انواع آرمیچر و طرز کار آن

ستاره | سرویس محتوای کمک درسی – انواع آرمیچر هنگامی معنی و مفهوم می‌یابد که ما اقسام مختلف موتورهای الکتریکی را بشناسیم. اما پیش از آن بهتر است ابتدا بدانیم که آرمیچر چیست و اجزای آن به چه ترتیبی است. آرمیچر به آن بخشی از موتور الکتریکی اطلاق می‌شود که ولتاژ ورودی به آن اعمال می‌گردد. همچنین در موارد مشابه دیگر آرمیچر گاه به آن بخش از ژنراتور گفته می‌شود که در آن ولتاژ خروجی ایجاد می‌شود.

البته به طور معمول دیدگاه اشتباه و نادرستی در مورد آرمیچر وجود دارد. اغلب موتورهای الکتریکی از حالت دوار برخوردار هستند. با این حال در کنار آنها موتورهای بهره‌مند از ساختار خطی نیز به وفور یافت می‌شود. در یک موتور دوار بخش متحرک آن که به طور معمول درون موتور قرار دارد روتور نامیده می‌شود و بخش ثابت نیز به استاتور مشهور است. این دسته از موتورها شامل نوعی آهنرباهای الکتریکی هستند که سیم آنها روی یک قاب پیچیده شده است. جالب این جا است که این قاب اغلب به طور اشتباه با نام آرمیچر شناخته می‌شود.

با این اوصاف می‌توان گفت که هر کدام از بخش‌های روتور یا استاتور قادرند خود به عنوان آرمیچر فعالیت کنند. در واقع با توجه به چگونگی طراحی موتور الکتریکی هر کدام از بخش‌های چرخنده یا ثابت آن می‌توانند به عنوان آرمیچر شناخته شوند. از همین جا می‌توان نتیجه گرفت که بیش از انواع آرمیچر باید به انواع موتور الکتریکی پرداخت.

 

 

انواع آرمیچر

با وجود آن که انواع آرمیچر به اقسام گوناگون موتور الکتریکی بستگی دارد، بحث انواع آرمیچر به خودی خود منتفی نیست. در بحث انواع آرمیچر این موضوع مطرح می‌شود که برخی خصوصیات این قطعه و تغییر یافتن آنها موجب ایجاد تغییر در ولتاژ خروجی دینام می‌گردد.

به عنوان مثال هر چه تعداد حلقه‌های کلاف دینام یا آرمیچر بیشتر باشد و هر اندازه که خطوط قوای مغناطیسی آهنربای آن قوی‌تر باشد، در نهایت ولتاژ خروجی دینام بیشتر خواهد شد. همچنین افزایش سرعت گردش آرمیچر نیز موجبات افزایش ولتاژ خروجی دینام را فراهم خواهد آورد. به این ترتیب می‌توان آرمیچرها را در قالب تاثیری که روی ولتاژ خروجی دینام می‌گذارند تعریف کرد.

موتورهای الکتریکی در حالت کلی نمونه‌هایی نظیر موتورهای DC، موتورهای میدان سیم‌پیچی شده، موتورهای یونیورسال، موتورهای AC، موتورهای پله‌ای و موتورهای خطی را در بر می‌گیرد. از همین رو انواع آرمیچر بر اساس انواع و اقسام این موتورهای الکتریکی طبقه‌بندی می‌شود.

 

 

اجزای تشکیل دهنده‌ی آرمیچرها

انواع آرمیچر (که با توجه به نوع موتور الکتریکی آن تعریف می‌شود) هر چقدر هم که متفاوت یا متنوع باشد، اجزای تشکیل دهنده‌ی آن تقریبا ثابت است. البته متفاوت بودن انواع آرمیچر موجب می شود که گاه اجزای تشکیل دهنده‌ی آن نیز به شکل متفاوتی طبقه‌بندی گردد. در گونه‌ی نخست از تقسیم‌بندی، اجزای تشکیل دهنده‌ی این قطعه از موتور را بخش‌هایی به نام هسته، فایل الکترو مغناطیسی یا سیم پیچ، کلکتور یا هم‌سو کننده‌ی مکانیکی یا سوییچ حلقه، محور و پروانه‌ی خنک کننده در بر می‌گیرد.

البته آرمیچرها علاوه بر بخش‌های اصلی یاد شده بخش‌های جانبی دیگری نظیر آهنرباهای دائمی، زغال، آرماتور و بالشتک را نیز شامل می‌شود. حال بد نیست به طور مجزا نگاهی به این دو دسته از بخش‌های اصلی و جانبی آرمیچر داشته باشیم و با اجزای تشکیل دهنده‌ی آنها بیشتر آشنا شویم.

 

 

اجزای اصلی تشکیل دهنده‌ی آن   

بدون شک هسته آرمیچر یکی از مهم‌ترین و اصلی‌ترین اجزای تشکیل دهنده‌ی آن است. هسته‌ی آرمیچر معمولا از ورقه‌های فولادی ضخیمی ساخته می‌شود که توسط لایه نازکی از عایق از هم جدا شده‌اند. روی هسته‌ی آرمیچر شیارهای مختلفی وجود دارد که سیم پیچ‌ها در داخل آنها قرار می‌گیرند. این شیارها هم به صورت باز و هم به صورت نیمه باز قابل مشاهده و یافتن هستند. آن دسته از آرمیچرهایی که در موتورهای کوچک و کم توان قرار گرفته‌اند، از وجود شیارهای تهویه محوری بهره می‌برند. در عین حال آرمیچرهایی که در موتورهای الکتریکی قدرتمند تعبیه شده‌اند نیز به شیارهای تهویه شعاعی مجهز گشته‌اند.

بخش بعدی موجود در آرمیچرها فایل الکترو مغنایسی آن است که معمولا با نام سیم پیچ شناخته می‌شود. سیم پیچ آرمیچر به طور معمول از کلاف‌های متعددی که مشابه با یکدیگر هستند تشکیل می‌گردد. در موتورهای الکتریکی مجهز و پرتوان این کلاف‌ها را به کمک الگوی از پیش تعیین شده‌ای طراحی می‌کنند و سپس آن را درون شیارها قرار می‌دهند. نوع طراحی سیم پیچ آرمیچر همواره بر اصول فنی تکیه دارد و همسان با طراحی ماشین‌هایی است که از وجود جریان مستقیم بهره می‌برند. در بخش سیم‌پیچ آرمیچر کلاف‌ها با توجه به نوع کارکردشان به صورت سری، موازی یا ترکیبی از این دو حالت به یکدیگر متصل شده‌اند. 

 اگر کلاف‌ها به صورت سری با یکدیگر اتصال یابند نیروی محرکه‌ی آنها با هم جمع می‌شود و ولتاژدهی آرمیچر را افزایش می‌دهد. اما اگر کلاف‌ها به شکل موازی با یکدیگر ارتباط یابند تعداد مسیرهای جریان موجود در آرمیچر افزایش یافته و قابلیت جریان دهی آرمیچر نیز به همان نسبت افزایش می‌یابد.

 

 

پس از بخش سیم پیچ به بخش کلکتور می‌رسیم که از تیغه‌های مسی ذوزنقه مانند تشکیل شده است. تیغه‌های این بخش به طور کامل عایق‌بندی گشته‌ و کاملا به یکدیگر پرس شده‌اند. این تیغه‌ها درست روی کلکتور قرار گرفته‌اند و به طور کامل به مجموعه‌ای از سیم پیچ متصل هستند. گفتنی است که قسمت پایانی بخش سیم پیچ توسط لحیم یا به کمک پرس کردن به تیغه‌های کلکتور متصل می‌شود. بخش کلکتور متشکل از یک حلقه فلزی است که در انتهای آرماتور قرار دارد. در مجموع وظیفه‌ی اصلی کلکتور ایجاد تماس بین بخش سیم پیچ و مدار الکتریکی خارجی است.

یکی دیگر از بخش‌های اصلی آرمیچر محور نام دارد که اغلب از فولاد تهیه می‌شود. دلیل اصلی این امر کم بودن خاصیت مغناطیسی فولاد در عین بالا بودن استحکام مکانیکی آن است. ویژگی مذکور موجب می‌شود که این فلز در مقابل تنش‌های برشی یا تنش‌های کششی و پیچشی از مقاومت مناسبی برخوردار گردد. بخش محور باید کاملا محکم ساخته شود تا از در هم شکستن آرمیچر و به تبع آن، خرابی موتور الکتریکی جلوگیری به عمل آید.

به طور کل بخش محور از ساختار استوانه‌ای شکل برخوردار است و درست از وسط آرمیچر و کلکتور عبور می‌کند. وظیفه‌ی اصلی چرخش در موتور بر عهده‌ی بخش محور است و از همین رو می‌توان آن را یکی از کلیدی‌ترین بخش‌های موتور نام نهاد. به این دلیل که بخش محور موجب چرخش اکثر قطعات متحرک در موتور الکتریکی می‌شود.

 

 

اجزای جانبی تشکیل دهنده‌ی آن   

آرمیچره فارغ از نوع آنها قطعات اصلی و جانبی نسبتا یکسانی را در دل خود جای می‌دهند. آرمیچری که در موتورهای الکتریکی مبتنی بر جریان مستقیم به کار رفته، علاوه بر بخش‌های اصلی که به آنها اشاره شد، بخش‌های دیگری را نیز در دل خود جای داده است.

از میان این بخش‌ها می‌توان به پروانه یا فن خنک کننده اشاره کرد. این بخش به منظور تهویه آرمیچر ساخته شده است تا از کاستن عمر آن جلوگیری به عمل آورد. در همان حال که آرمیچر به فعالیت می‌پردازد، پروانه‌ی نصب شده روی محور آن نیز شروع به حرکت می‌کند و با ایجاد جریان هوا در داخل آرمیچر موجب انتقال یافتن سریع گرمای ایجاد شده به خارج از آن می گردد. به موجب انجام این کار دمای فعالیت آرمیچر و موتور آن در حد معینی ثابت خواهد ماند.    

بخش آرماتور هم یکی دیگر از بخش‌هایی است که در انواع آرمیچر وجود دارد. این بخش از یک سیلندر آهنی مجهز به روکش تشکیل شده است که روی یک محور جداگانه قرار دارد. محوری که مجموعه‌ای از سیم‌ها را در دل خود جای داده است. آهن به کار رفته در آرماتور میدان مغناطیسی ایجاد شده را به طرز چشم‌گیری افزایش می‌دهد و در عین حال موجب افزایش گشتاور نیز می‌شود. در سطح آرماتور هم لایه‌های روکش دار آهنی وجود دارد. وظیفه‌ی اصلی آرماتور لمینیت کردن یا همان لایه لایه کردن بخش هسته آن است. هدف اصلی از انجام این کار حفظ رطوبت سیم پیچ عایق شده، حفاظت سیم پیچ‌ از ارتعاشات مغناطیسی و همچنین افزایش عایق الکتریکی در کنار قدرت دی الکتریکی خواهد بود.

 

 

پس از موارد یاد شده نوبت به توضیح در مورد بخش زغال می‌رسد. این بخش در عمل توده‌ای فشرده شده از کربن است که متصل به مدار خارجی موجود در دو طرف کلکتور بوده و موجب ایجاد ارتباط نزدیکی با بخش کلکتور می‌شود. گرافیت موجود در زغال خود رسانای جریان الکتریسیته است و در عین حال خصلت روان کنندگی آن نیز بسیار سودمند عمل می‌کند.

آهن‌رباهای همیشگی نیز از دیگر بخش‌های به کار رفته در انواع آرمیچر به شمار می‌روند. در هر آرمیچر دو آهنربای دائمی با قطب‌های مخالف وجود دارد که در دو طرف آرمیچر قرار گرفته‌اند و در ترکیب با یکدیگر یک میدان مغناطیسی شعاعی را ایجاد می‌کنند. این میدان مغناطیسی موجبات فعل و انفعال با آرماتور را فراهم می‌آورد.

در نهایت به بخش بالشتک آرمیچر می‌رسیم که آهنربایی را در دل خود جای داده و در میان یک پوشش عایق مانند قرار گرفته است. این پوشش عایق مانند از دو طرف به دو تکه زغال متصل شده است. بخش بالشتک توسط اتصال مدار خارجی موجبات حرکت آرمیچر را فراهم می‌آورد. این بخش از آرمیچر همچنین با ایجاد میدان مغناطیسی کمک شایانی به چرخش موتور می‌کند. علاوه بر آن بالشتک از ورود گرد و غبار و اجسام خارجی به درون آرمیچر نیز جلوگیری به عمل می‌آورد.

 

 

نکات تکمیلی در مورد انواع آرمیچر

در پایان بد نیست به برخی از عوامل و دلایل خراب شدن آرمیچرها نیز اشاره شود. از جمله شایع‌ترین دلایلی که خرابی آرمیچرها را به همراه می‌آورد اتصال کوتاه است. علاوه بر آن اتصال بخش سیم پیچ آرمیچر به بدنه نیز می‌تواند موجب خراب شدن این قطعه گردد. به تمام این موارد می‌توان قطع شدن سیم‌های به کار رفته در آرمیچر را نیز اضافه کرد. موضوعی که در اصطلاح «باز بودن مدار آرمیچر» نامیده می‌شود. 

به هر حال در مطلب پیش رو توانستیم آشنایی بیشتری با آرمیچر بیابیم و از زیر و بم این قطعه‌ی به کار رفته در موتورهای الکتریکی اندکی آگاهی یابیم. همان گونه که در ابتدای این مطلب نیز به آن اشاره شد، نوع آرمیچر به انواع موتورهای الکتریکی بستگی دارد.