Tindak Balas Armatur dalam Penjana DC

Definisi dan Kesan Medan Magnet Tindak Balas Armatur

Definisi: Tindak balas armatur pada dasarnya menggambarkan interaksi antara medan magnet armatur dan medan utama, khususnya menggambarkan bagaimana fluks armatur mempengaruhi fluks medan utama. Medan magnet armatur dihasilkan oleh konduktor armatur yang mengalirkan arus, sementara medan utama dipicu oleh kutub magnet. Fluks armatur memberikan dua kesan utama terhadap fluks medan utama:

• Penghancuran Medan Utama: Tindak balas armatur menyebabkan penghancuran spasial dalam distribusi fluks medan utama;

• Pelemahkan Medan Utama: Ia juga mengurangi amplitudo fluks medan utama.

Distribusi Medan Magnet dalam Pembangkit DC Dua Kutub dalam Keadaan Tiada Beban

Pertimbangkan pembangkit DC dua kutub yang ditunjukkan dalam gambar di bawah. Apabila pembangkit beroperasi dalam keadaan tiada beban (yaitu, arus armatur adalah sifar), hanya gaya magnetomotif (MMF) kutub utama yang wujud dalam mesin. Fluks magnet yang dihasilkan oleh MMF kutub utama tersebar secara seragam sepanjang paksi magnetik, yang didefinisikan sebagai garis tengah antara kutub utara dan selatan. Panah dalam gambar menunjukkan arah fluks magnet utama Φₘ. Paksi neutral magnet (atau bidang) tegak lurus dengan paksi fluks magnet ini.

MNA bertepatan dengan paksi neutral geometri (GNA). Sikat mesin DC selalu diletakkan pada paksi ini, dan oleh itu paksi ini disebut paksi komutasi.

Analisis Medan Magnet Konduktor Armatur yang Mengalirkan Arus

Pertimbangkan skenario di mana hanya konduktor armatur yang mengalirkan arus, tanpa arus dalam kutub utama. Arah arus adalah seragam untuk semua konduktor di bawah satu kutub. Arah arus terinduksi dalam konduktor ditentukan oleh Peraturan Tangan Kanan Fleming, sementara arah fluks yang dihasilkan oleh konduktor mengikuti Peraturan Pembukaan Botol Anggur.

Arus dalam konduktor armatur sebelah kiri mengalir ke dalam kertas (dinyatakan dengan tanda silang di dalam lingkaran). Gaya magnetomotif (MMFs) konduktor ini bergabung untuk menghasilkan fluks hasil ke bawah melalui armatur. Seterusnya, konduktor sebelah kanan membawa arus yang mengalir keluar dari kertas (dinyatakan dengan titik di dalam lingkaran), dengan MMFs mereka juga bergabung untuk menghasilkan fluks ke bawah. Oleh itu, MMFs dari kedua-dua sisi konduktor bergabung sehingga fluks hasil mereka mengarah ke bawah, seperti ditunjukkan oleh panah untuk fluks terinduksi konduktor armatur Φₐ dalam gambar di atas.

Gambar di bawah menunjukkan keadaan di mana arus medan dan arus armatur bertindak pada konduktor secara serentak.

Kesan Tindak Balas Armatur dalam Mesin Elektrik

Dalam operasi tiada beban, mesin menunjukkan dua fluks magnet: fluks armatur (dihasilkan oleh arus dalam konduktor armatur) dan fluks kutub medan (dihasilkan oleh kutub medan utama). Fluks-fluks ini bergabung untuk membentuk fluks hasil Φᵣ, seperti yang ditunjukkan dalam gambar di atas.

Apabila fluks medan berinteraksi dengan fluks armatur, terjadi distorsi: kepadatan fluks meningkat di ujung atas kutub N dan ujung bawah kutub S, sementara menurun di ujung bawah kutub N dan ujung atas kutub S. Fluks hasil bergerak ke arah putaran pembangkit, dengan paksi neutral magnet (MNA)—selalu tegak lurus dengan fluks hasil—bergeser secara bersesuaian.

Kesan Utama Tindak Balas Armatur:

• Ketidakseragaman Kepadatan Fluks

• Tindak balas armatur meningkatkan kepadatan fluks di setengah kutub sementara menurunkannya di setengah lainnya.

• Fluks kutub total sedikit berkurang, mengurangi voltan terminal—fenomena yang disebut kesan demagnetisasi.

• Penghancuran Bentuk Gelombang Fluks

• Fluks hasil menghancurkan medan magnet.

• Dalam pembangkit, MNA bergeser dengan fluks hasil; dalam motor, ia bergeser berlawanan dengan fluks hasil.

• Tantangan Komutasi

• Tindak balas armatur menginduksi fluks di zon neutral, menghasilkan voltan yang menyebabkan masalah komutasi.

• Definisi Paksi Neutral

• MNA adalah tempat EMF terinduksi sama dengan sifar.

• Paksi neutral geometri (GNA) membagi inti armatur secara simetri.