Armaturo: Difino Funkcio kaj Partoj (Elektra Moŝto & Generilo)
Kio estas armaturo?
Armaturo estas komponento de elektra maŝino (t.e., motoro aŭ ĝeneratorejo) kiu portas alternan kurenton (AK). La armaturo kondukas AK eĉ en DC (rekta kuro) maŝinoj per la komutatoro (kiu perioda inverse la direkton de la kuro) aŭ pro elektrona komutado (ekz., en senburila DC-motoro).
La armaturo provizas logejon kaj subtenon por la armatura vinco, kiu interagadas kun la magnetkampo formita en la aerospaco inter la statoro kaj la rotor. La statoro povas esti turnanta parto (rotor) aŭ statstara parto (statoro).
La termino armaturo estis enkondukita en la 19-a jarcento kiel teknika termino signifanta “gardisto de magnetilo”.
Kiel funkcias armaturo en elektra motoro?
Elektra motoro konvertas elektran energion al mekanika energio uzante la principon de elektromagnetindukto. Kiam konduktoro portanta kurenton estas metita en magnetkampo, ĝi spertas forton laŭ la regulo de Fleming maldekstre.
En elektra motoro, la statoro produktas turnantan magnetkamparon per uzo de permanentaj magnetoj aŭ elektromagnetoj. La armaturo, kiu kutime estas la rotor, portas la armaturvincon, kiuj estas konektitaj al la komutatoro kaj bruŝoj. La komutatoro ŝaltas la direkton de la kuro en la armaturvinco kiam ĝi turnas tiel ke ĝi ĉiam aliniigas kun la magnetkampo.
La interago inter la magnetkampo kaj la armaturvinco generas momenton, kiu kaŭzas la armaturon turni. La akso ankaŭligita al la armaturo transdonas la mekanikan potencon al aliaj aparatoj.
Kiel funkcias armaturo en elektra ĝeneratorejo?
Elektra ĝeneratorejo konvertas mekanikan energion al elektran energion uzante la principon de elektromagnetindukto. Kiam konduktoro moviĝas en magnetkampo, ĝi induktas elektromotivforcon (EMF) laŭ la leĝo de Faraday.
En elektra ĝeneratorejo, la armaturo kutime estas la rotor, kiun drivas unua movilo, ekzemple dieselmotoro aŭ turbo. La armaturo portas la armaturvincon, kiuj estas konektitaj al la komutatoro kaj bruŝoj. La statoro produktas statstaran magnetkamparon per uzo de permanentaj magnetoj aŭ elektromagnetoj.
La relativa movado inter la magnetkampo kaj la armaturvinco induktas EMF en la armaturvinco, kiu dirigas elektran kuro tra la ekstera cirkvito. La komutatoro ŝaltas la direkton de la kuro en la armaturvinco kiam ĝi turnas tiel ke ĝi produtas alternan kuro (AK).
Partoj de armaturo & diagramo
La armaturo konsistas el kvar ĉefaj partoj: kern, vinco, komutatoro, kaj akso. Diagramo de armaturo estas montrata sube.
Perdoj de armaturo
La armaturo de elektra maŝino estas subjekta al diversaj tipoj de perdoj, kiuj reduktas ĝian efikecon kaj performadon. La ĉefaj tipoj de armaturperdoj estas:
Kupra perdo: Tio estas la potenco-perdo pro la rezisteco de la armaturvinco. Ĝi estas proporcia al la kvadrato de la armaturkuro kaj povas esti reduktita per uzo de pli dikkablaj vicoj aŭ paralelaj vojoj. La kupra perdo povas esti kalkulita per la formulo:
kie Pc estas la kupra perdo, Ia estas la armaturkuro, kaj Ra estas la armaturrezisteco.
Eddia kurperdo: Tio estas la potenco-perdo pro la induktitaj kuroj en la kern de la armaturo. Tiuj kuroj estas kaŭzitaj de la ŝanĝanta magnetfluks kaj produktas varmon kaj magnetperdojn. La eddia kurperdo povas esti reduktita per uzo de laminataj kernmaterialoj aŭ pligrandigo de la aerospaco. La eddia kurperdo povas esti kalkulita per la formulo:
kie Pe estas la eddia kurperdo, ke estas konstanto dependanta de la kernmaterialo kaj formo, Bm estas la maksimuma fluksdenseco, f estas la frekvenco de fluksinverso, t estas la diko de ĉiu laminado, kaj V estas la volumeno de la kern.
Histeresa perdo: Tio estas la potenco-perdo pro la ripetita magnetizado kaj demagnetizado de la kern de la armaturo. Tiu procezo kaŭzas frakcion kaj varmon en la molekula strukturo de la kernmaterialo. La histeresa perdo povas esti reduktita per uzo de molaj magnetmaterialoj kun malalta koerciveco kaj alta permeableco. La histeresa perdo povas esti kalkulita per la formulo:
kie Ph estas la histeresa perdo, kh estas konstanto dependanta de la kernmaterialo, Bm estas la maksimuma fluksdenseco, f estas la frekvenco de fluksinverso, kaj V estas la volumeno de la kern.
La tuta armaturperdo povas esti ricevita per adicio de tiuj tri perdoj:
La armaturefikeco povas esti difinita kiel la rilato de la eligpotenco al la enigpotenco de la armaturo:
kie ηa estas la armaturefikeco, Po estas la eligpotenco, kaj Pi estas la enigpotenco de la armaturo.
Dizajno de armaturo
La dizajno de la armaturo afektas la performadon kaj efikecon de la elektra maŝino. Iuj el la faktoroj, kiuj influas la armaturdizajnon, estas:
La nombro de slotoj: La slotoj estas uzitaj por akomodi la armaturvincon kaj provizi mekanikan subtenon. La nombro de slotoj dependas de la tipo de vinco, la nombro de polusoj, kaj la grando de la maŝino. Ĝenerale, pli da slotoj rezultas en pli bona distribuo de fluks kaj kuro, pli mala reaktanco kaj perdoj, kaj pli glata momento. Tamen, pli da slotoj ankaŭ pligrandigas la pezon kaj koston de la armaturo, reduktas la spacon por izolado kaj refreskado, kaj pligrandigas la fluksen kaj armaturreaktion.
La formo de slotoj: La slotoj povas esti malfermitaj aŭ fermitaj, depende de ĉu ili estas espostitaj al la aerospaco aŭ ne. Malfermitaj slotoj estas pli facila vincki kaj refreski, sed ili pligrandigas la malvolontecon kaj fluksen en la aerospaco. Fermitaj slotoj estas pli malfacile vincki kaj refreski, sed ili reduktas la malvolontecon kaj fluksen en la aerospaco.
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-kuro kaj malalta-voltaga maŝinoj, ĉar ĝi provizas plurajn paralelajn vojojn por kurofluo. Ondvinco estas taŭga por malalta kuro kaj alta voltaga maŝinoj, ĉar ĝi provizas serian konekton de spiraloj kaj aldono de la voltajoj.
La grando de la konduktoro: La konduktoro estas uzata por porti la kuro en la armaturvinco. La grando de la konduktoro dependas de la kurodenseco, kiu estas la rilato de kuro al tranĉa areo. Pli alta kurodenseco rezultas en pli alta kupra perdo kaj temperaturo-aŭstigo, sed pli malalta konduktorokosto kaj pezo. Pli malalta kurodenseco rezultas en pli malalta kupra perdo kaj temperaturo-aŭstigo, sed pli alta konduktorokosto kaj pezo.
La longo de la aerospaco: La aerospaco estas la distanco inter la statoro kaj rotorpolusoj. La longo de la aerospaco afektas la fluksdenson, malvolontecon, fluksen, kaj armaturreakcion en la maŝino. Pli mallonga aerospaco rezultas en pli alta fluksdenseco, pli mala malvolontecon, pli malalta fluksen, kaj pli alta armaturreakcio. Pli longa aerospaco rezultas en pli malalta fluksdenseco, pli alta malvolontecon, pli alta fluksen, kaj pli malalta armaturreakcio.
Dizajno de armaturo (daŭrigita)
Iuj el la metodoj uzitaj por dizajni la armaturon estas:
EMF-equacio: Tiu equacio rilatas la induktitan EMF en la armaturo al la fluks, rapido, kaj nombro de spiraloj de la vinco. Ĝi povas esti uzita por determini la bezonatajn dimensiojn kaj parametrojn de la armaturo por donita eligvoltago kaj potenco.
