Armatur: Definisi Fungsi dan Bahagian (Motor Elektrik & Janaan)
Apakah Armatur?
Armatur adalah komponen mesin elektrik (misalnya, motor atau penjana) yang membawa arus ulang alih (AC). Armatur menghantar AC walaupun pada mesin arus terus (DC) melalui komutator (yang secara berkala membalikkan arah arus) atau disebabkan oleh komutasi elektronik (contohnya, dalam motor DC tanpa sikat).
Armatur menyediakan perumahan dan sokongan kepada lilitan armatur, yang berinteraksi dengan medan magnet yang terbentuk di celah udara antara stator dan rotor. Stator boleh menjadi bahagian yang berputar (rotor) atau bahagian yang tetap (stator).
Istilah armatur diperkenalkan pada abad ke-19 sebagai istilah teknikal yang bermaksud "penjaga magnet".
Bagaimana Kerja Armatur dalam Motor Elektrik?
Motor elektrik menukar tenaga elektrik kepada tenaga mekanik dengan menggunakan prinsip induksi elektromagnetik. Apabila penghantar yang membawa arus diletakkan dalam medan magnet, ia mengalami daya mengikut peraturan tangan kiri Fleming.
Dalam motor elektrik, stator menghasilkan medan magnet berputar dengan menggunakan magnet kekal atau electromagnet. Armatur, yang biasanya merupakan rotor, membawa lilitan armatur yang disambungkan dengan komutator dan sikat. Komutator menukar arah arus dalam lilitan armatur ketika ia berputar supaya selalu sejajar dengan medan magnet.
Interaksi antara medan magnet dan lilitan armatur menghasilkan momen yang menyebabkan armatur berputar. Poros yang disambungkan dengan armatur mentransfer tenaga mekanik kepada peranti lain.
Bagaimana Kerja Armatur dalam Penjana Elektrik?
Penjana elektrik menukar tenaga mekanik kepada tenaga elektrik dengan menggunakan prinsip induksi elektromagnetik. Apabila penghantar bergerak dalam medan magnet, ia menginduksi gaya elektromotif (EMF) mengikut hukum Faraday.
Dalam penjana elektrik, armatur biasanya adalah rotor yang digerakkan oleh pemacu utama, seperti enjin diesel atau turbin. Armatur membawa lilitan armatur yang disambungkan dengan komutator dan sikat. Stator menghasilkan medan magnet yang tetap dengan menggunakan magnet kekal atau electromagnet.
Pergerakan relatif antara medan magnet dan lilitan armatur menginduksi EMF dalam lilitan armatur, yang mendorong arus elektrik melalui litar luar. Komutator menukar arah arus dalam lilitan armatur ketika ia berputar supayaia menghasilkan arus ulang alih (AC).
Bahagian-bahagian Armatur & Rajah
Armatur terdiri daripada empat bahagian utama: inti, lilitan, komutator, dan poros. Rajah armatur ditunjukkan di bawah.
Kehilangan Armatur
Armatur mesin elektrik terdedah kepada pelbagai jenis kehilangan yang mengurangkan kecekapan dan prestasinya. Jenis-jenis kehilangan armatur utama adalah:
Kehilangan tembaga: Ini adalah kehilangan kuasa disebabkan oleh rintangan lilitan armatur. Ia berkadar dengan kuasa dua arus armatur dan boleh dikurangkan dengan menggunakan wayar yang lebih tebal atau laluan paralel. Kehilangan tembaga boleh dikira dengan menggunakan formula:
di mana Pc adalah kehilangan tembaga, Ia adalah arus armatur, dan Ra adalah rintangan armatur rintangan.
Kehilangan arus eddy: Ini adalah kehilangan kuasa disebabkan oleh arus yang diinduksi dalam inti armatur. Arus ini disebabkan oleh perubahan fluks magnet fluks dan menghasilkan haba dan kehilangan magnet. Kehilangan arus eddy boleh dikurangkan dengan menggunakan bahan inti laminated atau menambah jarak udara. Kehilangan arus eddy boleh dikira dengan menggunakan formula:
di mana Pe adalah kehilangan arus eddy, ke adalah pemalar bergantung pada bahan inti dan bentuk, Bm adalah ketumpatan fluks maksimum, f adalah frekuensi pembalikan fluks, t adalah ketebalan setiap lapisan, dan V adalah isipadu inti.
Kehilangan histeresis: Ini adalah kehilangan kuasa disebabkan oleh magnetisasi dan demagnetisasi berulang kali inti armatur. Proses ini menyebabkan geseran dan haba dalam struktur molekul bahan inti. Kehilangan histeresis boleh dikurangkan dengan menggunakan bahan magnet lembut dengan koersiviti rendah dan permeabiliti tinggi. Kehilangan histeresis boleh dikira dengan menggunakan formula:
di mana Ph adalah kehilangan histeresis, kh adalah pemalar bergantung pada bahan inti, Bm adalah ketumpatan fluks maksimum, f adalah frekuensi pembalikan fluks, dan V adalah isipadu inti.
Jumlah kehilangan armatur boleh diperoleh dengan menambah ketiga-tiga kehilangan ini:
Kecekapan armatur boleh didefinisikan sebagai nisbah kuasa keluaran kepada kuasa input armatur:
di mana ηa adalah kecekapan armatur, Po adalah kuasa keluaran, dan Pi adalah kuasa input armatur.
Reka Bentuk Armatur
Reka bentuk armatur mempengaruhi prestasi dan kecekapan mesin elektrik. Beberapa faktor yang mempengaruhi reka bentuk armatur adalah:
Bilangan slot: Slot digunakan untuk menempatkan lilitan armatur dan memberikan sokongan mekanikal. Bilangan slot bergantung pada jenis lilitan, bilangan kutub, dan saiz mesin. Secara umum, lebih banyak slot menghasilkan peredaran fluks dan arus yang lebih baik, rintangan reaktans dan kehilangan yang lebih rendah, serta momen yang lebih licin. Namun, lebih banyak slot juga meningkatkan berat dan kos armatur, mengurangkan ruang untuk isolasi dan pendinginan, serta meningkatkan fluks kebocoran dan tindak balas armatur.
Bentuk slot: Slot boleh dibuka atau tertutup, bergantung pada sama ada mereka terdedah kepada celah udara atau tidak. Slot terbuka lebih mudah dililit dan didinginkan, tetapi meningkatkan keengganan dan fluks kebocoran di celah udara. Slot tertutup lebih sukar dililit dan didinginkan, tetapi mengurangkan keengganan dan fluks kebocoran di celah udara.
Jenis lilitan: Lilitan boleh dililit lap atau gelombang, bergantung pada cara koil disambungkan dengan segmen komutator. Lilitan lap suitable untuk mesin arus tinggi dan voltan rendah, kerana ia menyediakan pelbagai laluan paralel untuk aliran arus. Lilitan gelombang suitable untuk arus rendah dan voltan tinggi, kerana ia menyediakan sambungan siri koil dan menambah voltan.
Saiz penghantar: Penghantar digunakan untuk membawa arus dalam lilitan armatur. Saiz penghantar bergantung pada ketumpatan arus, yang adalah nisbah arus kepada luas keratan rentas. Ketumpatan arus yang lebih tinggi menghasilkan kehilangan tembaga dan kenaikan suhu yang lebih tinggi, tetapi kos dan berat penghantar yang lebih rendah. Ketumpatan arus yang lebih rendah menghasilkan kehilangan tembaga dan kenaikan suhu yang lebih rendah, tetapi kos dan berat penghantar yang lebih tinggi.
Panjang celah udara: Celah udara adalah jarak antara stator dan rotor kutub. Panjang celah udara mempengaruhi ketumpatan fluks, keengganan, fluks kebocoran, dan tindak balas armatur dalam mesin. Celah udara yang lebih kecil menghasilkan ketumpatan fluks yang lebih tinggi, keengganan yang lebih rendah, fluks kebocoran yang lebih rendah, dan tindak balas armatur yang lebih tinggi. Celah udara yang lebih besar menghasilkan ketumpatan fluks yang lebih rendah, keengganan yang lebih tinggi, fluks kebocoran yang lebih tinggi, dan tindak balas armatur yang lebih rendah.
Reka Bentuk Armatur (lanjutan)
Beberapa kaedah yang digunakan untuk merancang armatur adalah:
