Armatuur: definitsioon funktsioon ja osad

Mis on armatuur?

Armatuur on elektrilise seadme (näiteks mootori või geneerija) komponent, mis viib vahelduvvoolu (AC). Armatuur viib vahelduvvoolu isegi DC (ohtlikku voolu) masinates kaudu kommutaatorit (mis perioodiliselt pöörab voolu suunda) või elektroonilise kommutatsiooni (nt pinna puudutamiseta DC mootoris).

Armatuur pakub varjupaika ja toetust armatuuri vitist, mis suhtub magnetväliga, mis on moodustunud stator ja rotor vahelises õhusõlmus. Stator võib olla kas keerleval osal (rotor) või paigaldatud osal (stator).

Termiin "armatuur" sai sisseleveeritud 19. sajandil tähendusega "magnetite hooldaja".

Kuidas töötab armatuur elektrilises mootoris?

Elektriline mootor teisendab elektrilist energiat mehaaniliseks energiaks elektromagnetilise induktsiooni kaudu. See juhtub, kui voolu kandev johtur magnetväli sees liigub, nagu selgitab Flemingi vasaku käte reegel.

Elektrilises mootoris toodab stator keerleva magnetivälja kasutades jäikke magneide või elektromagneid. Armatuur, mis on tavaliselt rotor, kandb armatuuri vitist, mis on ühendatud kommutaatoriga ja pinnadega. Kommutaator pöörab voolu suunda armatuuri vitis, kui see keerleb, nii et see alati vastab magnetiväljaga.

Magnetivälja ja armatuuri viti suhe tekitab momenti, mis põhjustab armatuuri keerlemist. Armatuuri ühendatud telg edastab mehaanilist jõudu muudele seadmetele.

Kuidas töötab armatuur elektrilises geneerijas?

Elektriline geneerija teisendab mehaanilist energiat elektriliseks energiaks elektromagnetilise induktsiooni printsiibi abil. Kui johtur liigub magnetiväljas, siis see indukirib elektromotiivset jõudu (EMF) vastavalt Faradayi seadusele.

Elektrilises geneerijas on armatuur tavaliselt rotor, mida ajab pärimootor, näiteks diiselmootor või turbiin. Armatuur kandb armatuuri vitist, mis on ühendatud kommutaatoriga ja pinnadega. Stator toodab paigaldatud magnetivälja kasutades jäikke magneide või elektromagneid.

Magnetivälja ja armatuuri viti suhteeline liikumine indukirib EMF armatuuri vitis, mis voodustab elektrivoolu läbilaskva ühenduses. Kommutaator pöörab voolu suunda armatuuri vitis, kui see keerleb, nii et see toodustab vahelduvvoolu (AC).

Armatuuri osad & diagramm

Armatuur koosneb neljast olulisest komponendist: tuumast, vitist, kommutaatorist ja telgest. Allpool on diagramm, mis illustreerib neid osi.

Armatuuri kaotused

Armatuur elektrilistes seadmetes kannatab mitmete kaotuste all, mis vähendavad selle efektiivsust ja jõudlust. Need kaotused hõlmavad:

• Vaskkaotus: See on võimu kaotus armatuuri viti resistentsi tõttu. See on proportsionaalne armatuuri voolu ruuduga ja seda saab vähendada kasutades täiuslikemaid juhte või paralleelseid teid. Vaskkaotust saab arvutada valemiga:

kus Pc on vaskkaotus, Ia on armatuuri vool ja Ra on armatuuri resistents.

Eddy voolukaotus: See on võimu kaotus armatuuri tuuma sees indukiritud voolude tõttu. Need voolud põhjustatakse muutuva magnetflussiga ja need toodustavad soojuse ja magnetilisi kaotusi. Eddy voolukaotust saab vähendada kasutades laminaadset tuumamaterjali või suurendades õhusõlmu. Eddy voolukaotust saab arvutada valemiga:

kus Pe on eddy voolukaotus, ke on konstant, mis sõltub tuumamaterjalist ja kujundusest, Bm on maksimaalne fluxitihe, f on fluxi pöördumise sagedus, t on igakuule lamineerimise paksus ja V on tuuma ruumala.

• Hüstereseekaotus: See on võimu kaotus armatuuri tuuma pideva magnetiseerimise ja demagnetiseerimise tõttu. See protsess põhjustab haaret ja soojust tuumamaterjali molekulstruktuuris. Hüstereseekaotust saab vähendada kasutades pehmeid magneilisi materjale madala koertivsusega ja kõrge permeabilitusega. Hüstereseekaotust saab arvutada valemiga:

kus Ph on hüstereseekaotus, kh on konstant, mis sõltub tuumamaterjalist, Bm on maksimaalne fluxitihe, f on fluxi pöördumise sagedus ja V on tuuma ruumala.

Kokkuhoiak armatuuri kaotus saab saada nende kolme kaotuse summeerimisel:

Armatuuri efektiivsust saab defineerida väljundjõudluse ja sisendjõudluse suhtena armatuuris:

kus ηa on armatuuri efektiivsus, Po on väljundjõudlus ja Pi on sisendjõudlus armatuuris.

Armatuuri disain

Armatuuri disain on kriitiline elektrilise seadme jõudluse ja efektiivsuse jaoks, mille mõjutavad mitmed võtmeseadmised:

• Luukide arv: Luukide kasutatakse armatuuri viti mahutamiseks ja andmiseks mehaanilist toetust. Luukide arv sõltub viti tüübist, poolde arvust ja seadme suurusest. Üldiselt tuletab rohkem luukide parema fluxi ja voolu leviku, madalam reaktsiooni ja kaotused, ja siledama momenti. Kuid rohkem luukide suurendab armatuuri kaalu ja maksumust, vähendab eraldusmaterjali ja külmitsuse ruumi, ning suurendab lekkimisfluxi ja armatuuri reaktsiooni.

• Luukide kuju: Luukide võivad olla avatud või sulgedud, sõltuvalt sellest, kas nad on õhusõlmeile nähtavad või mitte. Avatud luukide on lihtsam vitsta ja jahedad, kuid nad suurendavad vastupanu ja lekkimisfluxi õhusõlmes. Sulgedud luukide on raskem vitsta ja jahedad, kuid nad vähendavad vastupanu ja lekkimisfluxi õhusõlmes.

• Viti tüüp: Viti võib olla lapiviit või laineviit, sõltuvalt sellest, kuidas vitide ringid on ühendatud kommutaatori segmentidega. Lapiviit on sobilik kõrge voolu ja madala pingega seadmetele, kuna see pakkub mitmeid paralleelseid teid voolu liikumiseks. Laineviit on sobilik madala voolu ja kõrge pingega seadmetele, kuna see pakkub vitide ringide sarirelatiivset ühendust ja lisab pingeid.

• Johturi suurus: Johturit kasutatakse voolu kandmiseks arm