Armatur: Skýring, virka og hluti (Rafmótur & Raforka)

Hva er armátúr?

Armátúr er aðalhlutur í rafmagnsverki (það er, vél eða orkugjafi) sem bærir umframveggja straum (AC). Armátúrinn gefur AC jafnvel í DC (Direct Current) vélum með hjálp við skiptara (sem reglulega snýr á stefnu straumsins) eða vegna rafmagns skiptingar (t.d. í børstalausum DC vél).

Armátúrinn veitir hús og stuðning fyrir armátúrvarpingu, sem hefur áhrif á magnföldið sem myndast í loftgapi milli statorins og rotorins. Statorinn getur verið hvorki snúinn hlutur (rotor) eða öruggur hlutur (stator).

Orðið armátúr var innleiðið á 19. öld sem teknilegt orð sem merkir „vörður af magni“.

Hvernig virkar armátúr í rafmagnsvéli?

Rafmagnsvéli breytir rafmagnsorku í mögnunarefni með notkun árekstrametunar. Þegar straumleysi sem bærir straum er settur í magnföldi, þá upplifið hann árekst samkvæmt Fleming's vinstri handarreglu.

Í rafmagnsvéli myndar stator snúandi magnföldi með notkun fastmagna eða rafmagnsmagna. Armátúrinn, sem er venjulega rotor, bærir armátúrvarpingu sem er tengdur við skiptara og brústar. Skiptarinn snýr á stefnu straumsins í armátúrvarpingu sem hann snýr svo hún alltaf sé samskiptaleg við magnföldið.

Samskiptin milli magnföldisins og armátúrvarpingarinnar mynda dreif á armátúrinum sem orsakar hann til að snúa. Axlan sem er tengd armátúrnum fer mótorfarin yfir í aðra tæki.

Hvernig virkar armátúr í rafmagnsgjafi?

Rafmagnsgjafi breytir mögnunarefni í rafmagnsorku með notkun árekstrametunar. Þegar leysillinn fær sig í magnföldi, þá framleiðir hann rafspenna (EMF) samkvæmt Faraday's lögum.

Í rafmagnsgjafi er armátúrinn venjulega rotorinn sem er dreginn af aðalvél, eins og dieselmotor eða tómar. Armátúrinn bærir armátúrvarpingu sem er tengdur við skiptara og brústar. Statorinn myndar öruggt magnföldi með notkun fastmagna eða rafmagnsmagna.

Samskiptin milli magnföldisins og armátúrvarpingarinnar framleiða EMF í armátúrvarpingunni, sem drar rafstraum yfir ytri spor. Skiptarinn snýr á stefnu straumsins í armátúrvarpingu sem hann snýrsvo hún framleiði umframveggja straum (AC).

Armátúrhlutir & Mynd

Armátúrinn samanstendur af fjórum aðalhlutum: kjarni, varping, skiptari og axla. Mynd af armátúri er sýnd hér fyrir neðan.

Armátúrtap

Armátúrinn í rafmagnsverki er dómur að ýmsum gerðum tapa sem minnka hans gildi og afköst. Aðalgerðir armátúrtapa eru:

• Kopartap: Þetta er orka tap sem kemur frá mótstaða armátúrvarpingarinnar. Hann er samhverfa af armátúrstraumi og má minnka með því að nota þykkari snöru eða samsíða leiðir. Kopartapinn má reikna með formúlunni:

þar sem Pc er kopartap, Ia er armátúrstraumur, og Ra er armátúrmótstaða.

• Induktar straumtap: Þetta er orka tap sem kemur frá induktu straumi í kjarnann á armátúrnum. Þessir straumar eru valdir af breytingu á magnflæði og framleiða hita og magnorku. Induktar straumtapinn má minnka með því að nota lamínade kjarnamaterial eða auka loftgapið. Induktar straumtapinn má reikna með formúlunni:

þar sem Pe er induktar straumtap, ke er fasti sem fer eftir kjarnamateriali og formi, Bm er hámarks flæðistíðni, f er frekvens flæðisbreytingar, t er þykkt hverrar lamínas, og V er rúmmál kjarnans.

• Hysteresistap: Þetta er orka tap sem kemur frá endurtekinni magnsetningu og demagnetizing kjarnans á armátúrnum. Þessi ferli valdi gnúfræði og hita í molekylstruktúrunni kjarnamaterialsins. Hysteresistapinn má minnka með því að nota mjúkan magnlega material með lágu coercivity og háa permeability. Hysteresistapinn má reikna með formúlunni:

þar sem Ph er hysteresistap, kh er fasti sem fer eftir kjarnamateriali, Bm er hámarks flæðistíðni, f er frekvens flæðisbreytingar, og V er rúmmál kjarnans.

Heildararmátúrtapinn má fá með því að leggja saman þessa trí tapa:

Armátúrarnar afköst má skilgreina sem hlutfall úttakarorkunnar og inntakarorkunnar á armátúrnum:

þar sem ηa er armátúrarnar afköst, Po er úttakarorka, og Pi er inntakarorka á armátúrnum.

Armátúrhönnun

Hönnun armátúrarsins hefur áhrif á afköst og afköst rafmagnsverksins. Sumir af þeim aðstæðum sem hafa áhrif á hönnun armátúrarsins eru:

• Fjöldi sleffa: Sleffurnar eru notaðar til að geyma armátúrvarpingu og veita mekanískan stuðning. Fjöldi sleffa fer eftir tegund varpingar, fjölda pólanna og stærðar verkans. Almennt, fleiri sleffur hafa betri dreifingu flæðis og straums, lægra reactance og tapa, og ljúffengra dreifa. En fleiri sleffur auka einnig þyngd og kostnað armátúr, minnka pláss fyrir skydd og külun, og auka lekningsflæði og armátúrarreynslu.

• Form sleffa: Sleffurnar geta verið opnar eða lokuð, eftir því hvort þær eru óvarðar við loftgapið eða ekki. Opnar sleffur eru auðveldari að varpa og kyla, en þær auka móttöku og lekningsflæði í loftgapinu. Lokuð sleffur eru erfleikari að varpa og kyla, en þær minnka móttöku og lekningsflæði í loftgapinu.

• Tegund varpingar: Varpingin getur verið lap wound eða wave wound, eftir því hvernig spennur eru tengdar við skiptarasnekkjur. Lap winding er viðeigandi fyrir hástrauma og lágvoltager verk, þar sem það veitir margar samsíða leiðir fyrir straumferð. Wave winding er viðeigandi fyrir lágstrauma og hávoltager verk, þar sem það veitir raða tengingu spennna og bætir við spennur.

• Stærð leiddar: Leidin er notuð til að bera straum í armátúrvarpingu. Stærð leiddarinnar fer eftir straumþéttleika, sem er hlutfallið milli straums og tvíþveru. Hærri straumþéttleiki valdi hærra kopartap og hitastigi, en lægri leidarkostnað og þyngd. Lægri straumþéttleiki valdi lægri kopartap og hitastigi, en hærra leidarkostnað og þyngd.

• Lengd loftgapis: Loftgapið er fjarlægð milli stator og rotor pólanna. Lengd loftgapis hafa áhrif á flæðistíðni, móttöku, lekningsflæði og armátúrarreynslu í verk. Minni loftgapi valdi hærra flæðistíðni, lægri móttöku, lægri lekningsflæði og hærra armátúrarreynslu. Stærra loftgapi valdi lægri flæðistíðni, hærra móttöku, hærra le