Anker Wissensbroschüre - Betriebsprinzip, Komponententeile, Anwendungen

Die Anker spielt eine entscheidende Rolle bei elektrischen Maschinen, insbesondere bei Motoren und Generatoren.Egal, ob es als Rotor (der rotierende Magnetfeldmagnet) oder als Stator (stationärer Anker) dient, der Anker interagiert mit dem Magnetfeld, um mechanische Energie oder elektrische Energie zu erzeugen.Die komplexe Dynamik von Ankerdesign und -betrieb wird häufig missverstanden, was zu Ineffizienz oder Verwirrung führen kann, wenn sie mit fortschrittlicheren Geräten wie bürstenlosen Wechselstromgeneratoren zu tun haben.Daher untersucht dieser Artikel die Struktur, das Arbeitsprinzip und die Anwendungen des Ankers.

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Was ist ein Anker?

Einfach ausgedrückt, der Anker ist die Leistungs erzeugende Komponente in Motoren oder Generatoren, die den Strom tragen und mit dem Magnetfeld interagieren.Die Wechselwirkung zwischen dem Anker und dem magnetischen Fluss erfolgt im Luftspalt.Die Magnetfeldkomponenten können entweder permanente Magnete oder Elektromagnette sein, die durch leitende Spulen gebildet werden.In einigen Fällen kann eine andere Art von Anker, z. B. in einem doppelt gefütterten Generator, verwendet werden.Der Anker wirkt immer als Leiter mit seiner Richtung senkrecht zum Magnetfeld und in Bewegungsrichtung, Drehmoment oder Kraft.

Der Anker kann Teil einer rotierenden oder stationären Komponente sein, abhängig vom spezifischen Design des Motors oder Generators.Die Hauptfunktion des Ankers ist ziemlich breit.Der Hauptzweck besteht darin, Strom in das Magnetfeld zu übertragen und damit ein Drehmoment der Welle der Drehmaschine zu erzeugen oder Kraft in linearen Maschinen zu erzeugen.Wenn zwischen dem Anker und dem Magnetfeld relative Bewegung besteht, erzeugt der Anker auch eine elektromotive Kraft (EMF).

Wenn die Maschine als Motor arbeitet, befindet sich die EMF gegenüber dem Ankerstrom und wandelt elektrische Energie in Form eines Drehmoments in mechanische Energie um, das dann durch die Welle übertragen wird.Umgekehrt, wenn die Maschine als Generator arbeitet, treibt das durch die Anker erzeugte elektromagnetische Feld den Ankerstrom und wandelt die Bewegung der Welle in elektrische Energie um.In diesem Fall kommt die erzeugte elektrische Energie vom Stator.In der Regel wird ein Brüller (ein Testgerät) verwendet, um nach offenen Schaltkreisen, Erdungsproblemen usw. zu überprüfen.

Ankerkomponenten

Der Anker besteht aus mehreren Schlüsselkomponenten: dem Kern, Wickeln, Kommutator und Schacht.

Ankerkern

Der Ankerkern besteht aus mehreren dünnen Schichten von Metallblättern und Stahlpressen, typischerweise etwa 0,5 Millimeter dick.Die Metallblätter werden in eine kreisförmige Form gestanzt und lassen ein Loch in der Mitte, um später in die Ankerschacht einzufügen.Die Ränder der Blätter sind gekerbt, damit die Wicklung in die Rillen platziert werden kann.Diese Metallblätter sind gestapelt, um den Kern zu bilden.Die laminierten Metallblätter beschränken Wirbelströme effektiv auf eine einzelne Ebene, wodurch die Verluste, die aufgrund des rotierenden Magnetfelds auftreten können, reduziert werden.Der Kern bietet einen Pfad für den magnetischen Fluss, der den effizienten Betrieb des Motors oder Generators sicherstellt.

Ankerwicklung

Die Wicklung besteht aus Kupfer- oder Aluminiumspulen, die um den Ankerkern verwunden sind.Vor dem Wickeln werden die Rillen des Kerns isoliert, um zu verhindern, dass der Kupferdraht den laminierten Kern in Kontakt tritt und eine Leitung verursacht.Die Spulen werden dann in die Ankerrillen platziert und mit dem Kommutator in der rotierenden Baugruppe verbunden.Diese Wicklungen tragen den Strom und sind dafür verantwortlich, ein Magnetfeld zu erzeugen, das mit dem externen Magnetfeld interagiert.Natürlich kann dieser Prozess für speziell entwickelte Armaturen variieren.

Je nach Motor- oder Generatorkonstruktion können Armaturen zwei Arten sein: Lap -Wunde und Wellenwunde.In einer Rundenwundarmatur ist ein Ende einer Spule mit einem Kommutatorsegment verbunden, und das andere Ende stellt eine Verbindung zur nächsten Spule her.In einer Wellenwundarmatur sind beide Enden der Spule mit Kommutatorsegmenten verbunden, die durch einen bestimmten Abstand getrennt sind.

Diese Anordnung ermöglicht es, dass die Spannung über die Wicklungen zwischen den Bürsten verteilt wird und nur ein Paar Bürsten erfordert.In einer Rundenwundarmatur entspricht die Anzahl der parallelen Pfade der Anzahl der Pole und Bürsten.Einige Anker Designs verwenden mehrere separate Spulen im selben Steckplatz, das mit benachbarten Kommutatorsegmenten verbunden ist, insbesondere wenn Hochspannung erforderlich ist.

Durch die Verteilung der Spannung über drei getrennte Segmente und Spulen im selben Schlitz wird die Magnetfeldstärke im Schlitz erhöht, wodurch der Lichtbogen am Kommutator und die Verbesserung der Effizienz des Geräts verbessert wird.In bestimmten Armaturen werden die Schlitze durch leichtes Aussetzen jeder Lamination geneigt.Dies reduziert die Auswirkungen und gewährleistet einen reibungsloseren Übergang von einem Pol zum nächsten.

Kommutator

Der Kommutator ist auf der Schacht montiert und mit einer rauen Ritteroberfläche befestigt, ähnlich dem Ankerkern.Es besteht aus Kupfersegmenten mit Isoliermaterialien zwischen jedem Segment.Normalerweise wird diese Isolierung aus thermosettierenden Kunststoffen hergestellt, obwohl ältere Armaturen möglicherweise Glimmerblätter verwenden.Wenn der Kommutator auf der Welle montiert ist, ist eine genaue Ausrichtung mit den Ankernillen von entscheidender Bedeutung, da sich die Blei jeder Spule von den Rillen erstreckt und sich mit den Kommutatorsegmenten verbindet.Um einen effektiven Magnetkreis zu gewährleisten, müssen die Ankerwicklungen eine genaue Winkelverschiebung im Vergleich zu den Kommutatorsegmenten aufweisen, mit denen sie verbunden sind.

Schaft und Lager

Die Ankerschacht ist eine feste Stange, die von zwei Lagern unterstützt wird.Diese Lager bestimmen die Ausrichtung der am Wellen montierten Komponenten.Der Schacht muss stark genug sein, um dem vom Motor erforderlichen Drehmoment standzuhalten und gegen Ungleichgewichtskräfte, die auftreten können, widerstandsfähig zu sein.Eine sorgfältige Auswahl der Länge, Geschwindigkeit und der Unterstützung der Schacht ist die minimale Verzerrung der harmonischen.

Wie funktioniert der Anker?

Der Kernbetrieb des Ankers ist die Wechselwirkung zwischen den Stromtransportleitern und dem Magnetfeld.Die Funktion des Ankers beruht auf der elektromagnetischen Induktion, einem Grundprinzip des Elektromagnetismus.Wenn der Strom durch die Ankerwicklungen fließt (typischerweise aus Kupfer- oder Aluminiumdraht), erzeugt sie ein eigenes Magnetfeld.Dieses Feld interagiert mit dem externen Magnetfeld entweder aus einem permanenten Magneten oder einem Elektromagnet, was zu einer Rotationsbewegung oder zur Erzeugung elektrischer Energie führt.

In Motoren

In einem Motor befindet sich der Anker am Rotor.Wenn der Strom durch die Ankerwicklungen fließt, interagiert das vom Anker produzierte Magnetfeld mit dem stationären Magnetfeld und führt dazu, dass sich der Rotor dreht.Diese Rotationsbewegung wird an die Welle übertragen, die an eine mechanische Last angeschlossen ist, z. B. Lüfterblätter, Pumpen oder Förderer.

In Generatoren

In einem Generator arbeitet die Anker umgekehrt.Anstatt Strom für die Anker zu liefern, wird die mechanische Bewegung auf den Rotor angelegt.Wenn der Rotor dreht, schneidet er Magnetfeldleitungen durch, wodurch eine Spannung in den Ankerwicklungen erzeugt und elektrische Energie erzeugt wird.Die erzeugte elektrische Energie wird dann auf einen externen Schaltkreis übertragen.

Ankerwicklungen und Ankerreaktion

Ankerwicklungen sind für die Erzeugung einer induzierten elektromotiven Kraft und des elektromagnetischen Drehmoments für die Umwandlung elektromechanischer Energie verantwortlich.In ähnlicher Weise erzeugen die Anregungswicklungen den Hauptmagnetfluss, wenn der Strom durch sie fließt.Die Ankerwicklungen umfassen grundlegende Komponenten wie Kurven, Spulen und Wicklungen.Wenn kein Strom durch die Ankerwicklungen fließt, wird das von den Polen erzeugte Magnetfeld als Hauptfeld bezeichnet.Dieses Feld ist ungefähr sinusförmig.

Wenn der Strom durch die Ankerwicklungen fließt, erzeugen die Wicklungen selbst ein Magnetfeld, das als Ankermagnetfeld bezeichnet wird.Die Wechselwirkung zwischen dem Ankermagnetfeld und dem Hauptfeld führt dazu, dass das Hauptfeld verzerrt, was zu einer sogenannten Ankerreaktion führt.In DC -Motoren wird unabhängig von der Art der Ankerwicklung der Strom in den Ankerschaltungen durch Bürsten eingeführt oder extrahiert, und daher wirken die Bürsten als Grenze für die Stromverteilung auf der Ankeroberfläche.Die Achse des Ankermagnetpotentials übereinstimmt immer mit der Achse der Bürsten.

Anträge des Ankers

Die Hauptfunktion des Ankers besteht darin, elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln oder umgekehrt.Die Anwendungen sind weitreichend, einschließlich:

Motoren: Der Anker ist eine wesentliche Komponente in verschiedenen Motoren, von kleinen Haushaltsgeräten bis hin zu großen Industriemaschinen.Es ist verantwortlich für die Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Arbeiten und Geräte von Ventilatoren in Fördersysteme.

Generatoren: Sowohl bei Wechselstrom- als auch bei DC -Generatoren wandelt der Anker mechanische Energie in elektrische Energie um.Dies ist für die Stromerzeugung von entscheidender Bedeutung, sei es in stationären Kraftwerken oder tragbaren Generatoren.

Elektrische Relais und Schalter: In einigen Anwendungen wird der Anker in elektromagnetischen Relais und Schalter verwendet, wo er sich als Reaktion auf ein elektrisches Signal zum Öffnen oder Schließen von Schaltungen nach Bedarf bewegt.

Transformatoren und Induktionsmotoren: Der Anker existiert auch in Induktionsmotoren und bestimmten Arten von Transformatoren, was dazu beiträgt, die Energieübertragung durch elektromagnetische Induktion zu erleichtern.