Bobeno: Difino Funkcio kaj Partoj
Kio estas Armatura?
Armatura estas komponento de elektra maŝino (t.e., motoro aŭ generilo) kiu kondukas alternan korantan (AK). La armatura kondukas AK eĉ en DC (rekta koranto) maŝinoj per komutatoro (kiu periodike inversigas la direkton de la koranto) aŭ pro elektronika komutado (ekz., en senbrosa DC motoro).
La armatura provizas logejon kaj subtenon por la armatura vinco, kiu interagadas kun la magnetfaldo formita en la aer-gapo inter la statoro kaj la rotor. La stator povas esti turnanta parto (rotor) aŭ stacionara parto (stator).
La termino armatura estis enkondukita en la 19-a jarcento kiel teknika termino signifanta “gardisto de magnetilo”.
Kiel Funkcias Armatura en Elektra Motoro?
Elektra motoro transformas elektran energion en mekanikan energion tra elektromagnetindukto. Tio okazas, kiam korantportanta konduktoro en magnetfaldo estas forsis al moviĝi, kiel klarigite per lemo de Fleming maldekstra mano.
En elektra motoro, la stator produktas turnantan magnetfaldon per uzo de permanentaj magnetoj aŭ elektromagnetoj. La armatura, kiu kutime estas la rotor, portas la armaturan vincon, kiuj estas konektitaj al la komutatoro kaj brosoj. La komutatoro ŝaltas la direkton de la koranto en la armatura vinco dum ĝi turnas, tiel ke ĝi ĉiam alineiĝas kun la magnetfaldo.
La interago inter la magnetfaldo kaj la armatura vinco generas momenton, kiu kaŭzas la rotacion de la armatura. La akso ligita al la armatura transdonas la mekanikan potencon al aliaj aparatoj.
Kiel Funkcias Armatura en Elektra Generilo?
Elektra generilo konvertas mekanikan energion en elektran energion per uzo de principo de elektromagnetindukto. Kiam konduktoro moviĝas en magnetfaldo, ĝi induktas elektromotivforcon (EMF) laŭ lemo de Faradejo.
En elektra generilo, la armatura kutime estas la rotor, kiu estas drivata de primmotilo, kiel dizela motoro aŭ turbo. La armatura portas la armaturan vincon, kiuj estas konektitaj al la komutatoro kaj brosoj. La stator produktas stacionaran magnetfaldon per uzo de permanentaj magnetoj aŭ elektromagnetoj.
La relativa moviĝo inter la magnetfaldo kaj la armatura vinco induktas EMF en la armatura vinco, kiu drivas elektran koranton tra ekstera cirkvito. La komutatoro ŝaltas la direkton de la koranto en la armatura vinco dum ĝi turnas, tiel ke ĝi produktas alternan koranton (AK).
Partoj de Armatura & Diagramo
La armatura konsistas el kvar esencaj komponentoj: la kerno, vinco, komutatoro, kaj akso. Sube estas diagramo ilustranta tiujn partojn.
Perdoj de Armatura
La armatura en elektraj maŝinoj suferas plurajn perdojn, kiuj malpliigas ĝian efikecon kaj funkciadon. Tiuj perdoj inkluzivas:
Kupra perdo: Tio estas la potenco-perdo pro la rezisteco de la armatura vinco. Ĝi estas proporcia al la kvadrato de la armatura koranto kaj povas esti malpliigita per uzo de pli dikiĝaj dratoj aŭ paralelaj vojoj. La kupra perdo povas esti kalkulita per la formulo:
kie Pc estas la kupra perdo, Ia estas la armatura koranto, kaj Ra estas la armatura rezisteco.
Eddycurrentperdo: Tio estas la potenco-perdo pro la indukitaj korantoj en la kerno de la armatura. Ĉi tiuj korantoj estas kaŭzitaj de la ŝanĝanta magnetfluks kaj produktas varmon kaj magnetajn perdojn. La eddycurrentperdo povas esti malpliigita per uzo de laminataj kernmaterialoj aŭ pligrandigo de la aer-gapo. La eddycurrentperdo povas esti kalkulita per la formulo:
kie Pe estas la eddycurrentperdo, ke estas konstanto dependanta de la kernmaterialo kaj formo, Bm estas la maksimuma fluksdensitato, f estas la frekvenco de fluksinversigo, t estas la diko de ĉiu laminado, kaj V estas la volumeno de la kerno.
Histeresisperdo: Tio estas la potenco-perdo pro la ripetita magnetizado kaj demagnetizado de la kerno de la armatura. Tiu procezo kaŭzas frikcion kaj varmon en la molekula strukturo de la kernmaterialo. La histeresisperdo povas esti malpliigita per uzo de mola magneta materialo kun malalta koerciveco kaj alta permeableco. La histeresisperdo povas esti kalkulita per la formulo:
kie Ph estas la histeresisperdo, kh estas konstanto dependanta de la kernmaterialo, Bm estas la maksimuma fluksdensitato, f estas la frekvenco de fluksinversigo, kaj V estas la volumeno de la kerno.
La totala armatura perdo povas esti ricevita per adicio de tiuj tri perdoj:
La armatura efikeco povas esti difinita kiel la rilatumo de la eligpotenco al la enigpotenco de la armatura:
kie ηa estas la armatura efikeco, Po estas la eligpotenco, kaj Pi estas la enigpotenco de la armatura.
Dizajno de Armatura
La dizajno de armatura estas grava por la performanco kaj efikeco de la elektra maŝino, influata de pluraj klavaj faktoroj:
La nombro de slotoj: La slotoj estas uzitaj por akomodi la armaturan vincon kaj provizi mekanikan subtenon. La nombro de slotoj dependas de la tipo de vinco, la nombro de poluso, kaj la grandeco de la maŝino. Ĝenerale, pli da slotoj rezultas en pli bona distribuo de fluks kaj koranto, pli malalta reaktanco kaj perdoj, kaj pli glata momento. Tamen, pli da slotoj ankaŭ pliigas la pezon kaj koston de la armatura, malpliigas la spacon por izolado kaj refreskado, kaj pliigas la fuĝflukson kaj armaturan reakcion.
La formo de slotoj: La slotoj povas esti malfermitaj aŭ fermitaj, depende de ĉu ili estas eksponitaj al la aer-gapo aŭ ne. Malfermitaj slotoj estas pli facila vindi kaj refreski, sed ili pliigas la relucton kaj fuĝflukson en la aer-gapo. Fermitaj slotoj estas pli malfacile vindi kaj refreski, sed ili malpliigas la relucton kaj fuĝflukson en la aer-gapo.
La tipo de vinco: La vinco povas esti lap-vincita aŭ ondvincita, depende de kiel la spiraloj estas konektitaj al la komutatorsegmentoj. Lap-vinco estas taŭga por alta-koranto kaj malalta-voltajo maŝinoj, ĉar ĝi provizas plurajn paralelajn vojojn por koranto-fluo. Ondvinco estas taŭga por malalta koranto kaj alta voltajo maŝinoj, ĉar ĝi provizas serian konekton de spiraloj kaj adicias la voltagojn.
La grandeco de la konduktoro: La konduktoro estas uzata por porti la koranton en la armatura vinco. La grandeco de la konduktoro dependas de la korantdenseco, kiu estas la rilatumo de koranto al tranĉa areo. Pli alta korantdenseco rezultas en pli alta kupra perdo kaj temperaturo-aŭstigo, sed pli malalta konduktor-kosto kaj pezo. Pli malalta korantdenseco rezultas en pli malalta kupra perdo kaj temperaturo-aŭstigo, sed pli alta konduktor-kosto kaj pezo.
La longo de la aer-gapo: La aer-gapo estas la distanco inter la statoro kaj rotorpolusoj. La longo de la aer-gapo afektas la fluksdensecon, relucton, fuĝflukson, kaj armaturan reakcion en la maŝino. Pli mallonga aer-gapo rezultas en pli alta fluksdenseco, pli malalta relucto, pli malalta fuĝflukso, kaj pli alta armatura reakcio. Pli longa aer-gapo rezultas en pli malalta fluksdenseco, pli alta relucto, pli alta fuĝflukso, kaj pli malalta armatura reakcio.
Dizajno de Armatura (daŭrigita)
Iuj el la metodoj uzitaj por disegni la armaturan estas:
EMF-formulo: Ĉi tiu formulo rilatas la indukitan EMF en la armatura al la fluks, rapido, kaj nombro de spiraloj de la vinco. Ĝi povas esti uzita por determini la postulatajn dimensiojn kaj parametrojn de la armatura por donita eligvoltaĵo kaj potenco.
