Αρματοφόρο: Ορισμός, Λειτουργία και Μέρη

Τι είναι ένα αρμάτουρ;

Το αρμάτουρ είναι το συστατικό κομμάτι μιας ηλεκτρικής μηχανής (δηλαδή, ενός μοτέρ ή γεννήτριας) που μεταφέρει εναλλακτό ρεύμα (AC). Το αρμάτουρ διαγωγικό ρεύμα μεταφέρει ακόμη και σε DC (Ευθύ ρεύμα) μηχανές μέσω του κομμοτάτορα (που περιοδικά αντιστρέφει την κατεύθυνση του ρεύματος) ή λόγω ηλεκτρονικής κομμουτάτσιας (π.χ., σε ένα μοτέρ DC χωρίς φέτσες).

Το αρμάτουρ παρέχει καταφύγιο και υποστήριξη στο συλλογικό πλέγμα αρμάτουρ, το οποίο αλληλεπιδρά με το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται στον αεριώδη χάσμα μεταξύ του στάτορ και του ρότορ. Ο στάτορ μπορεί να είναι είτε ένα περιστρεφόμενο μέρος (ρότορ) είτε ένα στατικό μέρος (στάτορ).

Η έννοια του αρμάτουρ εισήχθη στο 19ο αιώνα ως τεχνικός όρος που σημαίνει "διατηρητής μαγνήτου".

Πώς λειτουργεί το αρμάτουρ σε ηλεκτρικό μοτέρ;

Ένα ηλεκτρικό μοτέρ μετατρέπει ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια μέσω της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Αυτό συμβαίνει όταν ένας διαγωγός που φέρει ρεύμα εντός ενός μαγνητικού πεδίου αναγκάζεται να κινηθεί, όπως εξηγεί η πρόταση του Fleming.

Σε ένα ηλεκτρικό μοτέρ, ο στάτορ παράγει ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο χρησιμοποιώντας μόνιμα μαγνήτες ή ηλεκτρομαγνήτες. Το αρμάτουρ, το οποίο συνήθως είναι ο ρότορ, φέρει το συλλογικό πλέγμα αρμάτουρ που είναι συνδεδεμένο με τον κομμοτάτορα και τις φέτσες. Ο κομμοτάτορας αλλάζει την κατεύθυνση του ρεύματος στο συλλογικό πλέγμα αρμάτουρ καθώς περιστρέφεται, ώστε να είναι πάντα συντεταγμένο με το μαγνητικό πεδίο.

Η αλληλεπίδραση μεταξύ του μαγνητικού πεδίου και του συλλογικού πλέγματος αρμάτουρ παράγει έναν διάστροφο που προκαλεί το αρμάτουρ να περιστρέφεται. Το βάσανο που είναι ενσωματωμένο στο αρμάτουρ μεταφέρει τη μηχανική ενέργεια σε άλλα συστήματα.

Πώς λειτουργεί το αρμάτουρ σε ηλεκτρική γεννήτρια;

Μια ηλεκτρική γεννήτρια μετατρέπει μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιώντας την αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Όταν ένας διαγωγός κινείται εντός ενός μαγνητικού πεδίου, επαγάγεται μια ηλεκτροκινητική δύναμη (EMF) σύμφωνα με το νόμο του Faraday.

Σε μια ηλεκτρική γεννήτρια, το αρμάτουρ είναι συνήθως ο ρότορ που οδηγείται από έναν βασικό κινητήρα, όπως έναν πετρελαιοκινητήρα ή έναν τουρμπίνα. Το αρμάτουρ φέρει το συλλογικό πλέγμα αρμάτουρ που είναι συνδεδεμένο με τον κομμοτάτορα και τις φέτσες. Ο στάτορ παράγει ένα στατικό μαγνητικό πεδίο χρησιμοποιώντας μόνιμα μαγνήτες ή ηλεκτρομαγνήτες.

Η σχετική κίνηση μεταξύ του μαγνητικού πεδίου και του συλλογικού πλέγματος αρμάτουρ επαγάγει μια EMF στο συλλογικό πλέγμα αρμάτουρ, η οποία προκαλεί ένα ηλεκτρικό ρεύμα να διασχίζει το εξωτερικό κύκλωμα. Ο κομμοτάτορας αλλάζει την κατεύθυνση του ρεύματος στο συλλογικό πλέγμα αρμάτουρ καθώς περιστρέφεται, ώστε να παράγει εναλλακτό ρεύμα (AC).

Μέρη και Διάγραμμα Αρμάτουρ

Το αρμάτουρ αποτελείται από τέσσερα βασικά μέρη: τον πυρήνα, το πλέγμα, τον κομμοτάτορα και το βάσανο. Παρακάτω είναι ένα διάγραμμα που τα εξηγεί.

Απώλειες Αρμάτουρ

Το αρμάτουρ σε ηλεκτρικές μηχανές υφίσταται πολλές απώλειες, που μειώνουν την απόδοση και την απόδοση. Αυτές οι απώλειες περιλαμβάνουν:

• Απώλεια χαλκού: Αυτή είναι η απώλεια ενέργειας λόγω της αντίστασης του συλλογικού πλέγματος αρμάτουρ. Είναι ανάλογη με το τετράγωνο του ρεύματος αρμάτουρ και μπορεί να μειωθεί χρησιμοποιώντας πιο παχύτερα σύρματα ή παράλληλες διαδρομές. Η απώλεια χαλκού μπορεί να υπολογιστεί με τη χρήση της τύπου:

όπου Pc είναι η απώλεια χαλκού, Ia είναι το ρεύμα αρμάτουρ, και Ra είναι η αντίσταση αρμάτουρ.

Απώλεια εδδυχωρικού ρεύματος: Αυτή είναι η απώλεια ενέργειας λόγω των επαγωγικών ρευμάτων στον πυρήνα του αρμάτουρ. Αυτά τα ρεύματα προκαλούνται από τη μεταβαλλόμενη μαγνητική ροή και παράγουν θερμότητα και μαγνητικές απώλειες. Η απώλεια εδδυχωρικού ρεύματος μπορεί να μειωθεί χρησιμοποιώντας λεπτοστρωτικά υλικά πυρήνα ή αυξάνοντας τον αεριώδη χάσμα. Η απώλεια εδδυχωρικού ρεύματος μπορεί να υπολογιστεί με τη χρήση της τύπου:

όπου Pe είναι η απώλεια εδδυχωρικού ρεύματος, ke είναι μια σταθερά που εξαρτάται από το υλικό και τη μορφή του πυρήνα, Bm είναι η μέγιστη πυκνότητα ροής, f είναι η συχνότητα αναστροφής ροής, t είναι το πάχος κάθε λεπτοστρώματος, και V είναι το όγκος του πυρήνα.

• Απώλεια υστερησις: Αυτή είναι η απώλεια ενέργειας λόγω της επαναλαμβανόμενης μαγνητοποίησης και απομαγνητοποίησης του πυρήνα του αρμάτουρ. Αυτή η διαδικασία