การตอบสนองของอาร์มาเจอร์ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง

นิยามและการทำงานของสนามแม่เหล็กจากการตอบสนองของอาร์เมเจอร์

นิยาม: การตอบสนองของอาร์เมเจอร์อธิบายการปฏิสัมพันธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กของอาร์เมเจอร์และสนามหลัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งว่าฟลักซ์ของอาร์เมเจอร์มีผลต่อฟลักซ์ของสนามหลักอย่างไร สนามแม่เหล็กของอาร์เมเจอร์เกิดจากคอนดักเตอร์อาร์เมเจอร์ที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ในขณะที่สนามหลักถูกกระตุ้นโดยขั้วแม่เหล็ก ฟลักซ์ของอาร์เมเจอร์มีผลสำคัญสองประการต่อฟลักซ์ของสนามหลัก:

• การบิดเบือนของสนามหลัก: การตอบสนองของอาร์เมเจอร์ทำให้เกิดการบิดเบือนทางพื้นที่ในการกระจายฟลักซ์ของสนามหลัก;

• การทำให้สนามหลักอ่อนลง: มันลดแอมพลิจูดของฟลักซ์ของสนามหลักในเวลาเดียวกัน.

การกระจายสนามแม่เหล็กในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงแบบสองขั้วภายใต้สภาพไม่มีโหลด

พิจารณาเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงแบบสองขั้วดังแสดงในภาพด้านล่าง เมื่อเครื่องกำเนิดทำงานภายใต้สภาพไม่มีโหลด (คือ กระแสอาร์เมเจอร์เท่ากับศูนย์) จะมีเพียงแรงแม่เหล็กของขั้วหลักเท่านั้นภายในเครื่อง ฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยแรงแม่เหล็กของขั้วหลักจะกระจายอย่างสม่ำเสมอตามแกนแม่เหล็ก ซึ่งถูกกำหนดเป็นเส้นกลางระหว่างขั้วเหนือและขั้วใต้ เส้นลูกศรในภาพแสดงทิศทางของฟลักซ์แม่เหล็ก Φₘ แกนกลางสนามแม่เหล็ก (หรือระนาบ) ตั้งฉากกับแกนของฟลักซ์แม่เหล็กนี้.

แกนกลางสนามแม่เหล็ก (MNA) อยู่ในแนวเดียวกับแกนกลางเรขาคณิต (GNA) แปรงของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงจะวางไว้บนแกนนี้ และดังนั้นแกนนี้จึงเรียกว่าแกนของการสลับขั้ว.

การวิเคราะห์สนามแม่เหล็กของคอนดักเตอร์อาร์เมเจอร์ที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน

พิจารณาสถานการณ์ที่มีเพียงคอนดักเตอร์อาร์เมเจอร์เท่านั้นที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน โดยไม่มีกระแสในขั้วหลัก ทิศทางของกระแสในคอนดักเตอร์ทั้งหมดภายใต้ขั้วเดียวจะเป็นไปในทิศทางเดียวกัน ทิศทางของกระแสที่ถูกเหนี่ยวนำในคอนดักเตอร์ถูกกำหนดโดยกฎของฟลีมิงขวา ในขณะที่ทิศทางของฟลักซ์ที่สร้างขึ้นโดยคอนดักเตอร์ตามกฎของสวิสเซอร์.

กระแสในคอนดักเตอร์อาร์เมเจอร์ฝั่งซ้ายไหลเข้ากระดาษ (ระบุด้วยวงกลมที่มีเครื่องหมายครอส) แรงแม่เหล็กของคอนดักเตอร์เหล่านี้รวมกันสร้างฟลักซ์ที่ลงไปในอาร์เมเจอร์ ในทำนองเดียวกัน คอนดักเตอร์ฝั่งขวาพาดกระแสออกนอกกระดาษ (ระบุด้วยวงกลมที่มีจุด) แรงแม่เหล็กของคอนดักเตอร์เหล่านี้รวมกันสร้างฟลักซ์ที่ลงไปเช่นกัน ดังนั้น แรงแม่เหล็กจากทั้งสองฝั่งของคอนดักเตอร์รวมกันทำให้ฟลักซ์ที่ได้มีทิศทางลงไป ดังที่แสดงโดยลูกศรสำหรับฟลักซ์ที่ถูกเหนี่ยวนำโดยคอนดักเตอร์อาร์เมเจอร์ Φₐ ในภาพด้านบน.

ภาพด้านล่างแสดงสภาพที่ทั้งกระแสสนามและกระแสอาร์เมเจอร์ทำงานร่วมกันบนคอนดักเตอร์.

ผลกระทบจากการตอบสนองของอาร์เมเจอร์ในเครื่องใช้ไฟฟ้า

ภายใต้การทำงานไม่มีโหลด เครื่องมือมีฟลักซ์แม่เหล็กสองชนิด: ฟลักซ์อาร์เมเจอร์ (สร้างโดยกระแสในคอนดักเตอร์อาร์เมเจอร์) และฟลักซ์ขั้วสนาม (สร้างโดยขั้วสนามหลัก) ฟลักซ์เหล่านี้รวมกันเพื่อสร้างฟลักซ์ผลรวม Φᵣ ดังแสดงในภาพด้านบน.

เมื่อฟลักซ์สนามทำงานร่วมกับฟลักซ์อาร์เมเจอร์ จะเกิดการบิดเบือน: ความหนาแน่นของฟลักซ์เพิ่มขึ้นที่ปลายบนของขั้ว N และปลายล่างของขั้ว S ในขณะที่ลดลงที่ปลายล่างของขั้ว N และปลายบนของขั้ว S ฟลักซ์ผลรวมเปลี่ยนทิศทางตามการหมุนของเครื่องกำเนิด แกนกลางสนามแม่เหล็ก (MNA) ซึ่งตั้งฉากกับฟลักซ์ผลรวม จะเคลื่อนที่ตามไปด้วย.

ผลกระทบสำคัญจากการตอบสนองของอาร์เมเจอร์:

• ความไม่สมมาตรของความหนาแน่นฟลักซ์

• การตอบสนองของอาร์เมเจอร์เพิ่มความหนาแน่นฟลักซ์ในครึ่งขั้วหนึ่ง ในขณะที่ลดลงในอีกครึ่งหนึ่ง.

• ฟลักซ์ขั้วรวมลดลงเล็กน้อย ทำให้แรงดันที่เทอร์มินอลลดลง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การลดความแรงของสนาม.

• การบิดเบือนของรูปคลื่นฟลักซ์

• ฟลักซ์ผลรวมบิดเบือนสนามแม่เหล็ก.

• ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า MNA เปลี่ยนทิศทางตามฟลักซ์ผลรวม ในขณะที่ในมอเตอร์ MNA เปลี่ยนทิศทางตรงข้ามกับฟลักซ์ผลรวม.

• ปัญหาการสลับขั้ว

• การตอบสนองของอาร์เมเจอร์เหนี่ยวนำฟลักซ์ในโซนกลาง สร้างแรงดันที่ทำให้เกิดปัญหาการสลับขั้ว.

• นิยามของแกนกลางสนามแม่เหล็ก

• MNA คือที่ที่แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำเท่ากับศูนย์.

• แกนกลางเรขาคณิต (GNA) แบ่งอาร์เมเจอร์คอร์ออกเป็นสองส่วนอย่างสมมาตร.