Jak strumień magnetyczny wpływa na cewkę wirnikową

Jak strumień magnetyczny wpływa na zwójki armatury

Wpływ strumienia magnetycznego na zwójki armatury jest kluczowy dla zasad działania silników i generatorów. W tych urządzeniach zmiany strumienia magnetycznego indukują siłę elektromotoryczną (EMF) w zwijkach armatury, zgodnie z prawem Faradaya indukcji elektromagnetycznej. Poniżej znajduje się szczegółowe wyjaśnienie, jak strumień magnetyczny wpływa na zwójki armatury:

1. Indukowana siła elektromotoryczna (EMF)

Zgodnie z prawem Faradaya indukcji elektromagnetycznej, gdy strumień magnetyczny przez zamkniętą obwod przechodzi zmiany, generowana jest w tym obwodzie indukowana EMF. Dla zwijke armatury, jeśli strumień magnetyczny zmienia się w czasie (np. w polu magnetycznym obracającym się), ta zmieniająca się wartość indukuje napięcie w zwijkach armatury. Wzór ma postać:

• E to indukowana EMF;

• $\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">N</span>\; }$N to liczba zwitek w cewce;

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

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

Znak minus oznacza, że kierunek indukowanej EMF przeciwdziała zmianie strumienia, która ją spowodowała, zgodnie z prawem Lenza.

2. Indukowana prąd

Gdy indukowana EMF powstaje w zwijkach armatury i zwijki tworzą zamknięty obwód z zewnętrznym obciążeniem, płynie prąd. Ten prąd, spowodowany zmieniającym się strumieniem magnetycznym, nazywany jest indukowanym prądem. Wielkość indukowanego prądu zależy od indukowanej EMF, oporu zwijków i innych obecnych impedancji szeregowych.

3. Generowanie momentu obrotowego

W silnikach, gdy prąd płynie przez zwójki armatury, te prądy oddziałują z polem magnetycznym wytworzonym przez stator, co prowadzi do powstania momentu obrotowego. Wynika to z faktu, że przewodnik noszący prąd doświadcza siły w polu magnetycznym (siła Ampère'a). Ta siła może być użyta do napędzania obrotu wału, umożliwiając silnikowi wykonanie pracy mechanicznej.

4. Odwrotna EMF

W silnikach prądu stałego, gdy armatura zaczyna się obracać, przecina również linie pola magnetycznego, generując EMF, która działa przeciwko napięciu zasilającemu; nazywana jest ona odwrotną EMF lub kontr-EMF. Obecność odwrotnej EMF ogranicza wzrost prądu armatury i pomaga stabilizować prędkość obrotową silnika.

5. Nasycenie magnetyczne i efektywność

Gdy gęstość strumienia magnetycznego zwiększa się do pewnego punktu, materiał rdzenia może osiągnąć nasycenie magnetyczne, gdzie dalsze zwiększenie prądu pobudzającego nie znacząco zwiększa strumień magnetyczny. Nasycenie magnetyczne nie tylko wpływa na wydajność silnika, ale może również prowadzić do dodatkowych strat energii, obniżając efektywność silnika.

Podsumowując, zmiany strumienia magnetycznego bezpośrednio wpływają na indukowaną EMF, prąd i następnie moment obrotowy w zwijkach armatury, co jest fundamentalne dla prawidłowego działania silników i generatorów. Prawidłowe projektowanie i działanie silników i generatorów muszą brać pod uwagę te czynniki, aby zapewnić wydajne i niezawodne działanie.