DC機械におけるアーマチャリアクションとは何か

DC機械におけるアーマチュア反応とは何か？

アーマチュア反応の定義

DCモーターでのアーマチュア反応は、アーマチュア磁束が主磁界に及ぼす影響であり、その分布と強度を変化させる。

交差磁化

アーマチュア電流による交差磁化は、磁気中性軸を移動させることで磁界に影響を与え、効率の問題を引き起こす。

ブラシシフト

この問題の自然な解決策は、発電機動作では回転方向に、モータ動作では逆方向にブラシをシフトすることである。これにより、エアギャップ磁束が減少し、発電機では誘導電圧が低下し、モータでは速度が上昇する。生成される消磁MMF（磁動力）は以下の式で表される：

ここで、

Ia = アーマチュア電流、

Z = コンダクタの総数、

P = 極の総数、

β = カーボンブラシの角度シフト（電気角度）。

ブラシシフトには重大な制限があり、負荷や回転方向、動作モードの変更毎にブラシを新しい位置に移動させる必要がある。そのため、ブラシシフトは非常に小さな機器に限定される。また、ブラシは通常の負荷と動作モードに対応する位置に固定される。これらの制限により、この方法は一般的には好まれない。

補助極

ブラシシフトの制限により、ほとんどの中型および大型のDC機器で補助極が使用されるようになった。補助極は、長く細い極で、補助極軸に配置されている。発電機動作では次の極（回転順序の次）と同じ極性を持ち、モータ動作では前の極（回転順序で後ろに通過した）と同じ極性を持つ。補助極は、補助極軸でのアーマチュア反応MMFを中和するように設計されている。補助極はアーマチュアと直列に接続されているため、アーマチュア電流の方向が変わるたびに補助極の方向も変わる。

これは、アーマチュア反応MMFの方向が補助極軸にあるためである。また、補助極は換流中のコイルに換流電圧を提供し、その換流電圧がリアクタンス電圧（L × di/dt）を完全に中和するように働くため、火花が発生しない。

補助極巻線は常にアーマチュアと直列に接続されているため、補助極巻線はアーマチュア電流を流し、負荷、回転方向、または動作モードに関わらず満足のいく結果を出す。補助極は狭くすることで、換流中のコイルのみに影響を与えるようにし、他のコイルへの影響を防ぐ。補助極の基部は広くして飽和を避けるとともに、応答性を向上させる。

補償巻線

換流問題はDC機器における唯一の問題ではない。重負荷時には、交差磁化アーマチュア反応が発電機動作では追従極端、モータ動作では先行極端で非常に高い磁束密度を引き起こす可能性がある。

その結果、この極端下のコイルは、特に換流ゾーン（ブラシ）近くの空気温度がすでに高い場合、関連する隣接するコムセグメント間でフラッシュオーバーを引き起こすほど高い誘導電圧を発生させる可能性がある。

補償巻線の主要な欠点

• 過負荷やプラギングにさらされる大型機器の場合

• 突然の逆転と高加速にさらされる小型モータの場合。