Armatuur: Definisie, Funksie en Dele
Wat is 'n armatuur?
'n Armatuur is die komponent van 'n elektriese masjien (d.w.s. 'n moor of generator) wat wisselstroom (AC) dra. Die armatuur geleide AC selfs op DC (Direkte Stroom) masjiens deur die kommutator (wat die stroomrigting periodies verander) of as gevolg van elektroniese kommutering (bv. in 'n borsteellose DC-moor).
Die armatuur verskaf huisves en ondersteuning aan die armatuur-winding, wat interakteer met die magnetiese veld wat gevorm word in die lugspasing tussen die statuur en die rotor. Die statuur kan óf 'n roterende deel (rotor) óf 'n statiese deel (statuur) wees.
Die term armatuur is in die 19de eeu bekendgestel as 'n tegniese term wat "houer van 'n magneet" beteken het.
Hoe werk 'n armatuur in 'n elektriese moor?
'n Elektriese moor transformeer elektriese energie na meganiese energie deur middel van elektromagnetiese induksie. Dit gebeur wanneer 'n stroomdragende geleiheer binne 'n magnetiese veld gedwong word om te beweeg, soos deur Fleming se linkerhandreël uitgeleg.
In 'n elektriese moor, die statuur produseer 'n roterende magnetiese veld deur gebruik te maak van permanente magneete of elektromagneete. Die armatuur, wat gewoonlik die rotor is, dra die armatuur-winding wat aan die kommutator en borstele gekoppel is. Die kommutator verander die rigting van die stroom in die armatuur-winding terwyl dit roteer sodat dit altyd in lyn is met die magnetiese veld.
Die interaksie tussen die magnetiese veld en die armatuur-winding genereer 'n koppeling wat veroorsaak dat die armatuur roteer. Die as wat aan die armatuur gekoppel is, oordra die meganiese krag na ander toestelle.
Hoe werk 'n armatuur in 'n elektriese generator?
'n Elektriese generator skakel meganiese energie om na elektriese energie deur gebruik te maak van die beginsel van elektromagnetiese induksie. Wanneer 'n geleier in 'n magnetiese veld beweeg, ontstaan dit 'n elektromotorisiese krag (EMK) volgens Faraday se wet.
In 'n elektriese generator, is die armatuur gewoonlik die rotor wat deur 'n hoofbeweger, soos 'n dieselmotor of 'n turbine, gedryf word. Die armatuur dra die armatuur-winding wat aan die kommutator en borstele gekoppel is. Die statuur produseer 'n statiese magnetiese veld deur gebruik te maak van permanente magneete of elektromagneete.
Die relatiewe beweging tussen die magnetiese veld en die armatuur-winding ontlok 'n EMK in die armatuur-winding, wat 'n elektriese stroom deur die buitentoevoer-sirkel dryf. Die kommutator verander die rigting van die stroom in die armatuur-winding terwyl dit roteer sodat dit 'n wisselstroom (AC) produseer.
Armatuur-dele & diagram
Die armatuur bestaan uit vier essensiële komponente: die kern, winding, kommutator, en as. Hieronder is 'n diagram wat hierdie dele illustreer.
Armatuur-verliese
Die armatuur in elektriese masjiens ondervind verskeie verliese, wat sy effektiwiteit en prestasie verminder. Hierdie verliese sluit in:
Koperverlies: Dit is die kragverlies as gevolg van die weerstand van die armatuur-winding. Dit is eweredig aan die kwadraat van die armatuur-stroom en kan verminder word deur dikker drade of parallelle padte te gebruik. Die koperverlies kan bereken word deur die formule te gebruik:
waar Pc die koperverlies is, Ia die armatuur-stroom, en Ra die armatuur weerstand is.
Omgangstroomverlies: Dit is die kragverlies as gevolg van die geïnduseerde strome in die kern van die armatuur. Hierdie strome word veroorsaak deur die veranderende magnetiese vlugt en produseer hitte en magnetiese verliese. Die omgangstroomverlies kan verminder word deur gelamineerde kernmateriaal of 'n groter lugspasing te gebruik. Die omgangstroomverlies kan bereken word deur die formule te gebruik:
waar Pe die omgangstroomverlies is, ke 'n konstante afhangende van die kernmateriaal en vorm, Bm die maksimum vlugtdigtheid, f die frekwensie van vlugtomkeer, t die dikte van elke lamina, en V die volume van die kern.
Histereseisverlies: Dit is die kragverlies as gevolg van die herhaalde magnetisering en demagnetisering van die kern van die armatuur. Hierdie proses veroorsaak wrywing en hitte in die molekulêre struktuur van die kernmateriaal. Die histereseisverlies kan verminder word deur sagte magnetiese materiaal met lae koersiwheid en hoë doorgaansheid te gebruik. Die histereseisverlies kan bereken word deur die formule te gebruik:
waar Ph die histereseisverlies is, kh 'n konstante afhangende van die kernmateriaal, Bm die maksimum vlugtdigtheid, f die frekwensie van vlugtomkeer, en V die volume van die kern.
Die totale armatuur-verlies kan verkry word deur hierdie drie verliese bymekaar te tel:
Die armatuur-effektiwiteit kan gedefinieer word as die verhouding van die uitsetkrag tot die insetkrag van die armatuur:
waar ηa die armatuur-effektiwiteit is, Po die uitsetkrag, en Pi die insetkrag van die armatuur.
Armatuur-ontwerp
Die armatuur-ontwerp is krities vir die prestasie en effektiwiteit van die elektriese masjien, beïnvloed deur verskeie sleutelfaktore:
Die aantal gleufte: Die gleufte word gebruik om die armatuur-winding te huisves en om meganiese ondersteuning te verskaf. Die aantal gleufte hang af van die tipe winding, die aantal polusse, en die grootte van die masjien. Algemeen gesproke, meer gleufte lei tot 'n beter verspreiding van vlugt en stroom, laer reaktans en verliese, en gladder koppeling. Echter, meer gleufte verhoog ook die gewig en koste van die armatuur, verminder die spasie vir isolering en afkoeling, en verhoog die lek-vlugt en armatuur-reaksie.
Die vorm van die gleufte: Die gleufte kan oop of toe wees, afhangende daarvan of hulle blootgestel is aan die lugspasing of nie. Oop gleufte is makliker om te wind en af te koel, maar dit verhoog die weerstand en lek-vlugt in die lugspasing. Toe gleufte is moeiliker om te wind en af te koel, maar dit verminder die weerstand en lek-vlugt in die lugspasing.
Die tipe winding: Die winding kan 'n lapwinding of golfwinding wees, afhangende van hoe die spoels aan die kommutator-segments gekoppel is. Lapwinding is geskik vir hoë-stroom en lae-spanningsmasjiens, as dit verskeie parallelle padte vir stroomvloei verskaf. Golfwinding is geskik vir lae stroom en hoë spanningsmasjiens, as dit 'n reeksverbinding van spoels verskaf en die
