تاریخچه آرمیچر
در قرن نوزدهم ، کلمه آرمیچر به‌عنوان‌جنبه‌های فنی معرفی شد و معنی آن “نگهدارنده آهنربا”است.
۱- آرمیچر چیست؟
آرمیچر به‌عنوان جزئی از ماشین الکتریکی ( موتور یا ژنراتور) تعریف‌شده که جریان متناوب (AC) را حمل‌می‌کند.
آرمیچر حتی در ماشین های DC (جریان مستقیم) از طریق کموتاتور (که به طور دوره ای جهت جریان را معکوس‌می‌کند) و یا به دلیل جابجایی الکترونیکی ، هدایت ACمی‌کند (به عنوان‌مثال در موتور DC بدون جاروبک).
در ماشین‌های الکتریکی ، میدان مغناطیسی توسط یک آهنربا یا مغناطیس الکتریکی دائمی تولید‌میشود.
کویل با میدان مغناطیسی تشکیل‌شده در شکاف هوایی در تعامل‌است. استاتور می‌تواند یک قسمت چرخان (روتور) یا یک قسمت ثابت (استاتور) باشد.
۲- آرمیچر چگونه کار می‌کند؟
از آرمیچر در موتور‌الکتریکی یا ژنراتور استفاده میشود. آرمیچر برای ارتباط بین دو شار مغناطیسی استفادهمیشود. هنگامی که از آرمیچر در موتور‌الکتریکی استفادهمیشود ، به دلیل حرکت نسبی بین شار تولید شده‌توسط سیم‌پیچ میدان و شار تولید شده‌توسط سیم‌پیچ آرمیچر ، EMF ایجاد‌میشود.
این EMF با جریان آرمیچر و گشتاور تولید‌شده در روتور مخالفت خواهد کرد. و از این رو ، نیروی الکتریکی به توان مکانیکی تبدیلمیشود. گشتاور تولید‌شده در روتور برای چرخش سایر دستگاهها از طریق شفت منتقل‌می‌شود.
هنگامی که از آرمیچر در ژنراتور الکتریکی استفادهمیشود ، در بیشتر موارد آرمیچر به عنوان روتور استفادهمیشود. و این آرمیچر با کمک موتور دیزلی یا موتور محرک به صورت مکانیکی هدایت می شد. سیم‌پیچ میدان برای تولید یک میدان مغناطیسی آماده‌می‌شود. آرمیچر EMF جریان آرمیچر را هدایت‌می‌کند و از این رو ، قدرت مکانیکی شفت به برق تبدیلمیشود.
۳- قطعات و نمودار آرمیچر
آرمیچر از یک هسته ، سیم‌پیچ ، کموتاتور و شفت تشکیل‌شده‌است.
قطعات آرمیچر :
هسته آرمیچر
هسته آرمیچر به جای یک تکه از صفحات نازک ورقه ای چند لایه تشکیل‌شده‌است. ضخامت ورقه ورقه ها به فرکانس منبع بستگی دارد. ضخامت آن تقریباً ۰.۵ میلی متر‌است. از فولاد سیلیکون چند لایه برای هسته آرمیچر استفاده‌میشود‌تا جریان گردابی و تلفات هیسترزیس را کاهش دهد.
به‌طور کلی ، هسته آرمیچر یک شکل استوانه ای توخالی‌‍است. و شافت در داخل هسته آرمیچر قرار می‌گیرد. هسته از تعدادی بخش تشکیل‌شده‌است. سیم‌پیچ آرمیچر در شکاف‌های موجود در سطح خارجی هسته آرمیچر قرار می‌گیرد. شکاف‌ها در هسته آرمیچر برای جلوگیری از قفل شدن مغناطیسی و چرخش یکنواخت را ایجاد‌می‌کند.
سیم‌پیچ آرمیچر
سیم‌پیچ آرمیچر به شکاف‌های هسته آرمیچر وارد‌می‌شود. کویل عایق بندی‌شده‌است تا از تماس مستقیم سیم‌پیچ با هسته جلوگیری شود. به طور کلی، سیم‌پیچ از مس ساخته‌شده‌است. اما در بعضی موارد از آلومینیوم ساخته شده است تا هزینه دستگاه را کاهش دهد. با توجه به طراحی سیم‌پیچ آرمیچر، می‌تواند سیم‌پیچ دامان یا سیم‌پیچ موجی‌باشد.
در یک آرایش سیم‌پیچ، تعداد مسیرهای جریان برابر با تعداد قطب ها و جاروبک‌ها‌است. در این نوع سیم‌پیچ، انتهای یک سیم‌پیچ به قطعه کموتاتور و انتهای سیم‌پیچ بعدی در همان قطب و کموتاتور متصل‌می‌شود. تعداد مسیرهای جریان در یک آرایش سیم‌پیچ موج، فقط دو مسیر‌است. در این نوع سیم‌پیچ ، هر دو انتهای هر سیم‌پیچ با فاصله میان قطب‌ها به قطعه کموتاتور متصل می‌شوند. این امر باعث اتصال سری سیم‌پیچ‌ها و اضافه شدن ولتاژ در سیم‌پیچ دربین جاروبک‌ها میشود.
شفت
از شافت دستگاه برای انتقال انرژی مکانیکی‌استفاده میشود. این یک میله سفت‌است که بین دو یاتاقان نصب‌شده‌است. طول ، سرعت و نقاط تحمل تصمیم گرفته‌شده‌است تا تحریفات هارمونیک را به حداقل جاروبکاند. ضخامت شافت برای انتقال گشتاور مورد نیاز دستگاه به‌اندازه کافی انتخاب‌شده‌است. و باید به‌اندازه کافی سفت‌باشد تا بتواند نیروهای خارج از تعادل را کنترل کند.
کموتاتور
کموتاتور از میله های مسی تشکیل‌شده‌است ، هر میله با کمک مواد عایق مانند میکا یا پلاستیک از یکدیگر جدا‌می‌شود. به شافت فشار داده‌می‌شود و سیم‌های هر سیم‌پیچ از شکاف‌ها خارج می‌شوند و به میله های کموتاتور متصل می‌شوند. هنگامی که کموتاتور بر روی شافت فشار داده‌می‌شود ، می‌باید دقیقاً با شکاف تراز شود. آرمیچر باید‌با جابجایی دقیق زاویه‌ای از میله کموتاتور قرار گیرد تا برای مدار مغناطیسی کارا‌باشد.
۴- چه چیزی باعث میشود آرمیچر در یک موتور‌الکتریکی بچرخد؟
از موتورهای الکتریکی برای تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی استفادهمیشود. به طور کلی ، آرمیچر بخشی چرخشی از یک ماشین‌است. هادی حامل جریان هنگامی که در میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد و جهت آن توسط قانون سمت چپ فلمینگ داده میشود ، نیرویی را تجربه‌می‌کند. وقتی منبع تغذیه به استاتور داده‌می‌شود ، میدان مغناطیسی چرخان در موتور القا‌میشود. این میدان مغناطیسی دوار نیرویی را به آرمیچر (روتور) وارد‌می‌کند و آرمیچر می‌چرخد. گاهی اوقات از این به‌عنوان واکنش آرمیچر یک موتور سنکرون یادمیشود.
علائم خرابی آرمیچر
مشکلاتی که در ادامه مطرح می شود، عمده ترین علائم یک آرمیچر خراب هستند:
کموتاتور فرسوده
رایج ترین عیب در آرمیچرها وجود کموتاتور فرسوده است که بر اثر اصطکاک براش های کربنی بر سطح کموتاتور رخ می دهد. در اغلب موارد برخورد و اصطکاک براش های کربنی با سطح کموتاتور باعث ایجاد خوردگی در سطح کموتاتور می شود. همچنین این اتفاقات به تدریج بر روی وضعیت براش ها نیز تاثیر گذاشته و باعث فرسودگی سریع آن ها نیز می شود.
آرمیچر سوخته
سوختن آرمیچر می تواند به دلیل عواملی مانند جریان ضعیف هوا، اضافه بار، ارتینگ، نقص در عایق یا خرابی رگولاتور رخ بدهد. اگر آمیچر سوخته باشد، راهی به جز سیم پیچی مجدد آن وجود ندارد.
اتصال زمین
اتصال به زمین زمانی می افتد که بخشی از سیم پیچ به هسته فلزی آرمیچر متصل شود که این اتفاق اکثرا در نتیجه خرابی عایق و گرم شدن بیش از حد و تحلیل لبه ها به دلیل سرد و گرم شدن مداوم در حین کار رخ می دهد.
راه های عیب یابی آرمیچر آسیب دیده
روش های متنوعی وجود دارد که شما می توانید به کمک آن ها عیب یابی آرمیچر را انجام دهید:
- استفاده از گرولر
- بازرسی براش ها
- تست مقاومت ۱۸۰ درجه
- تست مقاومت میله به میله
- تست مقاومت میله کموتاتور
در ادامه به توضیح هر کدام می پردازیم.
استفاده از گرولر برای عیب یابی آرمیچر
گرولر (Growler) یا تستر آرمیچر وسیله ای است که برای عیب یابی آرمیچر و تشخیص اتصال کوتاه در موتورها استفاده می شود.
گرولر شامل سیم پیچی است که دور یک هسته آهنی پیچیده شده و به منبع جریان متناوب متصل می گردد. وقتی که گرولر به موتور متصل می شود، به عنوان پایه ترانسفورماتور عمل کرده و سیم پیچ های آرمیچر نیز به عنوان طرف ثانویه عمل می کنند.
همچنین در دستگاه گرولر از یک قطعه فلزی مسطح، پهن و انعطاف پذیر حاوی آهن برای تشخیص میدان مغناطیسی استفاده می شود. دستگاه گرولر شار مغناطیسی را در آرمیچر به وجود می آورد که همین امر باعث می شود جریان به نوار نازک فولادی از طرف آرمیچر هدایت شود.
اگر آرمیچر دچار نقص شده باشد، این قطعه فلزی مسطح به محض ورود جریان شروع به لرزش شدید می کند. بازرسی براش ها برای عیب یابی آرمیچر یکی از رایج ترین مشکلاتی که در آرمیچر آسیب دیده شاهد آن هستیم، تعداد تلاش های لازم برای روشن کردن موتور است.
در ابتدا دو یا سه تلاش کافی است تا بتوان موتور را روشن کرد؛ اما هرچه جلوتر می رویم روشن کردن موتور کار سختی می شود. در این حالت برای عیب یابی آرمیچر بررسی کنید که آیا براش ها آسیب دیده اند یا خیر. اگر براش ها آسیب دیده باشند، به احتمال زیاد به دلیل نقص در آرمیچر است.
در این صورت می توانید براش های جدید را با براش های قبلی جایگزین کنید. در صورتی که براش های جدید هم فرسوده و آسیب دیده شدند، پس می توان مطمئن بود که مشکل از آرمیچر است. در غیر این صورت مشکل را باید در جای دیگری پیدا کنید.
تست مقاومت ۱۸۰ درجه برای عیب یابی آرمیچر
شما با کمک یک مولتی متر (می توانید از اهم متر یا ولت متر نیز استفاده کنید)، می توانید مقدار مقاومت سیم پیچ های سری شده بین دو میله کموتاتور برای هر کویل را اندازه گیری کنید. برای این کار مولتی متر را روی اندازه گیری اهم قرار دهید و مقاومت بین کموتاتورها را اندازه گیری کنید (مخصوصا مقاومت بین دو میله که با هم ۱۸۰ درجه اختلاف مکانی دارند).
سپس آرمیچر را بچرخانید و مقاومت بین دو میله دیگر را نیز به دست بیاورید. ما نمی توانیم عدد دقیقی را برای مقدار مقاومت آرمیچر بیان کنیم؛ اما این را می دانیم که اعداد به دست آمده از بخش های مختلف باید با هم تقریبا برابر باشند.
اگر مقدار مقاومت های به دست آمده خیلی تفاوت داشت، نشان می دهد که مشکلی در بخش سیم پیچ ها وجود دارد. اگر مقدار مقاومت خیلی کمتر بود، احتمالا یک اتصال کوتاه بین کویل ها رخ داده است. اگر مقاومت بیشتر بود، احتمالا به معنی وجود شکستگی یا سوختگی در سیم ها و قطع مدار می باشد.
تست مقاومت میله به میله و تست مقاومت میله کموتاتور
تست مقاومت میله به میله
در تست مقاومت میله برای عیب یابی آرمیچر، باید مقاومت هر سیم پیچ را به صورت جداگانه اندازه گیری کنید. در تست قبلی هر کویل را با کویل رو به روی آن اندازه گیری کردیم؛ اما در این حالت با هر سیم پیچ به صورت جداگانه کار داریم.در این حالت هم باید مقاومت های به دست آمده برای هر کویل را با هم مقایسه کنید. این مقادیر باید یکسان باشند. اگر مقادیر خیلی بیشتر یا خیلی کمتر بود، به احتمال زیاد آرمیچر آسیب دیده است.
تست مقاومت میله کموتاتور
در تست مقاومت میله کموتاتور برای عیب یابی آرمیچر، باید مقدار هر میله کموتاتور را با پشته آهنی آرمیچر اندازه گرفت. سعی کنید پشته آرمیچر موتور را روی شفت آرمیچر فشار بدهید تا بتوانید از طرف شفت آرمیچر اندازه گیری ها را انجام دهید.
حتی اگر در حالت خاص آرمیچر نسبت به پشته آرمیچر عایق باشد، می توانید مستقیما هر میله کموتاتور تا پشته آهنی آرمیچر را اندازه گیری کنید. شما باید اتصال الکتریکی را بین شفت آرمیچر و پشته آرمیچر بررسی کنید. وجود اتصال الکتریکی نشان دهنده آرمیچر آسیب دیده است.
نتیجه گیری
در این مقاله متوجه شدیم که چگونه یک آرمیچر آسیب دیده را می توان عیب یابی کرد. هنگامی که با کمک این آزمایش ها متوجه شدید که آرمیچر آسیب دیده است، ممکن است مجبور به سیم پیچی مجدد، جایگزینی کامل یا ارتقای آرمیچر شوید.
مشابه تمامی بخش های دیگر یک موتور الکتریکی باید بازرسی های آرمیچر را نیز به صورت مداوم انجام دهید تا بتوانید عملکرد دستگاه خود را در بهترین حالت نگه دارید.
