Кіріспе

Электр машинасының қуат өндіретін бөлігі – электр техникасында арматура.

Электр техникасында арматура – электр машинасының ауыспалы токты өткізетін орауы (немесе ораулар жиынтығы). Арматура орамдары коммутатордың әрекеті (тоқтың бағытын мерзімді түрде өзгерту арқылы) немесе электрондық коммутация (мысалы, щеткасыз DC қозғалтқыштарда) нәтижесінде тіпті DC машиналарда да АЖ өткізеді. Арматура электр машинасының түріне байланысты роторда (айналмалы бөлік) немесе статорда (тұрақты бөлік) орналасуы мүмкін. Арматура орамдары ауа саңылауындағы магнит өрісімен (магниттік ағынмен) өзара әрекеттеседі; магнит өрісі тұрақты магниттермен немесе өткізгіш катушкадан құралған электромагниттермен жасалады. Арматура ток өткізгіш болуы керек, сондықтан ол әрқашан өткізгіш немесе өткізгіш орам болып табылады, және әдетте өріске және қозғалыс бағытына (айналу моменті – айналмалы машина, күш – сызықтық машина) перпендикуляр орналасады. Арматураның екі маңызды қызметі бар. Біріншісі – токты өріс арқылы өткізу, осылайша айналмалы машинада валдың айналу моментін немесе сызықтық машинада күшті құру. Екінші қызметі – электродвигутельді күш (ЭМҚ) жасау. Арматурада ЭМҚ арматура мен өрістің салыстырмалы қозғалысынан пайда болады. Машина немесе мотор қозғалтқыш ретінде қолданылғанда, бұл ЭМҚ арматура тогына қарсы әрекет етеді, ал арматура электр қуатын механикалық қуатқа (айналу моменті түрінде) түрлендіріп, вал арқылы жібереді. Машина генератор ретінде қолданылғанда, арматура ЭМҚ арматура тогын қозғайды, ал валдың қозғалысы электр қуатына айналады. Индукциялық генераторда өндірілген қуат статордан алынады. Арматурадағы қысқа тұйықталулар, ашық тізбектер және жерге ағып кетулерді тексеру үшін гровер қолданылады.

Терминология

Арматура сөзі алғаш рет электр мағынасында, яғни магнитті ұстап тұратын құрылғы ретінде 19 ғасырдың ортасында қолданылған. Альтернатордың немесе оған қатысты жабдықтың бөліктерін механикалық немесе электрлік терминдермен сипаттауға болады. Бұл екі терминология жиынтығы бір-бірінен ерекшеленсе де, олар көбінесе бірін-бірі алмастырып немесе бір механикалық және бір электрлік терминнен тұратын комбинацияларда қолданылады. Бұл, мысалы, қылшықтанбаған генераторлар сияқты күрделі машиналармен жұмыс істегенде немесе әртүрлі конструкциядағы машиналармен жұмыс істеуге үйренген адамдар арасында шатасуға себеп болуы мүмкін. Көптеген генераторларда өріс магниттері айналады және ротордың бөлігі болып табылады, ал арматура тұрақты болып, статордың бөлігі болып табылады. Моторлар мен генераторлар тұрақты арматурасы және айналмалы өрісімен немесе айналмалы арматурасы және тұрақты өрісімен құрастырылуы мүмкін. Тұрақты магниттің немесе электромагниттің полюстік бөлігі, сондай-ақ соленоидтың жылжымалы темір бөлігі, әсіресе ол коммутатор немесе реле ретінде жұмыс істесе, арматура деп те аталуы мүмкін.

Ағымдағы ток машинасындағы арматура реакциясы

DC машинада магниттік ағымның екі көзі бар: «жабдық ағымы» және «негізгі өріс ағымы». Арматура ағымының негізгі өріс ағымына тигізетін әсері «арматуралық реакция» деп аталады. Арматуралық реакция магниттік өрістің таралуын өзгертеді, бұл машинаның жұмысына әсер етеді. Арматура ағымының әсерін негізгі полюстерге компенсациялық орау қосу арқылы немесе кейбір машиналарда арматура тізбегіне қосылған аралық магниттік полюстерді қосу арқылы тоқтатуға болады. Арматуралық реакция амплидиндік айналмалы күшейткіштерде маңызды рөл атқарады. Арматуралық реакцияның құлдырауы – генератордың негізгі полюстері астындағы ағым таралуына магниттік өрістің тигізетін әсері. Арматура сым орамаларымен оралғандықтан, ток өткен кезде арматурада магниттік өріс пайда болады. Бұл өріс генератор өрісіне перпендикуляр орналасқан және арматураның көлденең магниттелуі деп аталады. Арматура өрісінің әсері генератор өрісін бұрмалап, бейтарап жазықтықты ығыстырады. Бейтарап жазықтық – арматура орамалары магниттік ағын сызықтарына параллель қозғалатын орын, сондықтан осы жазықтықта жатқан ось магниттік бейтарап ось (МБО) деп аталады. Бұл құбылыс арматуралық реакция деп аталады және арматура орамаларындағы токқа пропорционал. Геометриялық бейтарап ось (ГБО) – жақын орналасқан полюстердің орта сызықтары арасындағы бұрышты екіге бөлетін ось. Магниттік бейтарап ось (МБО) – арматураның ортасынан өтетін ағынның орташа бағытына перпендикуляр жүргізілген ось. Бұл ось бойында арматура өткізгіштерінде ЭҚК туындамайды, себебі олар ағынды кесіп өтпейді. Арматура өткізгіштерінде ток болмағанда МБО, ГБО-мен сәйкес келеді. Генератордың щеткалары бейтарап жазықтықта орнатылуы керек, яғни олар ЭҚК тудырмайтын арматура орамаларына қосылған коммутатор сегменттеріне жанасуы тиіс. Егер щеткалар бейтарап жазықтықтан тыс коммутатор сегменттеріне жанасса, «тірі» катушкаларды қысқа тұйықтап, доға пайда болып, қуат жоғалтуы мүмкін. Арматуралық реакция болмаса, магниттік бейтарап ось (МБО) геометриялық бейтарап осьпен (ГБО) сәйкес келер еді. Арматуралық реакция бейтарап жазықтықты айналу бағытында ығыстырады, сондықтан егер щеткалар жүктемесіз жағдайда бейтарап жазықтықта болса, яғни арматура тогы ақпағанда, арматура тогы аққанда олар бейтарап жазықтықта болмайды. Осы себепті генератордың конструкциясында түзету жүйесін енгізу қажет. Арматуралық реакцияның әсерін жеңудің екі негізгі тәсілі бар. Бірінші тәсіл – генератор қалыпты жүктемелік токтың шығаруын қамтамасыз ететін кезде щеткалардың орнын бейтарап жазықтықта орналастыру. Екінші тәсілде генераторға арматуралық реакцияның әсеріне қарсы тұру үшін арнайы өріс полюстері, интерполюстер орнатылады. Щетка орнату әдісі генератор тұрақты жүктемемен жұмыс істейтін жағдайларда қанағаттанарлық. Егер жүктеме айтарлықтай өзгерсе, бейтарап жазықтық пропорционалды түрде ығысады және щеткалар әрдайым дұрыс орналаспайды. Щетка орнату әдісі – шағын генераторларда (шамамен 1000 Вт немесе одан аз қуат беретін) арматуралық реакцияны түзетудің ең көп таралған тәсілі. Үлкен генераторларға интерполюстерді пайдалану қажет.

Бұрау схемалары

Орау орамдары ауа аралығының бүкіл бетінде таратылады, ол машинаның роторы немесе статоры болуы мүмкін. "Қосымша" орамда, өріс орамасындағы полюстер санына тең ток жолдары шүберек (немесе желілік) қосылымдар арасында болады. "Тұбырлы" орамда тек екі жол ғана болады, ал тізбектелген орамдар саны полюстер санының жартысына тең. Сондықтан, берілген машина қуаты үшін, тұбырлы орам үлкен ток пен төмен кернеу үшін жақсырақ қолданылады. Ораулар ротордың немесе статор магниттерімен жабылған арматурадағы ойықтарда бекітіледі. Ораулардың нақты таралуы және өріс полюсіне шаққандағы ойықтар санын таңдау машинаның конструкциясына және оның жұмысына үлкен әсер етеді, мысалы, тұрақты ток машинасының коммутациясына немесе айнымалы ток машинасының толқын пішініне.

Орау материалдары

Арматураның сымдары мыстан немесе алюминийден жасалады. Мыс арматура сымдары жоғары электр өткізгіштігінің арқасында электр тиімділігін жақсартады. Алюминий арматура сымдары мысқа қарағанда жеңіл және төмен бағалы.