Reazione dell'armatura in un generatore a corrente continua
Definizione ed Effetti del Campo Magnetico della Reazione dell'Armatura
Definizione: La reazione dell'armatura descrive fondamentalmente l'interazione tra il campo magnetico dell'armatura e il campo principale, caratterizzando specificamente come il flusso dell'armatura influenzi il flusso del campo principale. Il campo magnetico dell'armatura è generato dai conduttori dell'armatura portanti corrente, mentre il campo principale è eccitato dai poli magnetici. Il flusso dell'armatura esercita due effetti principali sul flusso del campo principale:
Distribuzione del Campo Magnetico in un Generatore DC a Due Poli in Condizioni di Carico Nullo
Consideriamo il generatore DC a due poli mostrato nella figura sottostante. Quando il generatore opera in condizioni di carico nullo (cioè, la corrente dell'armatura è zero), all'interno della macchina esiste solo la forza magnetomotrice (FMM) dei poli principali. Il flusso magnetico generato dalla FMM dei poli principali è distribuito uniformemente lungo l'asse magnetico, definito come la linea centrale tra i poli nord e sud. La freccia nella figura indica la direzione del flusso magnetico principale Φₘ. L'asse neutro magnetico (o piano) è perpendicolare all'asse di questo flusso magnetico.
L'ANM coincide con l'asse neutro geometrico (ANG). Le spazzole delle macchine DC sono sempre posizionate su questo asse, e pertanto questo asse è chiamato asse di commutazione.
Analisi del Campo Magnetico nei Conduttori dell'Armatura Portanti Corrente
Consideriamo uno scenario in cui solo i conduttori dell'armatura portano corrente, senza corrente nei poli principali. La direzione della corrente è uniforme per tutti i conduttori sotto un singolo polo. La direzione della corrente indotta nei conduttori è determinata dalla Regola della Mano Destra di Fleming, mentre la direzione del flusso generato dai conduttori segue la Regola dello Spago.
La corrente nei conduttori dell'armatura sul lato sinistro scorre verso l'interno del foglio (indicata da una croce all'interno di un cerchio). Le forze magnetomotrici (FMM) di questi conduttori si combinano per generare un flusso risultante verso il basso attraverso l'armatura. Analogamente, i conduttori sul lato destro portano corrente che scorre fuori dal foglio (indicata da un punto all'interno di un cerchio), con le loro FMM che si combinano per produrre un flusso verso il basso. Pertanto, le FMM da entrambi i lati dei conduttori si combinano in modo che il loro flusso risultante sia diretto verso il basso, come indicato dalla freccia per il flusso indotto dai conduttori dell'armatura Φₐ nella figura sopra.
La figura sottostante illustra la condizione in cui agiscono contemporaneamente la corrente del campo e la corrente dell'armatura sui conduttori.
Effetti della Reazione dell'Armatura nelle Macchine Elettriche
In condizioni di carico nullo, la macchina presenta due flussi magnetici: il flusso dell'armatura (generato dalle correnti nei conduttori dell'armatura) e il flusso dei poli del campo (prodotti dai poli principali del campo). Questi flussi si combinano per formare un flusso risultante Φᵣ, come illustrato nella figura sopra.
Quando il flusso del campo interagisce con il flusso dell'armatura, si verifica una distorsione: la densità di flusso aumenta alla punta superiore del polo N e alla punta inferiore del polo S, mentre diminuisce alla punta inferiore del polo N e alla punta superiore del polo S. Il flusso risultante si sposta nella direzione di rotazione del generatore, con l'asse neutro magnetico (ANM)—sempre perpendicolare al flusso risultante—che si muove di conseguenza.
Effetti Chiave della Reazione dell'Armatura:
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