Armering: Definisjon funksjon og deler
Hva er en armatur?
En armatur er komponenten i en elektrisk maskin (dvs. en motor eller generator) som bærer vekselstrøm (AC). Armaturen ledet vekselstrøm selv i DC (direkte strøm) maskiner gjennom kommutatoren (som periodisk reverserer strømretningen) eller på grunn av elektronisk kommutering (f.eks. i en børsteløs DC-motor).
Armaturen gir bolig og støtte til armaturvindingen, som interagerer med magnetfeltet som dannes i luftgappen mellom stator og rotor. Stator kan være enten en roterende del (rotor) eller en stasjonær del (stator).
Termen armatur ble introdusert på 1800-tallet som et teknisk begrep som betyr "bevarer av en magnet".
Hvordan fungerer en armatur i en elektrisk motor?
En elektrisk motor transformerer elektrisk energi til mekanisk energi gjennom elektromagnetisk induksjon. Dette skjer når en strømførende leder innenfor et magnetfelt tvinges til å bevege seg, som forklart av Flemings venstre-håndsregel.
I en elektrisk motor produserer stator et roterende magnetfelt ved hjelp av permanente magneter eller elektromagneter. Armaturen, som vanligvis er rotoren, bærer armaturvindingen som er koblet til kommutatoren og pensler. Kommutatoren bytter retningen av strømmen i armaturvindingen mens den roterer, slik at den alltid er i samsvar med magnetfeltet.
Interaksjonen mellom magnetfeltet og armaturvindingen genererer et dreiemoment som fører til at armaturen roterer. Aksen festet til armaturen overfører den mekaniske effekten til andre enheter.
Hvordan fungerer en armatur i en elektrisk generator?
En elektrisk generator konverterer mekanisk energi til elektrisk energi ved hjelp av prinsippet om elektromagnetisk induksjon. Når en leder beveger seg i et magnetfelt, induserer det en elektromotiv kraft (EMK) ifølge Faradays lov.
I en elektrisk generator er armaturen vanligvis rotoren som drives av en hovedmotor, som f.eks. en dieselmotor eller en turbine. Armaturen bærer armaturvindingen som er koblet til kommutatoren og pensler. Stator produserer et stasjonært magnetfelt ved hjelp av permanente magneter eller elektromagneter.
Den relative bevegelsen mellom magnetfeltet og armaturvindingen induserer en EMK i armaturvindingen, som driver en elektrisk strøm gjennom den eksterne kretsen. Kommutatoren bytter retningen av strømmen i armaturvindingen mens den roterer, slik at den produserer vekselstrøm (AC).
Armaturdeler & diagram
Armaturen består av fire essensielle komponenter: kjernen, vindingen, kommutatoren og aksen. Nedenunder vises et diagram som illustrerer disse delene.
Armaturtap
Armaturen i elektriske maskiner opplever flere tap, noe som reduserer dens effektivitet og ytelse. Disse tapene inkluderer:
Kobberavvik: Dette er strømtapet på grunn av motstand i armaturvindingen. Det er proporsjonalt med kvadratet av armaturstrømmen og kan reduseres ved å bruke tykkere tråder eller parallelle veier. Kobberavviket kan beregnes ved hjelp av formelen:
der Pc er kobberavvik, Ia er armaturstrømmen, og Ra er armaturmotstanden.
Omsvingningsstrømningsavvik: Dette er strømtapet på grunn av de indukserte strømmene i kjernen av armaturen. Disse strømmene er forårsaket av den endrede magnetiske flyt og produserer varme og magnetiske tap. Omsvingningsstrømningsavviket kan reduseres ved å bruke lamellerede kjernematerialer eller øke luftgappen. Omsvingningsstrømningsavviket kan beregnes ved hjelp av formelen:
der Pe er omsvingningsstrømningsavvik, ke er en konstant avhengig av kjernemateriale og form, Bm er maksimal flytetthet, f er frekvensen av flytreversal, t er tykkelsen av hver lamelle, og V er volumet av kjernen.
Hysteresisavvik: Dette er strømtapet på grunn av den repeterende magnetiseringen og demagnetiseringen av kjernen av armaturen. Denne prosessen forårsaker friksjon og varme i molekylstrukturen av kjernematerialet. Hysteresisavviket kan reduseres ved å bruke myke magnetiske materialer med lav coercitivitet og høy permeabilitet. Hysteresisavviket kan beregnes ved hjelp av formelen:
der Ph er hysteresisavvik, kh er en konstant avhengig av kjernemateriale, Bm er maksimal flytetthet, f er frekvensen av flytreversal, og V er volumet av kjernen.
Det totale armaturtapet kan beregnes ved å legge sammen disse tre tapene:
Armatureffektiviteten kan defineres som forholdet mellom utdataeffekten og inndataeffekten av armaturen:
der ηa er armatureffektiviteten, Po er utdataeffekten, og Pi er inndataeffekten av armaturen.
Armaturdesign
Armaturdesignet er avgjørende for maskinens ytelse og effektivitet, og påvirkes av flere nøkkelfaktorer:
Antall spoler: Spolene brukes til å plassere armaturvindingen og gi mekanisk støtte. Antall spoler avhenger av type vinding, antall poler og størrelsen på maskinen. Generelt resulterer flere spoler i bedre fordeling av flyt og strøm, lavere reaktans og tap, samt jevnere dreiemoment. Imidlertid øker flere spoler også vekten og kostnaden av armaturen, reduserer rommet for isolasjon og kjøling, og øker lekkasje flyt og armaturreaksjon.
Formen på spoler: Spolene kan være åpne eller lukkede, avhengig av om de er eksponert for luftgappen eller ikke. Åpne spoler er lettere å vinde og kjøle, men øker motstanden og lekkasje flyt i luftgappen. Lukkede spoler er vanskeligere å vinde og kjøle, men reduserer motstanden og lekkasje flyt i luftgappen.
Type vinding: Vindingen kan være lapvinding eller bølgervinding, avhengig av hvordan spoler er koblet til kommutatorens segmenter. Lapvinding er egnet for høystrøm og lavspenningsmaskiner, da den gir flere parallelle veier for strømstrøm. Bølgervinding er egnet for lav strøm og høy spenningsmaskiner, da den gir seriekobling av spoler og summerer spenninger.
Størrelsen på lederen: Lederen brukes til å føre strøm i armaturvindingen. Størrelsen på lederen avhenger av
