아머처: 정의, 기능 및 부품 (전동기 및 발전기)
암추어란?
암추어는 전기 기계(즉, 모터 또는 발전기)의 구성 요소로, 교류 전류(AC)를 운반합니다. DC(직류) 기계에서도 암추어는 콜렉터(주기적으로 전류 방향을 역전시키는 장치)를 통해 또는 브러시리스 DC 모터와 같은 전자적 콤뮤테이션으로 인해 AC를 운반합니다.
암추어는 스태터와 로터 사이의 에어 갭에서 형성된 자기장과 상호 작용하는 암추어 와인딩을 위한 하우징 및 지지를 제공합니다. 스태터는 회전 부분(로터) 또는 고정 부분(스태터)일 수 있습니다.
암추어라는 용어는 19세기에 "자석의 보관자"라는 기술 용어로 도입되었습니다.
전동기에서 암추어는 어떻게 작동합니까?
전동기는 전자기 유도 원리를 사용하여 전기 에너지를 기계 에너지로 변환합니다. 전류가 흐르는 도체가 자기장에 배치되면 플레밍의 왼손 법칙에 따라 힘을 경험합니다.
전동기에서는 스태터가 영구 자석이나 전자석을 사용하여 회전 자기장을 생성합니다. 암추어는 일반적으로 로터이며, 콜렉터와 브러시에 연결된 암추어 와인딩을 운반합니다. 콜렉터는 암추어 와인딩이 회전할 때마다 전류 방향을 전환하여 항상 자기장과 일치하도록 합니다.
자기장과 암추어 와인딩 간의 상호 작용은 암추어를 회전시키는 토크를 생성합니다. 암추어에 부착된 샤프트는 기계력을 다른 장치로 전달합니다.
발전기에서 암추어는 어떻게 작동합니까?
발전기는 전자기 유도 원리를 사용하여 기계 에너지를 전기 에너지로 변환합니다. 도체가 자기장에서 움직일 때 패러데이의 법칙에 따라 전동력(EMF)이 유도됩니다.
발전기에서는 암추어는 일반적으로 디젤 엔진이나 터빈과 같은 주 프라임 무버에 의해 구동되는 로터입니다. 암추어는 콜렉터와 브러시에 연결된 암추어 와인딩을 운반합니다. 스태터는 영구 자석이나 전자석을 사용하여 정지 자기장을 생성합니다.
자기장과 암추어 와인딩 간의 상대적인 움직임은 암추어 와인딩에 EMF를 유도하며, 이를 통해 외부 회로를 통해 전류가 흐릅니다. 콜렉터는 암추어 와인딩이 회전할 때마다 전류 방향을 전환하여교류 전류(AC)를 생성합니다.
암추어 부품 및 다이어그램
암추어는 코어, 와인딩, 콜렉터, 샤프트의 4개 주요 부품으로 구성됩니다. 아래에는 암추어의 다이어그램이 표시되어 있습니다.
암추어 손실
전기 기계의 암추어는 효율과 성능을 저하시키는 다양한 종류의 손실에 노출됩니다. 주요 암추어 손실은 다음과 같습니다:
구리 손실: 이는 암추어 와인딩의 저항으로 인한 전력 손실입니다. 암추어 전류의 제곱에 비례하며, 더 두꺼운 선이나 병렬 경로를 사용하여 줄일 수 있습니다. 구리 손실은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다:
여기서 Pc는 구리 손실, Ia는 암추어 전류, Ra는 암추어 저항입니다.
에디 전류 손실: 이는 암추어 코어에서 유도된 전류로 인한 전력 손실입니다. 이러한 전류는 변화하는 자기 플럭스로 인해 발생하며 열과 자기 손실을 생성합니다. 에디 전류 손실은 라미네이트 코어 재료를 사용하거나 에어 갭을 늘림으로써 줄일 수 있습니다. 에디 전류 손실은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다:
여기서 Pe는 에디 전류 손실, ke는 코어 재료와 형태에 따라 달라지는 상수, Bm은 최대 플럭스 밀도, f는 플럭스 반전 주파수, t는 각 라미네이션의 두께, V는 코어의 부피입니다.
히스테리시스 손실: 이는 암추어 코어의 반복적인 자화와 탈자화로 인한 전력 손실입니다. 이 과정은 코어 재료의 분자 구조에서 마찰과 열을 생성합니다. 히스테리시스 손실은 낮은 강제 자화와 높은 투자율을 가진 연자재를 사용하여 줄일 수 있습니다. 히스테리시스 손실은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다:
여기서 Ph는 히스테리시스 손실, kh는 코어 재료에 따라 달라지는 상수, Bm은 최대 플럭스 밀도, f는 플럭스 반전 주파수, V는 코어의 부피입니다.
총 암추어 손실은 이 세 가지 손실을 합하여 얻을 수 있습니다:
암추어 효율은 암추어의 출력 전력과 입력 전력의 비율로 정의할 수 있습니다:
여기서 ηa는 암추어 효율, Po는 출력 전력, Pi는 암추어의 입력 전력입니다.
암추어 설계
암추어의 설계는 전기 기계의 성능과 효율에 영향을 미칩니다. 암추어 설계에 영향을 미치는 몇 가지 요인은 다음과 같습니다:
슬롯 수: 슬롯은 암추어 와인딩을 수용하고 기계적 지지를 제공하기 위해 사용됩니다. 슬롯 수는 와인딩 유형, 극 수, 기계 크기에 따라 달라집니다. 일반적으로 더 많은 슬롯은 플럭스와 전류의 분포가 좋아지고, 역률과 손실이 감소하며, 토크가 부드럽습니다. 그러나 더 많은 슬롯은 암추어의 무게와 비용을 증가시키고, 절연과 냉각을 위한 공간을 줄이며, 누설 플럭스와 암추어 반응을 증가시킵니다.
슬롯의 모양: 슬롯은 에어 갭에 노출되는지 여부에 따라 열려있거나 닫혀 있을 수 있습니다. 열린 슬롯은 와인딩과 냉각이 쉽지만, 에어 갭의 자기 저항과 누설 플럭스를 증가시킵니다. 닫힌 슬롯은 와인딩과 냉각이 어렵지만, 에어 갭의 자기 저항과 누설 플럭스를 줄입니다.
와인딩 유형: 와인딩은 콜렉터 세그먼트에 코일이 연결되는 방식에 따라 랩 와인딩 또는 웨이브 와인딩일 수 있습니다. 랩 와인딩은 고전류, 저전압 기계에 적합하며, 전류 흐름을 위한 여러 병렬 경로를 제공합니다. 웨이브 와인딩은 저전류, 고전압 기계에 적합하며, 코일의 직렬 연결을 제공하고 전압을 추가합니다.
전도체의 크기: 전도체는 암추어 와인딩에서 전류를 운반하는 데 사용됩니다. 전도체의 크기는 전류 밀도, 즉 단면적 당 전류의 비율에 따라 달라집니다. 높은 전류 밀도는 높은 구리 손실과 온도 상승을 초래하지만, 낮은 전도체 비용과 무게를 가져옵니다. 낮은 전류 밀도는 낮은 구리 손실과 온도 상승을 가져오지만, 높은 전도체 비용과 무게를 초래합니다.
에어 갭의 길이: 에어 갭은 스태터와 로터의 극 사이의 거리입니다. 에어 갭의 길이는 기계의 플럭스 밀도, 자기 저항, 누설 플럭스, 암추어 반응에 영향을 미칩니다. 작은 에어 갭은 높은 플럭스 밀도, 낮은 자기 저항, 낮은 누설 플럭스, 높은 암추어 반응을 가져옵니다. 큰 에어 갭은 낮은 플럭스 밀도, 높은 자기 저항, 높은 누설 플럭스, 낮은 암추어 반응을 가져옵니다.
암추어 설계 (계속)
암추어를 설계하는 몇 가지 방법은 다음과 같습니다:
