DC Jeneratöründeki Armatur Tepkisi

Yüzey Reaksiyonunun Tanımı ve Manyetik Alan Etkileri

Tanım: Yüzey reaksiyonu temel olarak yüzey manyetik alan ile ana alan arasındaki etkileşimi tanımlar, özellikle yüzey akışın ana alan akışını nasıl etkilediğini karakterize eder. Yüzey manyetik alanı, akım taşıyan yüzey iletkenler tarafından üretilirken, ana alan manyetik kutuplar tarafından uyarılır. Yüzey akışı, ana alan akışına iki temel etkiye sahiptir:

• Ana Alanın Çarpıtmaları: Yüzey reaksiyonu, ana alan akışının dağılımında uzaysal çarpıtmaya neden olur;

• Ana Alanın Zayıflaması: Aynı zamanda ana alan akışının genliğini azaltır.

Yük Yok Şartlarında İki Kutuplu DC Jeneratörde Manyetik Alan Dağılımı

Aşağıdaki şekilde gösterilen iki kutuplu DC jeneratörü düşünün. Jeneratör, yük yok (yani, yüzey akımı sıfır) şartlarında çalıştığında, makinede sadece ana kutupların manyetik itki kuvveti (MMF) mevcuttur. Ana kutupların MMF'si tarafından üretilen manyetik akış, manyetik eksen boyunca eşit dağılır. Bu manyetik eksen, kuzey ve güney kutupları arasındaki orta çizgi olarak tanımlanır. Şekildeki ok, ana manyetik akış Φₘ'nin yönünü gösterir. Manyetik nötral eksen (veya düzlem), bu manyetik akış eksenine diktir.

MNA, geometrik nötral eksen (GNA) ile çakışır. DC makinelerinin fırçaları her zaman bu eksen üzerinde yerleştirilir ve bu yüzden bu eksen, komütasyon ekseni olarak adlandırılır.

Akım Taşıyan Yüzey Iletkenlerinin Manyetik Alan Analizi

Sadece yüzey iletkenlerinde akım varken, ana kutuplarda hiçbir akım olmadığını düşünelim. Bir tek kutup altındaki tüm iletkenler için akım yönü biriktir. İndüklenmiş akımın iletkenlerdeki yönü, Fleming'in Sağ El Kuralı ile belirlenirken, iletkenler tarafından üretilen akışın yönü, Şampan Kürdanın Kuralı'na uyar.

Sol taraftaki yüzey iletkenlerindeki akım kağıdın içine doğru akar (bir çember içindeki çaprazla gösterilir). Bu iletkenlerin MMF'leri birleşerek, yüzeyden aşağı yönde bir sonuc akış oluşturur. Benzer şekilde, sağ taraftaki iletkenler kağıdın dışına doğru akım taşırken (bir çember içindeki nokta ile gösterilir), onların MMF'leri de aşağı yönde akış üretir. Böylece, her iki tarafın iletkenlerinin MMF'leri, yukarıda gösterilen okla işaretlenen, yüzey iletkenlerinden kaynaklanan akış Φₐ'nın aşağı yöne doğru olduğunu gösterir.

Aşağıdaki şekil, hem alan akımı hem de yüzey akımının aynı anda iletkenler üzerinde etki ettiği durumu göstermektedir.

Elektrik Makinelerinde Yüzey Reaksiyonunun Etkileri

Yük yok işlemi sırasında, makine iki manyetik akış gösterir: yüzey akışı (yüzey iletkenlerindeki akımlar tarafından üretilir) ve alan kutup akışı (ana alan kutupları tarafından üretilir). Bu akışlar, yukarıdaki figürde gösterildiği gibi, bir sonuc akış Φᵣ oluşturmak üzere bir araya gelir.

Alan akışı, yüzey akışı ile etkileşime girdiğinde, çarpıtma oluşur: N kutbun üst ucu ve S kutbun alt ucundaki akış yoğunluğu artarken, N kutbun alt ucu ve S kutbun üst ucundaki akış yoğunluğu azalır. Sonuç akışı, jeneratörün dönme yönünde kayar ve manyetik nötral eksen (MNA)—daima sonuç akışına dik—ilişkili olarak hareket eder.

Yüzey Reaksiyonunun Temel Etkileri:

• Akış Yoğunluğu Asimetrisi

• Yüzey reaksiyonu, kutubun bir yarısındaki akış yoğunluğunu artırırken diğer yarısındaki akış yoğunluğunu azaltır.

• Toplam kutup akışı hafifçe azalır, terminal voltajı düşer—bu fenomen, manyetizasyon etkisinin zayıflaması olarak adlandırılır.

• Akış Dalga Formunun Çarpıtmaları

• Sonuç akışı, manyetik alanın çarpıtmalarına neden olur.

• Jeneratörlerde, MNA sonuç akışıyla birlikte kayar; motorlarda ise sonuç akışına ters yönde kayar.

• Komütasyon Sorunları

• Yüzey reaksiyonu, nötr bölgede akış indükler, komütasyon sorunlarına neden olan gerilimler oluşturur.

• Nötr Eksen Tanımları

• MNA, indüklenen EMF'nin sıfır olduğu yerdir.

• Geometrik nötral eksen (GNA), yüzey çekirdeğini simetrik olarak böler.