Как влияе флюксът върху обмотката на якора

Как магнитният поток влияе на обмотките на ротора

Влиянието на магнитния поток върху обмотките на ротора е централно за принципите на действие на двигатели и генератори. В тези устройства промените в магнитния поток индуцират електромотивна сила (ЕМС) в обмотките на ротора, в съответствие с законите на Фарадей за електромагнитната индукция. По-долу е подробно обяснено как магнитният поток влияе на обмотките на ротора:

1. Индуцирана електромотивна сила (ЕМС)

Според законите на Фарадей за електромагнитната индукция, когато магнитният поток през затворена верига се променя, в тази верига се генерира индуцирана ЕМС. За обмотките на ротора, ако магнитният поток варира с времето (например, в ротационно магнитно поле), този променлив поток индуцира напрежение в обмотките на ротора. Формулата е следната:

• E е индуцираната ЕМС;

• $\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">N</span>\; }$N е броят на витките в обмотката;

• $\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">\Phi </span>\; }$Φ е магнитният поток;

• $\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">\Delta </span>\; }\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">t</span>\; }$Δt е изменението във времето.

Отрицателният знак показва, че посоката на индуцираната ЕМС противодейства на промяната в потока, която я е причинила, според закона на Ленц.

2. Индуциран ток

Когато в обмотките на ротора се генерира индуцирана ЕМС и обмотките формират затворена верига с външен товар, ще протече ток. Този ток, причинен от променящия се магнитен поток, се нарича индуциран ток. Големината на индуцирания ток зависи от индуцираната ЕМС, съпротивлението на обмотката и всяка друга сериева импеданса, присъстваща в системата.

3. Генериране на момента

В двигатели, когато има ток, протичащ през обмотките на ротора, тези токове взаимодействат с магнитното поле, произведено от статора, което води до момент. Това е, защото проводник, носещ ток, изпитва сила в магнитно поле (сила на Ампер). Тази сила може да се използва за задвижване на вала, позволявайки на двигателя да извършва механична работа.

4. Обратна ЕМС

В DC двигатели, когато роторът започне да се върти, той разсича магнитни линии и генерира ЕМС, която противодейства на напрежението на захранване; това се нарича обратна ЕМС или контра ЕМС. Наличието на обратна ЕМС ограничава растежа на тока в ротора и помага за стабилизиране на скоростта на двигателя.

5. Магнитна насыщеност и ефективност

Когато плътността на магнитния поток достигне определена точка, материалът на ядрото може да достигне магнитна насыщеност, при която допълнителни увеличения на тока на възбудване не увеличават значително магнитния поток. Магнитната насыщеност не само влияе на производителността на двигателя, но може също да доведе до допълнителни загуби на енергия, намалявайки ефективността на двигателя.

Обобщавайки, промените в магнитния поток директно влияят върху индуцираната ЕМС, тока и последователно момента в обмотките на ротора, които са фундаментални за правилното функциониране на двигатели и генератори. Правилното проектиране и управление на двигатели и генератори трябва да вземат предвид тези фактори, за да осигурят ефективно и надеждно функциониране.