Реакција на арматурата во DC генератор

Дефиниција и ефекти на магнетното поле од реакцијата на арматурата

Дефиниција: Реакцијата на арматурата фундаментално опишува интеракцијата помеѓу магнетното поле на арматурата и главното поле, конкретно карактеризира како потокот на арматурата влијае на потокот на главното поле. Магнетното поле на арматурата се генерира од проводници на арматурата кои носат струја, додека главното поле е возбудено од магнетни полюси. Потокот на арматурата има два основни ефекти врз потокот на главното поле:

• Искривување на главното поле: Реакцијата на арматурата причинува просторна искривување во распределбата на потокот на главното поле;

• Слабеење на главното поле: истовремено ја намалува амплитудата на потокот на главното поле.

Распределба на магнетното поле во двопол DC генератор под услови без терч

Разгледајте двополниот DC генератор прикажан на следната слика. Кога генераторот работи под услови без терч (т.е. струјата во арматурата е нула), само магнетомотивната сила (MMF) на главните полюси постои во машината. Магнетниот поток генериран од MMF на главните полюси е униформно распределен вдоль магнетната оска, која е дефинирана како централната линија помеѓу северниот и јужниот пол. Стрелката на сликата покажува насока на главниот магнетен поток Φₘ. Магнетната неутрална оска (или рамнина) е нормална на оската на овој магнетен поток.

MNA совпаѓа со геометриската неутрална оска (GNA). Јетоните на DC машините секогаш се поставуваат во оваа оска, затоа оваа оска се нарекува оска на комутација.

Анализа на магнетното поле од проводници на арматурата кои носат струја

Разгледајте случај каде што само проводниците на арматурата носат струја, без струја во главните полюси. Насоката на струјата е униформна за сите проводници под еден пол. Насоката на индуцираната струја во проводниците се определува според Правилото на десната рака на Флеминг, додека насоката на потокот генериран од проводниците следува Правилото на прстеникот.

Струјата во левите проводници на арматурата тече кон папирот (означена со крст во круг). Магнетомотивните сили (MMF) на овие проводници се комбинираат за да генерираат резултантен поток надолу низ арматурата. Слично, десните проводници носат струја што тече од папирот (означена со точка во круг), со нивните MMF кои се комбинираат за да произведат поток надолу. Така, MMF од двете страни на проводниците се комбинираат така што нивниот резултантен поток е насочен надолу, како што е показано со стрелка за поток индуциран од проводници на арматурата Φₐ на горната слика.

Следната слика приказува услов каде што и струјата во полето и струјата во арматурата делуваат на проводниците истовремено.

Ефекти на реакцијата на арматурата во електричните машини

Под услови без терч, машината покажува два магнетни потоци: поток на арматурата (генериран од струји во проводници на арматурата) и поток на полето (произведен од главните полюси). Овие потоци се комбинираат за да формираат резултантен поток Φᵣ, како што е прикажано на горната слика.

Кога потокот на полето интерагира со потокот на арматурата, настанува искривување: густината на потокот се зголемува во горниот врв на N-полот и долниот врв на S-полот, додека се намалува во долниот врв на N-полот и горниот врв на S-полот. Резултантниот поток се преместува во насока на ротацијата на генераторот, со MNA - веднаш нормална на резултантниот поток - која се преместува соодветно.

Клучни ефекти на реакцијата на арматурата:

• Асиметрија на густината на потокот

• Реакцијата на арматурата го зголемува потокот во една половина на полот, додека го намалува во другата.

• Укупниот поток на полот малку се намалува, што го намалува напонот на терминалите - феномен наречен демагнетизирачки ефект.

• Искривување на формата на потокот

• Резултантниот поток искривува магнетното поле.

• Во генераторите, MNA се преместува со резултантниот поток; во моторите, се преместува противно на резултантниот поток.

• Проблеми со комутацијата

• Реакцијата на арматурата индуцира поток во неутралната зона, што генерира напони кои предизвикуваат проблеми со комутацијата.

• Дефиниции на неутралната оска

• MNA е таму каде што индуцираниот EMF е еднаков на нула.

• Геометриската неутрална оска (GNA) симетрично раздвојува јадрото на арматурата.