Comment le flux affecte-t-il l'enroulement de l'armature?

Comment le flux magnétique affecte les enroulements d'armature

L'impact du flux magnétique sur les enroulements d'armature est central aux principes de fonctionnement des moteurs et des générateurs. Dans ces appareils, les variations du flux magnétique induisent une force électromotrice (FEM) dans les enroulements d'armature, selon la loi de l'induction électromagnétique de Faraday. Voici une explication détaillée de la manière dont le flux magnétique affecte les enroulements d'armature :

1. Force électromotrice (FEM) induite

Selon la loi de l'induction électromagnétique de Faraday, lorsque le flux magnétique à travers un circuit fermé change, une FEM induite est générée dans ce circuit. Pour les enroulements d'armature, si le flux magnétique varie au cours du temps (par exemple, dans un champ magnétique tournant), cette variation de flux induit une tension dans les enroulements d'armature. La formule est la suivante :

• E est la FEM induite ;

• $\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">N</span>\; }$N est le nombre de spires dans l'enroulement ;

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

• $\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">\Delta </span>\; }\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">t</span>\; }$Δt est la variation de temps.

Le signe négatif indique que la direction de la FEM induite s'oppose à la variation de flux qui l'a causée, conformément à la loi de Lenz.

2. Courant induit

Une fois qu'une FEM induite est générée dans les enroulements d'armature et que ces enroulements forment un circuit fermé avec une charge externe, un courant circule. Ce courant, causé par la variation du flux magnétique, est appelé courant induit. L'intensité du courant induit dépend de la FEM induite, de la résistance de l'enroulement et de toute autre impédance série présente.

3. Génération de couple

Dans les moteurs, lorsque le courant circule dans les enroulements d'armature, ces courants interagissent avec le champ magnétique produit par le stator, entraînant un couple. Cela est dû au fait qu'un conducteur porteur de courant subit une force dans un champ magnétique (force d'Ampère). Cette force peut être utilisée pour entraîner la rotation de l'arbre, permettant ainsi au moteur d'effectuer un travail mécanique.

4. FEM de contre-réaction

Dans les moteurs à courant continu, lorsque l'armature commence à tourner, elle coupe également les lignes de champ magnétique et génère une FEM qui s'oppose à la tension d'alimentation ; c'est ce qu'on appelle la FEM de contre-réaction ou FEM de contrepoids. La présence de la FEM de contre-réaction limite la croissance du courant d'armature et aide à stabiliser la vitesse du moteur.

5. Saturation magnétique et efficacité

Lorsque la densité de flux magnétique augmente jusqu'à un certain point, le matériau du noyau peut atteindre la saturation magnétique, où des augmentations supplémentaires du courant d'excitation n'augmentent pas significativement le flux magnétique. La saturation magnétique n'affecte pas seulement les performances du moteur, mais peut également conduire à des pertes d'énergie supplémentaires, réduisant l'efficacité du moteur.

En résumé, les variations du flux magnétique influencent directement la FEM induite, le courant et, par conséquent, le couple dans les enroulements d'armature, qui sont fondamentaux pour le bon fonctionnement des moteurs et des générateurs. Une conception et un fonctionnement appropriés des moteurs et des générateurs doivent prendre en compte ces facteurs pour assurer des performances efficaces et fiables.