ما هو تأثير الأرماتور في الآلة الكهربائية ذات التيار المستمر؟

ما هو تفاعل الأرماتور في المحرك الكهربائي ذو التيار المستمر؟

تعريف تفاعل الأرماتور

يعتبر تفاعل الأرماتور في المحرك الكهربائي ذو التيار المستمر تأثير شدة مغناطيسية الأرماتور على المجال المغناطيسي الرئيسي، مما يؤدي إلى تغيير توزيعه وشده.

التعامد المغناطيسي

يؤدي التعامد المغناطيسي بسبب تيار الأرماتور إلى تأثير المجال المغناطيسي عن طريق نقل محور الحياد المغناطيسي، مما يؤدي إلى مشاكل في الكفاءة.

نقل الفرشاة

تبدو الحل الطبيعي لهذه المشكلة هو نقل الفرشاة على امتداد اتجاه الدوران في حالة العمل كمولد وكضد اتجاه الدوران في حالة العمل كمحرك، مما يؤدي إلى تقليل شدة المجال المغناطيسي في الفجوة الهوائية. وهذا سيقلل من الجهد المُحث في المولد وسيزيد من سرعة المحرك. يتم إنتاج القوة المغناطيسية المتحركة (MMF) المُنخفضة بواسطة:

حيث،

Ia = تيار الأرماتور،

Z = العدد الكلي للموصلات،

P = العدد الكلي للأقطاب،

β = الزاوية المتغيرة لفرشاة الكربون (بالدرجات الكهربائية).

لدى نقل الفرشاة قيود جدية، لذا يجب نقل الفرشاة إلى موقع جديد كل مرة تتغير فيها الحمل أو اتجاه الدوران أو وضع التشغيل. بناءً على ذلك، يقتصر نقل الفرشاة فقط على الآلات الصغيرة جداً. هنا أيضًا، يتم تثبيت الفرشاة في موقع يتوافق مع حملها الطبيعي ووضع التشغيل. بسبب هذه القيود، لا يُفضل عادةً هذا الأسلوب.

الأقطاب الوسيطة

قادت قيود نقل الفرشاة إلى استخدام الأقطاب الوسيطة في جميع الآلات الكهربائية ذات التيار المستمر ذات الحجم المتوسط والكبير تقريبًا. الأقطاب الوسيطة هي أقطاب طويلة ولكن ضيقة توضع على المحور الوسيط. لها القطبية للقطب التالي (الموجود في تسلسل الدوران التالي) في حالة العمل كمولد وللقطب السابق (الذي مر خلفه في تسلسل الدوران) في حالة العمل كمحرك. يتم تصميم القطب الوسيط لتلاشي القوة المغناطيسية المتحركة لتفاعل الأرماتور على المحور الوسيط. بما أن الأقطاب الوسيطة متصلة بالمتوازنة مع الأرماتور، فإن تغيير اتجاه التيار في الأرماتور يؤدي إلى تغيير اتجاه القطب الوسيط.

وهذا لأن اتجاه القوة المغناطيسية المتحركة لتفاعل الأرماتور يكون على المحور الوسيط. كما أنه يوفر الجهد اللازم للتوصيل لأسطوانة الخيوط التي تخضع للتوصيل بحيث يحايد الجهد التوصيلي تمامًا الجهد المفاعلي (L × di/dt). وبالتالي، لا يحدث أي تفريغ.

دائما ما تكون ملفات الأقطاب الوسيطة متصلة بالمتوازنة مع الأرماتور، لذا تحمل ملفات الأقطاب الوسيطة تيار الأرماتور؛ وبالتالي تعمل بشكل مرضٍ بغض النظر عن الحمل أو اتجاه الدوران أو وضع التشغيل. يتم جعل الأقطاب الوسيطة أضيق لضمان أنها تؤثر فقط على الخيط الذي يخضع للتوصيل ولا ينتشر تأثيرها إلى الخيوط الأخرى. يتم جعل قاعدة الأقطاب الوسيطة أوسع لتجنب التشبع وتحسين الاستجابة.

الملف التعويضي

مشكلة التوصيل ليست المشكلة الوحيدة في الآلات الكهربائية ذات التيار المستمر. تحت الأحمال الثقيلة، قد يؤدي تفاعل الأرماتور المتعامد المغناطيسي إلى كثافة مغناطيسية عالية جدًا في طرف القطب الخلفي في حالة العمل كمولد وفي طرف القطب الأمامي في حالة العمل كمحرك.

وبالتالي، قد ينتج عن الخيط تحت هذا الطرف جهدًا مُحثًا عاليًا بما يكفي ليسبب تفريغًا بين القطاعات المجاورة للفرشاة خاصةً لأن هذا الخيط قريب بدنيًا من منطقة التوصيل (عند الفرشاة) حيث قد يكون درجة الحرارة بالفعل عالية بسبب عملية التوصيل.

عيوب رئيسية في الملف التعويضي

• في الآلات الكبيرة المعرضة للأحمال الزائدة الشديدة أو التوصيل

• في المحركات الصغيرة المعرضة للعكس المفاجئ والتسارع العالي.