چیست واکنش آرماتور در ماشین الکتریکی مستقیم جریان؟

دی‌سی موتورهای مغناطیسی ارماتور واکنش چیست؟

تعریف واکنش ارماتور

واکنش ارماتور در یک موتور دی‌سی، تأثیر شار مغناطیسی ارماتور بر روی میدان مغناطیسی اصلی است که منجر به تغییر در توزیع و شدت آن می‌شود.

مغناطیسه‌سازی متقاطع

مغناطیسه‌سازی متقاطع ناشی از جریان ارماتور با حرکت محور مغناطیسی خنثی، میدان مغناطیسی را تحت تأثیر قرار می‌دهد و منجر به مشکلات کارایی می‌شود.

جابجایی فرش

یک راه‌حل طبیعی برای این مشکل، جابجایی فرش در جهت چرخش در عملکرد ژنراتور و در خلاف جهت چرخش در عملکرد موتور است. این کار منجر به کاهش شار مغناطیسی در فاصله هوا می‌شود. این امر منجر به کاهش ولتاژ القایی در ژنراتور و افزایش سرعت در موتور می‌گردد. نیروی مغناطیسی دمغی (mmf) تولید شده به صورت زیر است:

که در آن،

Ia = جریان ارماتور،

Z = تعداد کل رسانه‌ها،

P = تعداد کل قطب‌ها،

β = جابجایی زاویه‌ای فرش کربن (در درجه الکتریکی).

جابجایی فرش محدودیت‌های جدی دارد، بنابراین باید هر بار که بار تغییر کند یا جهت چرخش تغییر کند یا حالت عملکرد تغییر کند، فرش‌ها به موقعیت جدید منتقل شوند. با توجه به این محدودیت‌ها، جابجایی فرش فقط به ماشین‌های بسیار کوچک محدود می‌شود. در اینجا نیز، فرش‌ها در موقعیتی ثابت شده‌اند که متناسب با بار عادی و حالت عملکرد آن‌ها است. به دلیل این محدودیت‌ها، این روش به طور کلی ترجیح داده نمی‌شود.

قطب میانی

محدودیت‌های جابجایی فرش منجر به استفاده از قطب‌های میانی در تقریباً تمام ماشین‌های دی‌سی متوسط و بزرگ شده است. قطب‌های میانی قطب‌های بلند اما باریکی هستند که در محور میان قطبی قرار گرفته‌اند. آن‌ها قطبیت قطب بعدی (در ترتیب چرخش) در عملکرد ژنراتور و قطب قبلی (که در ترتیب چرخش پشت سر گذاشته شده) در عملکرد موتور دارند. قطب میانی طراحی شده تا mmf واکنش ارماتور را در محور میان قطبی خنثی کند. از آنجا که قطب‌های میانی به صورت سری با ارماتور متصل شده‌اند، تغییر جهت جریان در ارماتور باعث تغییر جهت قطب میانی می‌شود.

این امر به این دلیل است که جهت mmf واکنش ارماتور در محور میان قطبی است. همچنین ولتاژ جابجایی برای لوله‌ای که در حال جابجایی است فراهم می‌کند به گونه‌ای که ولتاژ جابجایی کاملاً ولتاژ واکنش (L × di/dt) را خنثی کند. بنابراین، ایجاد جرقه اتفاق نمی‌افتد.

پیچش‌های میان قطبی همیشه به صورت سری با ارماتور متصل می‌شوند، بنابراین پیچش‌های میان قطبی جریان ارماتور را حمل می‌کنند؛ بنابراین مستقل از بار، جهت چرخش یا حالت عملکرد به خوبی کار می‌کنند. قطب‌های میانی باریک‌تر ساخته می‌شوند تا تنها لوله‌ای که در حال جابجایی است را تحت تأثیر قرار دهند و تأثیر آن به لوله‌های دیگر نشسته نشود. پایه قطب‌های میانی برای جلوگیری از اشباع و بهبود پاسخ گسترده‌تر می‌شود.

پیچش جبرانی

مشکل جابجایی تنها مشکل در ماشین‌های دی‌سی نیست. در بارهای سنگین، واکنش ارماتور متقاطع ممکن است چگالی شار مغناطیسی بسیار بالایی در نوک قطب پشتی در عملکرد ژنراتور و نوک قطب جلویی در عملکرد موتور ایجاد کند.

بنابراین، لوله‌ای که در این نوک قرار دارد ممکن است ولتاژ القایی به اندازه کافی بالا برای ایجاد جرقه بین قطعات مجاور کموناتور ایجاد کند، به ویژه زیرا این لوله از نظر فیزیکی به ناحیه جابجایی (در فرش) نزدیک است که دمای هوا ممکن است به دلیل فرآیند جابجایی بالا باشد.

نقایص اصلی پیچش جبرانی

• در ماشین‌های بزرگ تحت بارهای سنگین یا پلاگین

• در موتورهای کوچک تحت برگرداندن ناگهانی و شتاب بالا