Armatura (elektryczna) - Armature (electrical)

Armatura DC miniaturowego silnika (lub generatora)
Częściowo skonstruowana zwora prądu stałego, pokazująca (niekompletne) uzwojenia

W elektrotechnice , armatura jest uzwojenie (lub zestaw uzwojeń) o maszyny elektrycznej , która niesie prądu przemiennego . Uzwojenia twornika przewodzą prąd przemienny nawet w maszynach prądu stałego, dzięki działaniu komutatora (który okresowo odwraca kierunek prądu) lub dzięki komutacji elektronicznej, jak w bezszczotkowych silnikach prądu stałego . Zwora może znajdować się na wirniku (część obrotowa) lub stojanie (część nieruchoma), w zależności od typu maszyny elektrycznej.

Uzwojenia twornika oddziałują z polem magnetycznym ( strumień magnetyczny ) w szczelinie powietrznej; pole magnetyczne jest generowane albo przez magnesy trwałe, albo przez elektromagnesy utworzone przez cewkę przewodzącą.

Twornik musi przewodzić prąd , więc jest to zawsze przewodnik lub cewka przewodząca, zorientowana prostopadle zarówno do pola, jak i do kierunku ruchu, momentu obrotowego (maszyna wirująca) lub siły (maszyna liniowa). Rola szkieletu jest dwojaka. Pierwszym z nich jest przenoszenie prądu przez pole, tworząc w ten sposób moment obrotowy wału w maszynie wirującej lub siłę w maszynie liniowej. Drugą rolą jest generowanie siły elektromotorycznej (EMF).

W zworce siła elektromotoryczna jest tworzona przez względny ruch zwory i pola. Kiedy maszyna lub silnik jest używany jako silnik, ten EMF przeciwstawia się prądowi twornika, a twornik przekształca energię elektryczną w moc mechaniczną w postaci momentu obrotowego i przekazuje ją przez wał. Gdy maszyna jest używana jako generator, EMF twornika napędza prąd twornika, a ruch wału jest przekształcany w energię elektryczną. W generatorze indukcyjnym generowana moc pobierana jest ze stojana .

Malkontent służy do sprawdzenia Armatura dla krótkich i otwartych obwodów i wycieków do gruntu.

Terminologia

Słowo armatura zostało po raz pierwszy użyte w znaczeniu elektrycznym, tj. uchwyt magnesu , w połowie XIX wieku.

Części alternatora lub powiązanego wyposażenia można wyrazić w terminach mechanicznych lub elektrycznych. Chociaż wyraźnie oddzielone te dwa zestawy terminologii są często używane zamiennie lub w kombinacjach, które zawierają jeden termin mechaniczny i jeden termin elektryczny. Może to powodować zamieszanie podczas pracy z maszynami złożonymi, takimi jak alternatory bezszczotkowe, lub w rozmowach między ludźmi, którzy są przyzwyczajeni do pracy z inaczej skonfigurowanymi maszynami.

W większości generatorów magnes polowy obraca się i jest częścią wirnika , podczas gdy twornik jest nieruchomy i jest częścią stojana . Zarówno silniki, jak i generatory mogą być budowane ze zworą stacjonarną i polem wirującym lub zworą obrotową i polem stacjonarnym. Nabiegunnik magnesu trwałego lub elektromagnesu oraz ruchoma, żelazna część elektromagnesu , zwłaszcza jeśli pełni on funkcję przełącznika lub przekaźnika , można również nazwać zworami.

Reakcja twornika w maszynie prądu stałego

W maszynie prądu stałego występują dwa źródła strumieni magnetycznych; „strumień twornika” i „strumień pola głównego”. Wpływ strumienia twornika na strumień pola głównego nazywany jest „reakcją twornika”. Reakcja twornika zmienia rozkład pola magnetycznego, co wpływa na pracę maszyny. Skutki strumienia twornika można skompensować przez dodanie uzwojenia kompensacyjnego do głównych biegunów lub w niektórych maszynach poprzez dodanie pośrednich biegunów magnetycznych, podłączonych w obwodzie twornika.

Reakcja twornika jest niezbędna we wzmacniaczach amplidynowych .

Spadek reakcji twornika to wpływ pola magnetycznego na rozkład strumienia pod głównymi biegunami generatora.

Ponieważ twornik jest nawinięty cewkami z drutu, pole magnetyczne powstaje w tworniku za każdym razem, gdy w cewkach płynie prąd. To pole jest pod kątem prostym do pola generatora i jest nazywane magnesowaniem krzyżowym twornika. Efektem pola twornika jest zniekształcenie pola generatora i przesunięcie płaszczyzny neutralnej. Płaszczyzna neutralna to pozycja, w której uzwojenia twornika poruszają się równolegle do linii strumienia magnetycznego, dlatego oś leżąca w tej płaszczyźnie nazywana jest magnetyczną osią neutralną (MNA). Efekt ten jest znany jako reakcja twornika i jest proporcjonalny do prądu płynącego w cewkach twornika.

Geometryczna oś neutralna (GNA) to oś, która przecina kąt między linią środkową sąsiednich biegunów. Magnetyczna oś neutralna (MNA) to oś narysowana prostopadle do średniego kierunku strumienia przechodzącego przez środek twornika. W przewodach twornika wzdłuż tej osi nie wytwarza się emf, ponieważ wtedy nie odcinają one strumienia. Gdy w przewodach twornika nie ma prądu, MNA pokrywa się z GNA.

Szczotki generatora muszą być ustawione w płaszczyźnie neutralnej; oznacza to, że muszą stykać się z segmentami komutatora, które są połączone z cewkami twornika, które nie mają indukowanego emf. Gdyby szczotki stykały się z segmentami komutatora poza płaszczyzną neutralną, zwierałyby „pod napięciem” cewki i powodowały wyładowania łukowe i utratę mocy.

Bez reakcji twornika, magnetyczna oś neutralna (MNA) pokrywałaby się z geometryczną osią neutralną (GNA). Reakcja twornika powoduje przesunięcie płaszczyzny neutralnej w kierunku obrotu, a jeśli szczotki znajdują się w płaszczyźnie neutralnej bez obciążenia, to znaczy gdy nie płynie prąd twornika, nie znajdą się w płaszczyźnie neutralnej, gdy płynie prąd twornika . Z tego powodu pożądane jest włączenie systemu naprawczego do konstrukcji generatora.

Są to dwie główne metody przezwyciężenia efektu reakcji twornika. Pierwsza metoda polega na zmianie położenia szczotek tak, aby znajdowały się w płaszczyźnie neutralnej, gdy generator wytwarza swój normalny prąd obciążenia. w drugiej metodzie w generatorze montuje się specjalne bieguny pola, zwane interpolami, aby przeciwdziałać efektowi reakcji twornika.

Metoda szczotek jest zadowalająca w instalacjach, w których generator pracuje pod dość stałym obciążeniem. Jeśli obciążenie zmienia się w wyraźnym stopniu, neutralna płaszczyzna przesunie się proporcjonalnie, a szczotki nie będą zawsze znajdować się we właściwej pozycji. Metoda ustawiania szczotek jest najczęstszą metodą korekcji reakcji twornika w małych generatorach (o mocy około 1000 W lub mniej). Większe generatory wymagają użycia interpolów.

Obwody uzwojenia

Cewki uzwojenia są rozmieszczone na całej powierzchni szczeliny powietrznej, którą może być wirnik lub stojan maszyny. W uzwojeniu „okrążeniowym” jest tyle ścieżek prądowych między połączeniami szczotek (lub linii), ile jest biegunów w uzwojeniu polowym. W uzwojeniu „falowym” są tylko dwie ścieżki, a liczba cewek połączonych szeregowo jest o połowę mniejsza niż liczba biegunów. Tak więc dla danej oceny maszyny uzwojenie falowe jest bardziej odpowiednie dla dużych prądów i niskich napięć.

Uzwojenia są utrzymywane w szczelinach w wirniku lub tworniku zakrytych magnesami stojana. Dokładny rozkład uzwojeń i dobór liczby żłobków na biegun pola ma duży wpływ na konstrukcję maszyny i jej wydajność, wpływając na takie czynniki jak komutacja w maszynie prądu stałego czy przebieg w maszynie prądu przemiennego.

Schemat uzwojenia maszyny prądu stałego z komutatorem, przedstawiający uzwojenie falowe - pokazane tak, jakby powierzchnia twornika była spłaszczona.

Materiały nawojowe

Okablowanie twornika wykonane jest z miedzi lub aluminium . Okablowanie armatury miedzianej zwiększa wydajność elektryczną dzięki wyższej przewodności elektrycznej . Okablowanie z armaturą aluminiową jest lżejsze i tańsze niż miedź.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki