Арматура (электрическая)
В электротехнике якорем , по называют обмотку (или совокупность обмоток) электрической машины которой течет переменный ток . [1] Обмотки якоря проводят переменный ток даже в машинах постоянного тока из-за действия коммутатора (который периодически меняет направление тока) или из-за электронной коммутации, как в бесщеточных двигателях постоянного тока . Якорь может находиться либо на роторе (вращающаяся часть), либо на статоре (неподвижная часть), в зависимости от типа электрической машины.
Обмотки якоря взаимодействуют с магнитным полем ( магнитным потоком ) в воздушном зазоре; Магнитное поле создается либо постоянными магнитами, либо электромагнитами, образованными проводящей катушкой.
Якорь должен проводить ток , поэтому он всегда представляет собой проводник или проводящую катушку, ориентированную нормально как к полю, так и к направлению движения, крутящего момента (вращающаяся машина) или силы (линейная машина). Роль арматуры двоякая. Первый заключается в проведении тока по полю, создавая тем самым крутящий момент на валу во вращающейся машине или силу в линейной машине. Вторая роль заключается в создании электродвижущей силы (ЭДС).
В якоре электродвижущая сила создается за счет относительного движения якоря и поля. Когда машина или двигатель используется в качестве двигателя, эта ЭДС противодействует току якоря, и якорь преобразует электрическую мощность в механическую в виде крутящего момента и передает ее через вал. Когда машина используется в качестве генератора, ЭДС якоря создает ток якоря, а движение вала преобразуется в электрическую энергию. В индукционном генераторе генерируемая мощность отбирается статором .
Гроулер . используется для проверки якоря на наличие коротких замыканий и обрывов, а также утечек на землю
Терминология
[ редактировать ]Слово «арматура» впервые было использовано в электрическом смысле, то есть «хранитель магнита» , в середине 19 века. [2]
Части генератора переменного тока или связанного с ним оборудования могут быть выражены либо в механических, либо в электрических терминах. Хотя эти два набора терминологии четко разделены, они часто используются взаимозаменяемо или в комбинациях, включающих один механический термин и один электрический термин. Это может вызвать путаницу при работе со сложными машинами, такими как бесщеточные генераторы переменного тока, или в разговоре с людьми, привыкшими работать с машинами различной конфигурации.
В большинстве генераторов магнит возбуждения вращается и является частью ротора , тогда как якорь неподвижен и является частью статора . [3] И двигатели, и генераторы могут быть построены либо со стационарным якорем и вращающимся полем, либо с вращающимся якорем и стационарным полем. Полюсный наконечник постоянного магнита или электромагнита и подвижная железная часть соленоида , особенно если последний действует как переключатель или реле , также могут называться якорями.
Реакция якоря в машине постоянного тока
[ редактировать ]В машине постоянного тока присутствуют два источника магнитных потоков; «поток якоря» и «поток основного поля». Влияние потока якоря на поток основного поля называется «реакцией якоря». Реакция якоря меняет распределение магнитного поля, что влияет на работу машины. Влияние потока якоря можно компенсировать добавлением компенсационной обмотки к основным полюсам или, в некоторых машинах, добавлением промежуточных магнитных полюсов, включенных в цепь якоря.
Реакция якоря важна для амплидинных вращающихся усилителей.
Падение реакции якоря – это влияние магнитного поля на распределение потока под основными полюсами генератора. [4]
Поскольку якорь намотан витками проволоки, в якоре создается магнитное поле всякий раз, когда в катушках течет ток. Это поле расположено под прямым углом к полю генератора и называется перекрестным намагничиванием якоря. Действие поля якоря заключается в искажении поля генератора и смещении нейтральной плоскости. Нейтральной плоскостью называется положение, в котором обмотки якоря движутся параллельно линиям магнитного потока, поэтому ось, лежащая в этой плоскости, называется магнитно-нейтральной осью (МНА). [5] Этот эффект известен как реакция якоря и пропорционален току, протекающему в обмотках якоря.
Геометрическая нейтральная ось (GNA) — это ось, делящая пополам угол между центральными линиями соседних полюсов. Магнитно-нейтральная ось (MNA) — это ось, проведенная перпендикулярно среднему направлению потока, проходящего через центр якоря. В проводниках якоря вдоль этой оси не возникает ЭДС, поскольку тогда они не прерывают магнитный поток. Когда в проводниках якоря нет тока, MNA совпадает с GNA.
Щетки генератора должны быть установлены в нейтральной плоскости; то есть они должны контактировать с сегментами коммутатора, подключенными к катушкам якоря, не имеющим ЭДС наведенной энергии. Если бы щетки соприкасались с сегментами коллектора за пределами нейтральной плоскости, они бы закоротили «живые» катушки, что привело бы к искрению и потере мощности.
Без реакции якоря магнитно-нейтральная ось (MNA) совпадала бы с геометрической нейтральной осью (GNA). Реакция якоря вызывает смещение нейтральной плоскости в направлении вращения, и если щетки находятся в нейтральной плоскости без нагрузки, то есть когда ток якоря не течет, они не будут находиться в нейтральной плоскости, когда ток якоря течет. . По этой причине желательно включить в конструкцию генератора корректирующую систему.
Это два основных метода преодоления эффекта реакции якоря. Первый метод заключается в смещении положения щеток так, чтобы они находились в нейтральной плоскости, когда генератор вырабатывает нормальный ток нагрузки. при другом методе в генераторе устанавливаются специальные полюса поля, называемые интерполями, для противодействия эффекту реакции якоря.
Метод установки щеток является удовлетворительным в установках, в которых генератор работает при достаточно постоянной нагрузке. Если нагрузка изменяется в заметной степени, нейтральная плоскость сместится пропорционально, и щетки не всегда будут находиться в правильном положении. Метод установки щеток является наиболее распространенным способом коррекции реакции якоря в небольших генераторах (производящих примерно 1000 Вт или меньше). Генераторы большего размера требуют использования интерполей.
Обмоточные цепи
[ редактировать ]Витки обмотки распределены по всей поверхности воздушного зазора, которым может быть ротор или статор машины. В обмотке «по кругу» между щеточными (или линейными) соединениями проходит столько путей тока, сколько полюсов в обмотке возбуждения. В «волновой» обмотке всего два пути, а количество последовательно соединенных витков равно половине числа полюсов. Итак, для данного номинала машины волновая обмотка больше подходит для больших токов и малых напряжений. [6]
Обмотки удерживаются в пазах ротора или якоря, закрытых магнитами статора. Точное распределение обмоток и выбор количества пазов на полюс поля сильно влияют на конструкцию машины и ее характеристики, влияя на такие факторы, как коммутация в машине постоянного тока или форма сигнала в машине переменного тока.
Намоточные материалы
[ редактировать ]Арматурная проводка изготавливается из меди или алюминия . Медная проводка якоря повышает электрическую эффективность благодаря более высокой электропроводности . Алюминиевая арматура легче и дешевле медной.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Стивен Д. Уманс, Электрические машины Фицджеральда и Кингсли - 7-е изд. , McGraw Hill, 2014, ISBN 978-0-07-338046-9 , стр. 190
- ^ «арматура» . Определение арматуры на английском языке из Оксфордского словаря . Архивировано из оригинала 4 марта 2013 года . Проверено 17 июля 2015 г.
- ^ «Базовые электрические генераторы переменного тока» (PDF) . Американское общество инженеров-энергетиков. Архивировано из оригинала (PDF) 3 марта 2016 г. Проверено 2 января 2016 г.
- ^ А. Ван Валкенбург (1993). Основное электричество . Томсон Делмар Обучение. ISBN 978-0-7906-1041-2 .
- ^ Реакция якоря в машинах постоянного тока , | electriceasy.com
- ^ Гордон Р. Слемон, Магнитоэлектрические устройства: преобразователи, трансформаторы и машины , Джон Вили и сыновья, 1966, без ISBN, стр. 248-249
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Пример схемы катушки якоря и данных, используемых для определения параметров катушки якоря
- Как проверить якорь двигателя на наличие поврежденных обмоток
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
