Réaction de l'armature dans un générateur à courant continu
Définition et effets du champ magnétique de la réaction de l'armature
Définition : La réaction de l'armature décrit fondamentalement l'interaction entre le champ magnétique de l'armature et le champ principal, en caractérisant comment le flux de l'armature influence le flux du champ principal. Le champ magnétique de l'armature est généré par les conducteurs d'armature porteurs de courant, tandis que le champ principal est excité par les pôles magnétiques. Le flux de l'armature exerce deux effets principaux sur le flux du champ principal :
Distribution du champ magnétique dans un générateur DC à deux pôles en condition sans charge
Considérons le générateur DC à deux pôles illustré ci-dessous. Lorsque le générateur fonctionne en condition sans charge (c'est-à-dire lorsque le courant d'armature est nul), seule la force magnomotrice (FMM) des pôles principaux existe dans la machine. Le flux magnétique généré par la FMM des pôles principaux est uniformément distribué le long de l'axe magnétique, qui est défini comme la ligne médiane entre les pôles nord et sud. La flèche dans la figure indique la direction du flux magnétique principal Φₘ. L'axe neutre magnétique (ou plan) est perpendiculaire à l'axe de ce flux magnétique.
L'ANM coïncide avec l'axe neutre géométrique (ANG). Les balais des machines DC sont toujours placés sur cet axe, c'est pourquoi cet axe est appelé l'axe de commutation.
Analyse du champ magnétique des conducteurs d'armature porteurs de courant
Considérons un scénario où seuls les conducteurs d'armature portent du courant, sans courant dans les pôles principaux. La direction du courant est uniforme pour tous les conducteurs sous un seul pôle. La direction du courant induit dans les conducteurs est déterminée par la règle de la main droite de Fleming, tandis que la direction du flux généré par les conducteurs suit la règle du tire-bouchon.
Le courant dans les conducteurs d'armature du côté gauche s'écoule vers l'intérieur du papier (indiqué par une croix à l'intérieur d'un cercle). Les forces magnomotrices (FMM) de ces conducteurs se combinent pour générer un flux résultant descendant à travers l'armature. De même, les conducteurs du côté droit portent un courant s'écoulant hors du papier (indiqué par un point à l'intérieur d'un cercle), avec leurs FMM également combinées pour produire un flux descendant. Ainsi, les FMM des deux côtés des conducteurs se combinent de telle sorte que leur flux résultant est dirigé vers le bas, comme indiqué par la flèche pour le flux induit par les conducteurs d'armature Φₐ dans la figure ci-dessus.
La figure ci-dessous illustre la condition où le courant de champ et le courant d'armature agissent simultanément sur les conducteurs.
Effets de la réaction de l'armature dans les machines électriques
En fonctionnement sans charge, la machine présente deux flux magnétiques : le flux d'armature (généré par les courants dans les conducteurs d'armature) et le flux des pôles de champ (produit par les pôles de champ principaux). Ces flux se combinent pour former un flux résultant Φᵣ, comme illustré dans la figure ci-dessus.
Lorsque le flux de champ interagit avec le flux d'armature, une distorsion se produit : la densité de flux augmente au sommet supérieur du pôle N et au sommet inférieur du pôle S, tout en diminuant au sommet inférieur du pôle N et au sommet supérieur du pôle S. Le flux résultant se déplace dans le sens de rotation du générateur, l'axe neutre magnétique (ANM)—toujours perpendiculaire au flux résultant—se déplaçant en conséquence.
Effets clés de la réaction de l'armature :
