Арматура: Дефиниција, Функција и Делови (Електрична Мотор и Генератор)

Што е арматура?

Арматурата е компонент на електрична машина (нпр. мотор или генератор) кој носи алтернативна струја (AC). Арматурата проводи AC и во DC (Direct Current) машини преку комутатор (кој периодично превртува насоката на струјата) или поради електронска комутација (нпр. во безкичиштен DC мотор).

Арматурата овозможува сместување и поддршка за арматурското виткање, којо се интерактира со магнетното поле формирано во воздухниот прозорец помеѓу статорот и роторот. Статорот може да биде или ротирачка (ротор) или статичка (статор) дел.

Терминот арматура беше воведен во 19 век како технички термин што значи „сохранувач на магнет“.

Како функционира арматурата во електричен мотор?

Електричниот мотор конвертира електрична енергија во механична енергија користејќи принципот на електромагнетна индукција. Кога проводник кој носи струја е поставен во магнетно поле, тие испытува сила според правилото на Флеминг левата рака.

Во електричен мотор, статорот произведува ротирачко магнетно поле користејќи постоянни магнети или електромагнети. Арматурата, која обично е ротор, носи арматурско виткање којо е поврзано со комутатор и кичиња. Комутаторот превртува насоката на струјата во арматурското виткање додека тоа ротира така што секогаш е усогласено со магнетното поле.

Интеракцијата помеѓу магнетното поле и арматурското виткање генерира момент што предизвикува ротација на арматурата. Вратот поврзан со арматурата пренесува механичната моќ до други уреди.

Како функционира арматурата во електричен генератор?

Електричниот генератор конвертира механична енергија во електрична енергија користејќи принципот на електромагнетна индукција. Кога проводник се движи во магнетно поле, тој индуцира електродвигачка сила (EMF) според законот на Фарадеј.

Во електричен генератор, арматурата обично е ротор кој се движи од страна на главен привод, како дизелен агрегат или турбина. Арматурата носи арматурско виткање којо е поврзано со комутатор и кичиња. Статорот произведува статичко магнетно поле користејќи постоянни магнети или електромагнети.

Релативното движење помеѓу магнетното поле и арматурското виткање индуцира EMF во арматурското виткање, што доведува до електрична струја низ надворешната кола. Комутаторот превртува насоката на струјата во арматурското виткање додека тоа ротира така што производи алтернативна струја (AC).

Делови на арматурата & дијаграм

Арматурата се состои од четири главни делови: јадро, виткање, комутатор и врат. Дијаграм на арматура е прикажан подолу.

Губитоци на арматура

Арматурата на електрична машина е подложена на различни видови на губитоци кои ја намалуваат нејзината ефикасност и перформанса. Главните видови на губитоци на арматура се:

• Меден губиток: Овој е губиток на моќ поради отпорот на арматурско виткање. Тој е пропорционален на квадратот на арматурска струја и може да се намали со користење на поебедени жици или паралелни патишта. Медниот губиток може да се пресмета со формулата:

каде Pc е меден губиток, Ia е арматурска струја, а Ra е арматурско отпорство.

• Губиток на токови Еди: Овој е губиток на моќ поради индуцираните токови во јадрото на арматура. Овие токови се причинети од менливиот магнетен ток и произведуваат топлина и магнетни губитоци. Губитокот на токови Еди може да се намали со користење на ламинирани материјали за јадро или зголемување на воздухниот прозорец. Губитокот на токови Еди може да се пресмета со формулата:

каде Pe е губиток на токови Еди, ke е константа зависна од материјалот и формата на јадрото, Bm е максимална густина на магнетен ток, f е фреквенција на обратно менување на ток, t е дефинитивната длабочина на секоја ламина, а V е волуменот на јадрото.

• Губиток на хистерезис: Овој е губиток на моќ поради повторувачката магнетизација и демагнетизација на јадрото на арматура. Овој процес предизвикува трка и топлина во молекуларната структура на материјалот на јадрото. Губитокот на хистерезис може да се намали со користење на меки магнетни материјали со ниска коерцитивна сила и висока променливост. Губитокот на хистерезис може да се пресмета со формулата:

каде Ph е губиток на хистерезис, kh е константа зависна од материјалот на јадрото, Bm е максимална густина на магнетен ток, f е фреквенција на обратно менување на ток, а V е волуменот на јадрото.

Сумативниот губиток на арматура може да се добие со собирање на овие три губитоци:

Ефикасноста на арматура може да се дефинира како однос на излезната моќ на влезната моќ на арматура:

каде ηa е ефикасноста на арматура, Po е излезната моќ, а Pi е влезната моќ на арматура.

Дизајн на арматура

Дизајнот на арматура влијае на перформансата и ефикасноста на електричната машина. Некои од факторите кои влијаат на дизајнот на арматура се:

• Бројот на слоти: Слотите се користат за сместување на арматурско виткање и давање механичка поддршка. Бројот на слоти зависи од типот на виткање, бројот на полуси и големината на машината. Обично, повеќе слоти резултираат во подобро распределување на магнетен ток и струја, пониски реактивни губитоци и гладок момент. Меѓутоа, повеќе слоти исто така зголемуваат тежината и цената на арматура, намалуваат просторот за изолација и хлаѓање, и зголемуваат протечната струја и арматурска реакција.

• Формата на слоти: Слотите можат да бидат отворени или затворени, в зависност од тоа дали се изложени на воздухниот прозорец или не. Отворените слоти се лесни за виткање и хлаѓање, но зголемуваат противупоставувањето и протечната струја во воздухниот прозорец. Затворените слоти се тешки за виткање и хлаѓање, но намалуваат противупоставувањето и протечната струја во воздухниот прозорец.

• Типот на виткање: Виткањето може да биде лап виткање или валово виткање, в зависност од начинот на поврзување на катушките со сегментите на комутаторот. Лап виткањето е прифатливо за машини со висока струја и ниско напон, бидејќи овозможува многу паралелни патишта за текот на струјата. Валово виткањето е прифатливо за машини со ниска струја и високо напон, бидејќи овозможува серијско поврзување на катушките и додавање на напони