Як флюкс впливає на обмотку ротора?

Як магнітний потік впливає на обмотки якоря

Вплив магнітного потоку на обмотки якоря є центральним для принципів роботи двигунів і генераторів. У цих пристроях зміни магнітного потоку викликають електромагнітну силу (ЕМС) у обмотках якоря, на основі закону Фарадея електромагнітної індукції. Нижче наведено детальне пояснення того, як магнітний потік впливає на обмотки якоря:

1. Викликана електромагнітна сила (ЕМС)

Згідно з законом Фарадея електромагнітної індукції, коли магнітний потік через замкнутий контур змінюється, у цьому контурі генерується викликана ЕМС. Для обмоток якоря, якщо магнітний потік змінюється з часом (наприклад, в обертовому магнітному полі), цей змінний потік викликає напругу в обмотках якоря. Формула така:

• E — це викликана ЕМС;

• $\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">N</span>\; }$N — кількість витків у обмотці;

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

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

Від'ємний знак свідчить про те, що напрямок викликаної ЕМС протидіє зміні потоку, яка її спричинила, згідно з законом Ленца.

2. Викликаний струм

Після генерації викликаної ЕМС в обмотках якоря, і якщо обмотки формують замкнутий контур з зовнішнім навантаженням, струм буде протікати. Цей струм, спричинений змінним магнітним потоком, називається викликаним струмом. Масштаб викликаного струму залежить від викликаної ЕМС, опору обмотки та будь-якого серійного імпедансу, що присутній.

3. Генерація моменту

У двигунах, коли через обмотки якоря протікає струм, ці струми взаємодіють з магнітним полем, створеним статором, що призводить до появи моменту. Це тому, що провідник, що несе струм, діє силу в магнітному полі (сила Ампера). Ця сила може бути використана для обертання валу, що дозволяє двигуну виконувати механічну роботу.

4. Противогонна ЕМС

У DC двигунах, коли якор починає обертатися, він також перетинає лінії магнітного поля і генерує ЕМС, яка протидіє живленню; це називається противогонною ЕМС або контр-ЕМС. Наявність противогонної ЕМС обмежує ріст струму якоря і допомагає стабілізувати швидкість двигуна.

5. Магнітне насичення та ефективність

Коли густина магнітного потоку зростає до певного рівня, матеріал сердечника може досягти магнітного насичення, де подальші збільшення струму збудження не значно збільшують магнітний потік. Магнітне насичення не лише впливає на продуктивність двигуна, але також може призводити до додаткових втрат енергії, що зменшує ефективність двигуна.

У загальному вигляді, зміни магнітного потоку безпосередньо впливають на викликану ЕМС, струм і, нарешті, момент у обмотках якоря, що є фундаментальними для правильного функціонування двигунів і генераторів. Правильне проектування та експлуатація двигунів і генераторів повинні враховувати ці фактори, щоб забезпечити ефективну та надійну роботу.