 180 độ điện được gọi là cuộn đầy bước, như được minh họa trong hình dưới đây:

Đặc tính của Cuộn Ngắn Bước

Một cuộn có khoảng cách nhỏ hơn 180 độ điện được gọi là cuộn ngắn bước (hoặc cuộn bước phân số), còn được gọi là cuộn chording. Cấu hình cuộn ngắn bước được minh họa trong hình dưới đây:

Cuộn Chording và Tính toán Khoảng cách Cuộn

Một cuộn stator sử dụng cuộn bước phân số được gọi là cuộn chording. Nếu khoảng cách cuộn được giảm đi một góc điện α, khoảng cách hiệu quả trở thành (180 – α) độ điện.

Đối với cuộn đầy bước, khoảng cách giữa hai bên cuộn chính xác bằng 180° độ điện cực, đảm bảo rằng điện áp cảm ứng ở mỗi bên cuộn đều cùng pha. Gọi E_C1 và E_C2 là điện áp tạo ra ở các bên cuộn, với E_C là điện áp cuộn tổng cộng. Mối quan hệ được biểu diễn bằng phương trình:

Vì E_C1 và E_C2 cùng pha, điện áp cuộn tổng cộng E_C bằng tổng số học của hai điện áp.

Do đó,

Phân tích Vectơ của Cuộn Ngắn Bước

Khi khoảng cách cuộn của một cuộn nhỏ hơn 180° độ điện cực, điện áp cảm ứng ở mỗi bên cuộn E_C1 và E_C2 có sự khác biệt pha. Điện áp cuộn tổng cộng E_C là tổng vectơ của E_C1 và E_C2.

Nếu khoảng cách cuộn được giảm đi một góc điện α, khoảng cách hiệu quả trở thành (180 – α) độ. Do đó, E_C1 và E_C2 sẽ không cùng pha với α độ. Như được thể hiện trong sơ đồ vectơ trên, tổng vectơ EC tương ứng với vector AC.

Hệ số khoảng cách cuộn Kc được biểu diễn như sau:

Đặc điểm và Lợi ích của Hệ số Bước (Kₙ) và Cuộn Ngắn Bước
Mối quan hệ giữa Hệ số Bước và Khoảng cách Cuộn

• Cuộn đầy bước: Khi α = 0°, cos(α/2) = 1, do đó Kₙ = 1.

• Cuộn ngắn bước: Kₙ < 1, cho thấy ngắn bước làm giảm biên độ điện áp cảm ứng.

Lợi ích Kỹ thuật của Cuộn Ngắn Bước (Cuộn Chording)

• Tối ưu Hóa Chi Phí Nguyên Liệu: Giảm chiều dài cuối cuộn, giảm lượng vật liệu dẫn điện và chi phí sản xuất.

• Cải thiện Chất lượng Hình Sóng: Ức chế méo hài, làm cho EMF cảm ứng gần với sóng sin và cải thiện chất lượng điện năng.