Hvordan påvirker tilføjelse af flere spoler spændingen i generatorer og motorer?

At øge antallet af spoler i en generator eller motor (dvs. antallet af vindinger) kan have en betydelig effekt på dens spændingsudbytte. Her er effekterne og hvordan de fungerer:

Effekt på generatoren

Princip

Generatoren fungerer ved principperne for elektromagnetisk induktion, ifølge Faradays lov om elektromagnetisk induktion, når en leder skærer en magnetisk styrke, dannes der en strømforskydning (EMF) i ledningen. Størrelsen på den strømforskydning er proportional med hastigheden, hvormed de magnetiske feltlinjer bliver skåret, og antallet af spoler i ledningen.

E=N⋅A⋅B⋅v

Heraf:

• E er den opsporede strømforskydning (spænding);

• N er antallet af spoler;

• A er den effektive areal af spolen;

• B er styrken af det magnetiske felt;

• v er hastigheden, hvormed spolen skærer feltlinjen.

Indflydelse

Stigning i spænding

At øge antallet af spoler vil direkte øge den strømforskydning, dvs. generatoren's udgangsspænding vil stige. Dette skyldes, at flere spoler betyder, at hver gang en magnetisk feltlinje bliver skåret, dannes mere strømforskydning.

Hvis andre forhold (som styrken af det magnetiske felt, skæringshastighed osv.) forbliver konstante, vil en øgning i antallet af spoler resultere i en proportional stigning i spændingen.

Forstærkning af det magnetiske felt

At øge antallet af spoler kan også forstærke det magnetiske felt, da flere spoler kan producere et stærkere magnetfelt. Dette vil yderligere øge den strømforskydning.

Mekanisk design og omkostninger

At øge antallet af spoler kan føre til en stigning i størrelse og vægt af generatoren, hvilket kan påvirke dens mekaniske design.På omkostningshensyn betyder flere spoler højere produktionsomkostninger.

Effekten på motoren

Princip

Elmotoren arbejder også efter principperne for elektromagnetisk induktion, men den virker i modsat retning af generatoren: indtastede elektriske energi omdannes til mekanisk energi. Strømmen i motoren passerer gennem spolerne for at danne et magnetfelt, som interagerer med et magnetfelt, der dannes af en permanent magnet eller en anden sæt af spoler, for at danne en drejende kraft, der driver rotor i motoren til at rotere.

Indflydelse

Magnetfluenheden stiger

At øge antallet af spoler øger styrken af det magnetiske felt, der dannes af strømmen, der passerer gennem spolerne, hvilket fører til en stigning i fluxdensiteten indeni motoren.

Et stærkere magnetfelt kan producere en større drejende kraft, hvilket øger motorens udgangseffekt.

Forholdet mellem spænding og strøm

At øge antallet af spoler kan også føre til en stigning i motorens bagstrøm, som er den strømforskydning, der dannes i vindingerne, mens motoren roterer.

En stigning i bagstrømforskydningen vil reducere strømbestandigheden for motoren, hvilket kan reducere varme og tab i motoren.

Effektivitet og ydeevne

At øge antallet af spoler kan forbedre motorens effektivitet, da et stærkere magnetfelt og en større drejende kraft kan reducere strømtab.Samtidig kan flere spoler også øge motorens træghed, hvilket påvirker dens reaktionshastighed.

Mekanisk design og omkostninger

At øge antallet af spoler vil også føre til en stigning i størrelse og vægt af motoren, hvilket påvirker dens mekaniske design.På omkostningshensyn betyder flere spoler højere produktionsomkostninger.

Oversigt

At øge antallet af spoler i en generator eller motor påvirker direkte dens spændingsudbytte eller magnetfluedensitet. For generatoren vil en øgning i antallet af spoler direkte øge dens udgangsspænding; I tilfælde af elmotorer øger en øgning i antallet af spoler magnetfluedensiteten, hvilket kan øge drejende kraft og effektivitet. Dette kommer dog også med mekaniske design- og omkostningsbetrækkninger. I praksis skal ydeevneforbedringer vejes mod faktorer som omkostninger og størrelse.