Rövidítő: Definíció, Függvény és Részek
Mi az armatúr?
Az armatúr egy elektromos gép (azaz egy motor vagy generátor) olyan része, amely váltakozó áramot (VA) visz. Az armatúr VA-t vezet még DC (Egyirányú Áram) gépeknél is, a kommutátorn keresztül (ami időrégis megváltoztatja az áramerősség irányát) vagy elektronikus kommutációval (pl. keverék nélküli DC motornál).
Az armatúr házit és támogatást nyújt az armatúr tekercsnek, ami interakcióba lép a státorként és a rotor közötti szórtartományban kialakuló mágneses mezővel. A stator lehet forgó (rotor) vagy álló (stator) rész.
Az armatúr kifejezést a 19. században használták bevezetésre, mint technikai kifejezést, ami "mágnes tartó" jelentésében használták.
Hogyan működik az armatúr egy elektromos motorban?
Egy elektromos motor átalakítja az elektromos energiát mechanikus energiává elektromos indukció segítségével. Ez történik, amikor egy áramerősített vezető egy mágneses mezőben kényszerrel mozog, ahogy Fleming balkezes szabálya írja le.
Az elektromos motorban a stator egy forgó mágneses mezőt hoz létre, végzetes mágnesek vagy elektromágnesek felhasználásával. Az armatúr, amely általában a rotor, az armatúr tekercset tartalmaz, ami a kommutátorn és a keverékekkel van összekötve. A kommutátor fordítja az armatúr tekercsben lévő áramerősség irányát, ahogy a rotor forog, hogy mindig igazodjon a mágneses mezőhöz.
A mágneses mező és az armatúr tekercs kölcsönhatása erőnyomat okoz, ami elindítja az armatúr forgását. A henger, amihez az armatúr csatlakozik, átadja a mechanikai erőt más berendezéseknek.
Hogyan működik az armatúr egy elektromos generátorban?
Egy elektromos generátor átalakítja a mechanikai energiát elektromos energiává, elektromos indukció alapján. Amikor egy vezető mozog egy mágneses mezőben, ez elektromotorerőt (EMF) indukál Faraday törvénye szerint.
Az elektromos generátorban az armatúr általában a rotor, amely egy főmotor, például egy diesel motor vagy turbina által meghajtott. Az armatúr az armatúr tekercset tartalmazza, ami a kommutátorn és a keverékekkel van összekötve. A stator egy álló mágneses mezőt hoz létre, végzetes mágnesek vagy elektromágnesek felhasználásával.
A mágneses mező és az armatúr tekercs közötti relatív mozgás EMF-et indukál az armatúr tekercsben, ami elektromos áramot vezet a külső áramkörben. A kommutátor fordítja az armatúr tekercsben lévő áramerősség irányát, ahogy a rotor forog, hogy alternatív áramot (VA) hozzon létre.
Armatúr részletei és diagram
Az armatúr négy alapvető komponensből áll: a mag, a tekercs, a kommutátor és a henger. Látható a diagramon ezek a részek.
Armatúr veszteségek
Az armatúr elektromos gépekben több veszteséget is okoz, ami csökkenti a hatékonyságát és teljesítményét. Ezek a veszteségek tartalmazzák:
Rézveszteség: Ez a hatás az armatúr tekercs ellenállásának eredménye. Arányos az armatúr áramerősség négyzetével, és csökkenthető vastagabb drótok vagy párhuzamos útvonalak használatával. A rézveszteség a következő képlet alapján számítható:
ahol Pc a rézveszteség, Ia az armatúr áramerősség, és Ra az armatúr ellenállása.
Ciklikus áramveszteség: Ez a hatás a ciklikus áramok eredménye, amelyek a mágneses flux változása miatt jelennek meg az armatúr magjában. Ezek a ciklikus áramok hőt és mágneses veszteségeket okoznak. A ciklikus áramveszteség csökkenthető laminált alapanyagok vagy nagyobb szórtartomány használatával. A ciklikus áramveszteség a következő képlet alapján számítható:
ahol Pe a ciklikus áramveszteség, ke egy konstans, ami a mag anyagától és formájától függ, Bm a maximális flux sűrűség, f a flux fordulási frekvenciája, t a laminált rétegek vastagsága, és V a mag térfogata.
Hysteresis veszteség: Ez a hatás a mágneses anyag gyakori mágnetizálódásának és demagnetizálódásának eredménye. Ez a folyamat súrlódást és hőt okoz a mágneses anyag molekuláris szerkezetében. A hysteresis veszteség csökkenthető, ha alacsony coercivitással és magas permeabilitással rendelkező mágneses anyagokat használnak. A hysteresis veszteség a következő képlet alapján számítható:
ahol Ph a hysteresis veszteség, kh egy konstans, ami a mag anyagától függ, Bm a maximális flux sűrűség, f a flux fordulási frekvenciája, és V a mag térfogata.
Az armatúr teljes vesztesége a három veszteség összege:
Az armatúr hatékonysága definiálható, mint a kimeneti erő és a bemeneti erő aránya:
ahol ηa az armatúr hatékonysága, Po a kimeneti erő, és Pi a bemeneti erő az armatúrnál.
Armatúr tervezése
Az armatúr tervezése kulcsfontosságú az elektromos gép teljesítményének és hatékonyságának szempontjából, és számos faktor befolyásolja:
A szellők száma: A szellők az armatúr tekercsnek adnak helyet és mechanikai támogatást. A szellők száma függ a tekercs típusától, a pólusok számától és a gép méretétől. Általában, több szellő jobb flux és áram eloszlást, alacsonyabb reaktanciát és veszteségeket, valamint simább nyomatékot eredményez. Ugyanakkor, több szellő növeli az armatúr súlyát és költségét, csökkenti a hőszigetelés és hűtés területét, valamint növeli a szivárgó fluxust és az armatúr reakciót.
A szellők alakja: A szellők nyíltak vagy zárva lehetnek, attól függően, hogy kitartók-e a szórtartományhoz. A nyílt szellők könnyebbnek bizonyulnak a tekercsbevonás és hűtés szempontjából, de növelik a szórtartomány ellenállását és a szivárgó fluxust. A zárt szellők nehezebben tekinthetők be és hűtve, de csökkentik a szórtartomány ellenállását és a szivárgó fluxust.
A tekercs típusa: A tekercs lehet laposan vagy hullámformában bevonva, attól függően, hogy hogyan vannak a tekercs karikái összekötve a kommutátor szegmensekkel. A laposan bevonva tekercs alkalmas a magas áramerőségű és alacsony feszültségű gépek esetében, mivel több párhuzamos utat biztosít az áram számára. A hullámformában bevonva tekercs alkalmas a kis áramerőségű és magas feszültségű gépek esetében, mivel sorosan kapcsolja a tekercs karikákat, és összeadja a feszültségeket.
A vezető vastagsága: A vezető az armatúr tekercsben haladó áram számára használatos. A vezető vastagsága függ az áramerősség sűrűségétől, ami a vezető kerületi területére eső áramerősség aránya. Magasabb áramerősség sűrűség növeli a rézveszteséget és a hőemelkedést, de csökkenti a vezető költségeit és súlyát. Alacsonyabb áramerősség sűrűség csökkenti a rézveszteséget és a hőemelkedést, de növeli a vezető költségeit és súlyát.
A szórtartomány hossza: A szórtartomány a stator és a rotor pólusai közötti távolság. A szórtartomány hossza befolyásolja a flux sűrűséget, ellenállását, a szivárgó fluxust és az armatúr reakciót a gépen belül. Kisebb szórtartomány magasabb flux sűrűséget, alacsonyabb ellenállást, alacsonyabb szivárgó fluxust és magasabb armatúr reakciót eredményez. Nagyobb szórtartomány alacsonyabb flux sűrűséget, magasabb ellenállást, magasabb szivárgó fluxust és alacsonyabb armatúr reakciót eredményez.
