Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Рано чи пізно людина, що цікавиться електротехнікою, чує згадки про роторі і статорі, і задається питанням: «Що це таке, і в чому відмінність цих пристроїв?» Простими словами, ротор і статор - це дві основні частини, розташовані в електродвигуні (пристрої по перетворенню електричної енергії в механічну). Без них існування сучасних двигунів, а значить і більшості електричних приладів на їх основі, було б неможливим. Статор є нерухомою частиною пристрою, а ротор - рухомий, вони обертаються в різні боки відносно один одного. У цій статті ми детально розберемо конструкцію цих деталей і їх принцип дії, щоб після прочитання статті у читачів сайту більше не залишилося питань з цього приводу.Що таке ротор
Ротор, ще його іноді називають якір, це рухома, тобто обертається частина в генераторі або електродвигунах, які повсюдно застосовуються в побутовій і промисловій техніці.
Якщо розглядати ротор двигуна постійного струму або універсального колекторного двигуна, то він складається з декількох основних вузлів, а саме:
- Сердечник. Він виконаний з безлічі штампованих тонких металевих пластин, ізольованих одна від одної спеціальним діелектриком або ж просто оксидною плівкою, яка проводить струм набагато гірше, ніж чистий метал. Сердечник набирається з них і являє собою «листковий пиріг». В результаті електрони не встигають розігнатися через маленьку товщини металу, і нагрів ротора набагато менше, а ефективність всього пристрою вище за рахунок зменшення втрат. Дане конструктивне рішення прийнято для зменшення вихрових струмів Фуко, які неминуче виникають при роботі двигуна через перемагнічування сердечника. Цей же метод боротьби з ними використовується і в трансформаторах змінного струму.
- Обмотки. Навколо сердечника особливим чином намотана мідний дріт, покрита лакової ізоляцією для запобігання появи короткозамкнених витків, які неприпустимі. Вся обмотка додатково просякнута епоксидною смолою або лаком для фіксації обмоток, щоб вони не розривалися при вібраціях від обертання.
- Обмотки ротора можуть підключатися до колектора - спеціальному блоку з контактами, надійно закріпленому на валу. Ці контакти називаються ламелями, вони виконані з міді або її сплаву для кращої передачі електричного струму. По ньому ковзають щітки, зазвичай виконані з графіту, і в потрібний момент на обмотки подається електричний струм. Це називається ковзний контакт.
- Сам вал є металевим стрижнем, на його кінцях розташовані посадочні місця під підшипники кочення, він може мати різьбу або виїмки, пази під шпонку для кріплення шестерень, шківів або інших деталей, що приводяться в рух електродвигуном.
- На валу також розміщується крильчатка вентилятора, щоб двигун охолоджував сам себе і не доводилося б встановлювати додатковий пристрій для відводу тепла.
Варто відзначити, що в будь-якого ротора є обмотки, які, по суті, являють собою електромагніт. Замість них можуть застосовуватися постійні магніти, як в безщіткових двигунах постійного струму. А у асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором обмоток в звичному вигляді зовсім немає, замість них використовуються короткозамкнені металеві стрижні, але про це нижче.
Що таке статор
Статор - це нерухома частина в електродвигуні. Зазвичай він поєднаний з корпусом пристрою і являє собою циліндричну деталь. Він так само складається з безлічі пластин для зменшення нагрівання через струмів Фуко, в обов'язковому порядку покритих лаком. На торцях розташовуються посадочні місця під підшипники ковзання або кочення.
Конструкція називається пакет статора, вона впрессовивается в чавунний корпус пристрою. Усередині цього циліндра виточуються пази під обмотки, які, так само як і для ротора, просочуються спеціальними складами, щоб тепло рівномірно розподілялося по влаштуванню, і обмотки НЕ терлися один об одного від вібрації.
Обмотки статора можуть підключатися різними способами в залежності від призначення і типу електричної машини. Для трифазних електродвигунів застосовні типи підключення зірка і трикутник. Вони представлені на схемою:
Для виконання підключень на корпусі пристрою передбачена спеціальна розподільна коробка ( «борово»). У цю коробку виведені початку і кінці трьох обмоток і передбачені спеціальні клемники різних конструкцій, в залежності від потужності і призначення машини.
Існують серйозні відмінності в роботі двигунів при різному поєднанні обмоток. Наприклад, при підключенні зіркою двигун буде стартувати плавніше, однак не можна буде розвинути максимальну потужність. При приєднанні трикутником, електродвигун буде видавати весь крутний момент, заявлений виробником, але пускові струми в такому випадку досягають високих значень. Електромережа може бути просто не розрахована на такі навантаження. Використання пристрою в цьому режимі загрожує нагріванням проводів, і в слабкому місці (це місця з'єднання і роз'єми) провід може отгореть і спричинити пожежу. Головною перевагою асинхронних двигунів є зручність в зміні напрямку їх обертання, потрібно просто поміняти місцями підключення двох будь-яких обмоток.
Статор і ротор в асинхронних двигунах
Трифазні асинхронні двигуни мають свої особливості, ротор і статор в них відрізняються від використаних в інших типах електродвигунів. Наприклад, ротор може мати дві конструкції: короткозамкнений і фазний. Розглянемо особливості будови кожного з них по докладніше. Однак для початку давайте коротко розберемося, як працює асинхронний двигун.
У статорі створюється обертове магнітне поле. Воно наводить на роторі індукований струм і тим самим призводить його в рух. Таким чином ротор завжди намагається «наздогнати» обертове магнітне поле.
Необхідно також згадати про таку важливу особливість асинхронного двигуна, як ковзання ротора. Це явище полягає в різниці частот обертання ротора і магнітного поля, створюваного статором. Пояснюється це як раз тим, що струм активується у роторі тільки при його русі щодо магнітного поля. І якби частоти обертання були однакові, то цього руху б просто не відбувалося. В результаті ротор намагається «наздогнати» за оборотами магнітне поле, і якщо це відбувається, то струм в обмотках перестає індукувати і ротор сповільнюється. У цей момент сила, що діє на нього, зростає, він починає знову прискорюватися. Так і виходить ефект стабілізації частоти обертання, за що ці електродвигуни та користуються великим попитом на.
короткозамкнений ротор
Він також являє собою конструкцію, що складається з металевих пластин, що виконують функцію сердечника. Однак замість мідної обмотки там встановлені стрижні або прути, які не стосуються один одного і з'єднує безпосередньо замкнуті між собою металевими пластинами на торцях. При цьому стержнів не перпендикулярні пластин, а спрямовані під кутом. Це робиться для зменшення пульсацій магнітного поля і моменту. Таким чином виходять витки, замкнуті накоротко, від сюди і назва.
фазний ротор
Головна відмінність фазного ротора від короткозамкнутого полягає в наявності трифазної обмотки, покладеної в проточки сердечника і з'єднується в особливому колекторі з трьома кільцями замість ламелей. Ці обмотки зазвичай з'єднуються «зіркою». Такі електродвигуни більш трудомісткі у виробництві за рахунок ускладнення конструкції, проте їхні пускові струми нижче, ніж у двигунів з короткозамкненим ротором, а також вони краще піддаються регулюванню.
Сподіваємося, що після прочитання цієї статті у вас більше не залишилося питань про те, що таке ротор і статор електродвигуна і який у них принцип роботи. Наостанок рекомендуємо переглянути відео, в якому наочно розглянуто дане питання:
Матеріали по темі:
- Чим відрізняється постійний струм від змінного
- Що таке електричне поле
- Як вибрати частотний перетворювач для двигуна