Armatura: Definicija funkcija i delovi
Šta je armatura?
Armatura je komponenta električne mašine (npr., motora ili generatora) koja prenosi izmjenični struja (AC). Armatura prenosi AC čak i na DC (izravna struja) mašinama putem komutatora (koji periodično mijenja smjer struje) ili zbog elektronskog komutiranja (npr., u bešćetnjastom DC motoru).
Armatura pruža kućište i podršku armaturnoj oplitanju, koja interagira s magnetskim poljem formiranim u vazdušnom prostore između statora i rotora. Stator može biti bilo vrteći dio (rotor) ili stacionarni dio (stator).
Termin armatura je uveden u 19. veku kao tehnički termin koji znači "čuvar magneta".
Kako radi armatura u električnom motoru?
Električni motor transformiše električnu energiju u mehaničku energiju kroz elektromagnetsku indukciju. Ovo se dešava kada struja nosilac provodnik unutar magnetskog polja prisiljen je da se pomakne, kako objašnjava Flemingova lijeva ruka pravilo.
U električnom motoru, stator proizvodi vrteće magnetsko polje koristeći stalne magnetike ili elektromagnetike. Armatura, koja je obično rotor, nosi armaturno oplitanje koje je povezano sa komutatorom i štapićima. Komutator menja smjer struje u armaturnom oplitanju dok se vrte tako da se uvijek poravnava sa magnetskim poljem.
Interakcija između magnetskog polja i armaturnog oplitanja generiše moment koji uzrokuje da se armatura vrte. Vrsta pričvršćena na armaturu prenosi mehaničku snagu na druge uređaje.
Kako radi armatura u električnom generatoru?
Električni generator pretvara mehaničku energiju u električnu energiju koristeći princip elektromagnetske indukcije. Kada se provodnik kreće u magnetskom polju, indukuje se electromotorna sila (EMF) prema Faradayevom zakonu.
U električnom generatoru, armatura je obično rotor koji je pokrećen primarnim pogonom, poput dizelskog motora ili turbine. Armatura nosi armaturno oplitanje koje je povezano sa komutatorom i štapićima. Stator proizvodi stacionarno magnetsko polje koristeći stalne magnetike ili elektromagnetike.
Relativni pokret između magnetskog polja i armaturnog oplitanja indukuje EMF u armaturnom oplitanju, što pokreće električnu struju kroz vanjski krug. Komutator menja smjer struje u armaturnom oplitanju dok se vrte tako da proizvodi izmjeničnu struju (AC).
Dijelovi armature i dijagram
Armatura se sastoji od četiri ključna komponenta: jezgra, oplitanja, komutatora i vrste. Ispod je dijagram koji ilustruje ove dijelove.
Gubitci armature
Armatura u električnim mašinama trpi nekoliko gubitaka, smanjujući svoju efikasnost i performanse. Ovi gubitci uključuju:
Medan gubitak: Ovo je gubitak snage zbog otpornosti armaturnog oplitanja. Proporcionalan je kvadratu armaturne struje i može se smanjiti korištenjem debljih žica ili paralelnih puteva. Medan gubitak se može izračunati koristeći formulu:
gdje je Pc medan gubitak, Ia armaturna struja, a Ra armaturna otpornost.
Gubitak eddijskih struja: Ovo je gubitak snage zbog induciranih struja u jezgru armature. Ove struje su uzrokovane promjenom magnetskog toka i proizvode toplotu i magnetske gubitke. Gubitak eddijskih struja se može smanjiti korištenjem lamineiranih materijala za jezgro ili povećanjem vazdušnog prostore. Gubitak eddijskih struja se može izračunati koristeći formulu:
gdje je Pe gubitak eddijskih struja, ke konstanta zavisna od materijala i oblika jezgra, Bm maksimalna gustoća toka, f frekvencija promjene toka, t debljina svake lamelice, a V zapremina jezgra.
Gubitak histereze: Ovo je gubitak snage zbog ponovljene magnetizacije i demagnetizacije jezgra armature. Ovaj proces uzrokuje trenje i toplotu u molekularnoj strukturi materijala jezgra. Gubitak histereze se može smanjiti korištenjem mekih magnetskih materijala sa niskom koercitivnom silom i visokom permeabilnošću. Gubitak histereze se može izračunati koristeći formulu:
gdje je Ph gubitak histereze, kh konstanta zavisna od materijala jezgra, Bm maksimalna gustoća toka, f frekvencija promjene toka, a V zapremina jezgra.
Ukupni gubitak armature može se dobiti zbrajanjem ovih tri gubitka:
Efikasnost armature može se definisati kao omjer izlazne snage i ulazne snage armature:
gdje je ηa efikasnost armature, Po izlazna snaga, a Pi ulazna snaga armature.
Dizajn armature
Dizajn armature je ključan za performanse i efikasnost električne mašine, uticajući na nekoliko ključnih faktora:
Broj slotova: Slotovi se koriste za smještanje armaturnog oplitanja i pružanje mehaničke podrške. Broj slotova zavisi od tipa oplitanja, broja polova i veličine mašine. Općenito, više slotova rezultira boljom distribucijom toka i struje, nižom reaktancijom i gubitcima, te glađim momentom. Međutim, više slotova također povećava težinu i cijenu armature, smanjuje prostor za izolaciju i hlađenje, i povećava propustni tok i reakciju armature.
Oblik slotova: Slotovi mogu biti otvoreni ili zatvoreni, zavisno od toga jesu li izloženi vazdušnom prostore ili ne. Otvoreni slotovi su lakši za oplitanje i hlađenje, ali povećavaju otpornost i propustni tok u vazdušnom prostore. Zatvoreni slotovi su teži za oplitanje i hlađenje, ali smanjuju otpornost i propustni tok u vazdušnom prostore.
Tip oplitanja: Oplitanje može biti lap oplitanje ili wave oplitanje, zavisno od načina na koji su spojeni zavojnici sa segmentima komutatora. Lap oplitanje je prikladno za mašine sa visokom strujom i niskim naprezanjem, jer pruža više paralelnih puteva za protok struje. Wave oplitanje je prikladno za mašine sa niskom strujom i visokim naprezanjem, jer pruža serijalni spoj zavojnika i dodaje
