Com afecta el flux a l'enrotllament de l'armadura?

Com Aflux de Magnetic Afecta les Bobines d'Armature

L'impacte de l'aflux magnètic en les bobines d'armature és central als principis d'operació dels motors i generadors. En aquests dispositius, els canvis en l'aflux magnètic indueixen una força electromotriu (FEM) en les bobines d'armature, basant-se en la llei de Faraday de l'inducció electromagnètica. A continuació es proporciona una explicació detallada de com l'aflux magnètic afecta les bobines d'armature:

1. Força Electromotriu Induïda (FEM)

Segons la llei de Faraday de l'inducció electromagnètica, quan l'aflux magnètic a través d'un circuit tancat canvia, es genera una FEM induïda dins d'aquest circuit. Per a les bobines d'armature, si l'aflux magnètic varia amb el temps (per exemple, en un camp magnètic rotatori), aquest canvi d'aflux induix una tensió en les bobines d'armature. La fórmula és la següent:

• E és la FEM induïda;

• $\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">N</span>\; }$N és el nombre de voltants en la bobina;

• $\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">\Phi </span>\; }$Φ és l'aflux magnètic;

• $\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">\Delta </span>\; }\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">t</span>\; }$Δt és el canvi en el temps.

El signe negatiu indica que la direcció de la FEM induïda s'oposa al canvi d'aflux que l'ha causat, segons la llei de Lenz.

2. Corrent Induït

Un cop generada una FEM induïda en les bobines d'armature i formant aquestes un circuit tancat amb una càrrega externa, es produeix un corrent. Aquest corrent, causat pel canvi d'aflux magnètic, és conegut com a corrent induït. La magnitud del corrent induït depèn de la FEM induïda, la resistència de la bobina i qualsevol altre impedància en sèrie present.

3. Generació de Torque

En els motors, quan hi ha corrent fluix a través de les bobines d'armature, aquests corrents interaccionen amb el camp magnètic produït per l'estator, resultant en un torque. Això és degut al fet que un conductor portador de corrent experimenta una força en un camp magnètic (força d'Ampère). Aquesta força pot ser utilitzada per fer girar el volant, permetent al motor realitzar treball mecànic.

4. FEM de Reacció

En els motors de corrent contínua, a mesura que l'armature comença a girar, també talla les línies de camp magnètic i genera una FEM que s'oposa a la tensió d'alimentació; això s'anomena FEM de reacció o FEM contraria. La presència de la FEM de reacció limita el creixement del corrent d'armature i ajuda a estabilitzar la velocitat del motor.

5. Saturació Magnètica i Eficiència

Quan la densitat d'aflux magnètic augmenta fins a un cert punt, el material del nucli pot arribar a la saturació magnètica, on els increments addicionals en el corrent d'excitació no incrementen significativament l'aflux magnètic. La saturació magnètica no només afecta el rendiment del motor sinó que també pot conduir a pèrdues energètiques addicionals, reduint l'eficiència del motor.

En resum, els canvis en l'aflux magnètic influeixen directament en la FEM induïda, el corrent i, posteriorment, el torque en les bobines d'armature, que són fonamentals per al funcionament adequat dels motors i generadors. El disseny i operació adequats dels motors i generadors han de tenir en compte aquests factors per assegurar un rendiment eficient i fiable.