ปฏิกิริยาอาร์เมเจอร์ในมอเตอร์ DC หมายถึงอิทธิพลของสนามแม่เหล็ก (สนามแม่เหล็กอาร์เมเจอร์) ที่เกิดจากการจ่ายพลังงานให้กับขดลวดอาร์เมเจอร์บนสนามแม่เหล็กหลัก (สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยขั้วแม่เหล็กหลัก) ของมอเตอร์ในระหว่างการทำงาน
อิทธิพลนี้จะเปลี่ยนแปลงการกระจาย ความแรง และทิศทางของสนามแม่เหล็กหลัก ส่งผลให้ประสิทธิภาพของมอเตอร์ (เช่น การสับเปลี่ยน ความเร็ว แรงบิดเอาต์พุต ฯลฯ) ได้รับผลกระทบ
1、 พื้นหลังหลัก: มอเตอร์ DC สองสนามแม่เหล็ก
เพื่อทำความเข้าใจปฏิกิริยาของอาร์เมเจอร์ จำเป็นต้องชี้แจงสนามแม่เหล็กอิสระสองแห่งที่มีอยู่ในระหว่างการทำงานของมอเตอร์ DC ก่อน:
สนามแม่เหล็กหลัก (สนามแม่เหล็กขั้วหลัก)
ขั้วแม่เหล็กหลักบนสเตเตอร์ของมอเตอร์ (โดยปกติจะเป็นแม่เหล็กถาวรหรือขดลวดกระตุ้น DC) จะสร้าง "สนามแม่เหล็กพื้นฐาน" เพื่อแปลงพลังงานในมอเตอร์
ในสถานะที่เหมาะสม สนามแม่เหล็กหลักจะกระจายอย่างสมมาตรเป็นรูปสี่เหลี่ยมคางหมูตามช่องว่างอากาศของมอเตอร์ (ช่องว่างระหว่างสเตเตอร์และโรเตอร์) โดยทิศทางของสนามแม่เหล็กจะชี้จากขั้ว N ไปยังขั้ว S
สนามแม่เหล็กอาร์เมเจอร์ (สนามแม่เหล็กโรเตอร์) อาร์เมเจอร์คือส่วนโรเตอร์ของมอเตอร์ ซึ่งขดลวดอาร์เมเจอร์จะพันอยู่
เมื่อมีการใช้กระแสตรงกับขดลวดอาร์เมเจอร์ (ในระหว่างการทำงานของมอเตอร์) หรือสร้างกระแสเหนี่ยวนำโดยการตัดสนามแม่เหล็กหลักเนื่องจากการหมุนของโรเตอร์ (ในระหว่างการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) ขดลวดอาร์เมเจอร์จะสร้างสนามแม่เหล็กของตัวเอง เรียกว่าสนามแม่เหล็กของอาร์เมเจอร์
ทิศทางของสนามแม่เหล็กอาร์เมเจอร์สามารถกำหนดได้โดยกฎสกรูมือขวา: ทิศทางการดัดของนิ้วทั้งสี่คือทิศทางของกระแสไฟฟ้า และนิ้วหัวแม่มือจะชี้ไปในทิศทางของขั้ว N ของสนามแม่เหล็ก
ลักษณะการกระจายตัวคือ แกนสนามแม่เหล็กตั้งฉากกับแกนสนามแม่เหล็กหลัก (เรียกว่า “สนามแม่เหล็กแกนไขว้”) และกระจายตัวแบบสมมาตรตามแนวเส้นรอบวงของอาร์เมเจอร์
2. อิทธิพลหลักของปฏิกิริยาอาร์เมเจอร์: การบิดเบือนและการอ่อนตัวของสนามแม่เหล็กหลัก
การซ้อนทับกันของสนามแม่เหล็กอาร์เมเจอร์และสนามแม่เหล็กหลักในช่องว่างอากาศของมอเตอร์ ส่งผลให้การกระจายตัวดั้งเดิมของสนามแม่เหล็กหลักถูกทำลาย อิทธิพลของแกนกลางสามารถแบ่งได้เป็นสองประเด็น:
1. สนามแม่เหล็กหลักเกิดการ “บิดเบือน” (distortion)
สนามแม่เหล็กหลักในอุดมคติจะสมมาตร แต่สนามแม่เหล็กอาร์เมเจอร์จะมีผลแบบ "ผลัก-ดึง" ต่อสนามแม่เหล็กหลัก:
ที่ปลายขั้วด้านหน้าของขั้วแม่เหล็กหลัก (ปลายขั้วแม่เหล็กในทิศทางการหมุนของมอเตอร์) สนามแม่เหล็กอาร์เมเจอร์จะอยู่ในทิศทางเดียวกันกับสนามแม่เหล็กหลัก ส่งผลให้สนามแม่เหล็กช่องว่างอากาศเพิ่มขึ้นในตำแหน่งนี้
ที่ปลายขั้วด้านหลังของขั้วแม่เหล็กหลัก (ปลายของขั้วแม่เหล็กที่หมุน) สนามแม่เหล็กอาร์เมเจอร์จะอยู่ในทิศทางตรงข้ามกับสนามแม่เหล็กหลัก ส่งผลให้สนามแม่เหล็กช่องว่างอากาศในตำแหน่งนี้อ่อนลง
ในที่สุด การกระจายสมมาตรของสนามแม่เหล็กหลักจะถูกทำลาย และแกนสนามแม่เหล็กจะเบี่ยงเบน (เบี่ยงเบนจากแกนขั้วแม่เหล็กหลัก) ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "การบิดเบือนสนามแม่เหล็ก"
2. สนามแม่เหล็กหลักโดยรวม “อ่อนลง” (มีเฉพาะในมอเตอร์ DC เท่านั้น)
สำหรับมอเตอร์ DC ทิศทางของกระแสอาร์เมเจอร์จะตรงข้ามกับทิศทางของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ และสนามแม่เหล็กอาร์เมเจอร์ไม่เพียงแต่สร้างส่วนประกอบที่ตั้งฉากเท่านั้น แต่ยังสร้าง "ส่วนประกอบการล้างอำนาจแม่เหล็กแกนตรง" ที่ตรงข้ามกับทิศทางของสนามแม่เหล็กหลักด้วย ส่งผลให้ความแรงโดยรวมของสนามแม่เหล็กหลักลดลงเล็กน้อย
3、 อันตรายจากปฏิกิริยาของอาร์เมเจอร์: ส่งผลต่อประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของมอเตอร์
ปฏิกิริยาอาร์เมเจอร์ไม่ใช่ "ปรากฏการณ์ที่เป็นประโยชน์" และอันตรายโดยตรงของมันสะท้อนออกมาในสองด้านหลักๆ:
ถอยหลังลำบาก เกิดประกายไฟ
การบิดเบือนของสนามแม่เหล็กอาจทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (เรียกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าปฏิกิริยา) ใน "องค์ประกอบการสับเปลี่ยน" ของขดลวดอาร์เมเจอร์ (ขดลวดที่สับเปลี่ยนจากสาขาหนึ่งไปยังอีกสาขาหนึ่ง) ส่งผลให้เกิดประกายไฟฟ้าระหว่างแปรงและคอมมิวเตเตอร์ในระหว่างการสับเปลี่ยน
ประกายไฟไม่เพียงแต่ทำให้แปรงและคอมมิวเตเตอร์สึกหรอ ทำให้มอเตอร์มีอายุการใช้งานสั้นลง แต่ในกรณีร้ายแรงอาจทำให้เกิดไฟไหม้วงแหวน (ประกายไฟก่อให้เกิดอาร์ก) และทำให้ขดลวดอาร์เมเจอร์ไหม้ได้
ประสิทธิภาพการทำงานของมอเตอร์ลดลง
การบิดเบือนของสนามแม่เหล็กทำให้เกิด "แรงบิดเพิ่มเติม" ในระหว่างการทำงานของมอเตอร์ ส่งผลให้ความเร็วผันผวน สั่นสะเทือน และมีเสียงรบกวน
การทำให้สนามแม่เหล็กหลักอ่อนลงอาจส่งผลให้แรงบิดเอาต์พุตของมอเตอร์ลดลง ความเร็วเพิ่มขึ้น (คุณสมบัติที่อ่อนลง) หรือแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าลดลง
4. มาตรการสำคัญเพื่อลดปฏิกิริยาของอาร์เมเจอร์
เพื่อลดอันตรายจากปฏิกิริยาของอาร์เมเจอร์ มักใช้มาตรการทางเทคนิคต่อไปนี้ในอุตสาหกรรม:
ติดตั้ง 'ขดลวดชดเชย'
ชุดของขดลวดชดเชยที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับขดลวดอาร์เมเจอร์จะพันรอบรองเท้าขั้วของขั้วแม่เหล็กหลัก ซึ่งจะสร้างสนามแม่เหล็กในทิศทางตรงข้ามกับสนามแม่เหล็กของอาร์เมเจอร์ โดยจะยกเลิกอิทธิพลของสนามแม่เหล็กของอาร์เมเจอร์โดยตรง และระงับการบิดเบือนของสนามแม่เหล็กและผลกระทบของการล้างอำนาจแม่เหล็กจากราก (ส่วนใหญ่ใช้ในมอเตอร์ DC ความเร็วสูงที่มีความจุขนาดใหญ่)
ตั้ง “เสาสลับ” (เสากลาง)
ติดตั้งชุดขั้วแม่เหล็กขนาดเล็ก (ขั้วกลับ) ระหว่างขั้วแม่เหล็กหลักสองขั้ว โดยให้ขดลวดเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับขดลวดอาร์เมเจอร์ เพื่อสร้างทิศทางของสนามแม่เหล็กในทิศทางตรงข้ามกับสนามแม่เหล็กของอาร์เมเจอร์ ขั้วแม่เหล็กนี้ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อต้านสนามแม่เหล็กของอาร์เมเจอร์ที่ส่วนสับเปลี่ยน กำจัดแรงเคลื่อนไฟฟ้าปฏิกิริยา และปรับปรุงสภาพการสับเปลี่ยน (การกำหนดค่ามาตรฐานสำหรับมอเตอร์กระแสตรงขนาดกลางและขนาดใหญ่)
การใช้ “แปรงกว้าง” หรือ “โครงแบบมีร่อง”
แปรงขนาดกว้างสามารถครอบคลุมส่วนคอมมิวเตเตอร์ได้มากขึ้น ลดอัตราการเปลี่ยนแปลงกระแสไฟของส่วนประกอบแต่ละชิ้น และลดประกายไฟ
แกนของอาร์เมเจอร์ใช้การออกแบบแบบ "ร่องเอียง" (ร่องจะสร้างมุมหนึ่งกับแกน) ซึ่งสามารถทำให้ส่วนประกอบฮาร์มอนิกของสนามแม่เหล็กอาร์เมเจอร์อ่อนลงและลดการบิดเบือนของสนามแม่เหล็ก