איך הוספת סיבובים נוספים משפיעה על המתח במחזורי גנרטורים ומדחפים
הגדלת מספר הסיבים במחולל או במנוע (כלומר מספר הקפיצים) יכולה להשפיע באופן משמעותי על הפלט של מתח החשמל שלו. הנה השפעות אלה וכיצד הן פועלות:
השפעה על המחולל
עקרון
המחולל עובד על עיקרון האינדוקציה אלקטרומגנטית, לפי חוק פאראדיי של אינדוקציה אלקטרומגנטית, כאשר מוליך חותך קו כוח מגנטי, נוצר כוח חשמלי עצמי (EMF) במוליך. הגודל של הכוח החשמלי העצמי הוא פרופורציונלי לקצב בו נחתכים קווי השדה המגנטי ולמספר הסיבים במוליך.
E=N⋅A⋅B⋅v
בהם:
E הוא הכוח החשמלי העצמי שנוצר (מתח);
N הוא מספר הסיבים;
A הוא השטח הנוצץ של הסיב;
B הוא עוצמת השדה המגנטי;
v הוא המהירות בה הסיב חותך את קו השדה.
השפעה
עלייה במתח
הגדלת מספר הסיבים תגדל ישירות את הכוח החשמלי העצמי, כלומר, יעלה המתח החשמלי שיוצא מהמחולל. זאת מכיוון שיותר סיבים פירושו שכל פעם שמושך קו כוח מגנטי, נוצר יותר כוח חשמלי עצמי.
אם התנאים האחרים (כמו עוצמת השדה המגנטי, מהירות החיתוך וכו') נשארים קבועים, הגדלת מספר הסיבים תוביל לעליה פרופורציונלית במתח.
תגבורת בשדה המגנטי
הגדלת מספר הסיבים יכולה גם לתגבר את השדה המגנטי, מכיוון שיותר סיבים יכולים ליצור שדה מגנטי חזק יותר. זה יציל את הכוח החשמלי העצמי.
עיצוב מכני ומחיר
הגדלת מספר הסיבים יכולה להוביל לעלייה בגודל והמשקל של המחולל, מה שיכול להשפיע על עיצובו המכני.בצד המחיר, יותר סיבים פירושו עלויות ייצור גבוהות יותר.
השפעה על המנוע
עקרון
המנוע החשמלי עובד גם על עיקרון האינדוקציה האלקטרומגנטית, אך הוא עובד בכיוון הפוך למחולל: האנרגיה החשמלית הזמינה מתמירה לאנרגיה מכנית. הזרם במנוע עובר דרך הסיבים כדי ליצור שדה מגנטי, אשר מתרחב עם שדה מגנטי שנוצר על ידי מגנט קבוע או קבוצה נוספת של סיבים כדי ליצור מומנט שמשגר את הרוטור של המנוע לסובב.
השפעה
צפיפות השדה המגנטי עולה
הגדלת מספר הסיבים מגבירה את עוצמת השדה המגנטי שנוצר על ידי הזרם העובר דרך הסיבים, ובכך מגבירה את צפיפות השדה בתוך המנוע.
שדה מגנטי חזק יותר יכול לייצר מומנט גדול יותר, ובכך להעלות את הפלט של המנוע.
היחס בין מתח לזרם
הגדלת מספר הסיבים יכולה גם להוביל לעלייה ב EMF ההישגית של המנוע, שהוא הכוח החשמלי העצמי שנוצר בסיבים כשהמנוע מסובב.
עלייה ב EMF ההישגית תפחית את דרישות הזרם של המנוע, מה שיכול להפחית את החום והאבדן של המנוע.
יעילות ואפקטיביות
הגדלת מספר הסיבים יכולה לשפר את יעילות המנוע, מכיוון ששדה מגנטי חזק ומומנט גדול יותר יכולים להפחית אבדנים בזרם.באותו הזמן, יותר סיבים יכולים גם להגדיל את האינרציה של המנוע, מה משפיע על מהירות התגובה שלו.
עיצוב מכני ומחיר
הגדלת מספר הסיבים תוביל גם לעלייה בגודל והמשקל של המנוע, מה שיכול להשפיע על עיצובו המכני.בצד המחיר, יותר סיבים פירושם עלויות ייצור גבוהות יותר.
סיכום
הגדלת מספר הסיבים במחולל או במנוע משפיעה ישירות על הפלט של מתח החשמל או צפיפות השדה המגנטי. עבור המחולל, הגדלת מספר הסיבים תגדל ישירות את מתח הפלט שלו; במקרה של מנועים חשמליים, הגדלת מספר הסיבים מגבירה את צפיפות השדה המגנטי, מה שיכול להעלות מומנט ויעילות. עם זאת, זהו גם באפשרותו של גורם עיצוב מכני ועלויות. ביישומים מעשיים, צריך לשקול שיפור ביצועים מול גורמים כמו מחיר וגודל.
