Proč je důležité podívat se na typy, abyste pochopili rozdíl mezi statorem motoru a pohyblivou částí. Je to dáno tím, že elektromotory mají mnoho konstrukčních prvků, totéž platí pro generátory (což jsou měniče mechanické energie na energii elektrickou, elektromotory mají opačnou funkčnost).
Co je to stator a rotor a jak se liší?
Existuje několik tříd elektrických měničů, mezi nimiž našly praktické uplatnění takzvané indukční ekvivalenty. Přeměňují energii přeměnou indukčních vinutí, která jsou nedílnou součástí samotného stroje. Vinutí jsou umístěna ve dvou prvcích – statoru a rotoru. Jaký je tedy rozdíl mezi statorem a rotorem (co jsou a jaké funkce plní?).
Nejjednodušší definicí dvou částí měniče je jejich funkčnost. Vše je zde jednoduché: stator (elektromotoru nebo generátoru) je pevná část, rotor je pohyblivá část. Ve většině případů je druhý umístěn uvnitř prvního a mezi nimi je malá mezera. Existují tzv. jednotky s vnějším rotorem, což je otočný prstenec s pevným statorem uvnitř.
Stator je nehybná část motoru. Obvykle je připojen k tělu zařízení a jedná se o válcový kus. Skládá se také z několika laminovaných desek pro snížení zahřívání způsobeného Foucaultovými proudy. Čelní plochy mají místa pro uložení kluzných nebo valivých ložisek.
Co je rotor
Oběžné kolo, někdy také nazývané kotva, je pohyblivá nebo rotující část elektrického generátoru nebo motoru, běžná součást domácích a průmyslových spotřebičů.
Pokud vezmeme v úvahu rotor stejnosměrného motoru nebo univerzálního kolektorového motoru, pak se skládá z několika hlavních součástí, a to:
- Jádro. Skládá se z řady vylisovaných tenkých kovových desek izolovaných od sebe speciálním dielektrikem nebo jednoduše vrstvou oxidu, který vede elektřinu mnohem hůře než čistý kov. Jádro se z nich skládá a tvoří „vrstvový koláč“. Díky tomu elektrony nestihnou urychlit kvůli malé tloušťce kovu a ohřev rotoru je mnohem nižší a účinnost celého zařízení je vyšší díky nižším ztrátám. Toto konstrukční řešení bylo přijato ke snížení Foucaultových proudů, které se nevyhnutelně vyskytují během provozu motoru v důsledku reverzace jádra. Stejný způsob práce s nimi se používá u střídavých transformátorů.
- vinutí. Kolem jádra je měděný drát speciálně navinutý a lakovaný, aby nedošlo ke zkratu, což není povoleno. Celé vinutí je navíc impregnováno epoxidem nebo lakem pro ochranu vinutí, aby nedošlo k jejich poškození vibracemi způsobenými rotací.
- Vinutí rotoru lze připojit ke kolektoru, což je speciální blok kontaktů namontovaný na hřídeli. Tyto kontakty se nazývají žebra a jsou vyrobeny z mědi nebo slitiny mědi pro lepší přenos elektrického proudu. Po ní se nasouvají kartáče, obvykle grafitové, a ve správný čas se do vinutí přivede elektrický proud. Toto je známé jako posuvný kontakt.
- Hřídel samotná je kovová tyč, má na koncích sedla pro valivá ložiska a může mít závity nebo vybrání, drážky pro pera pro upevnění ozubených kol, řemenic nebo jiných částí poháněných elektromotorem.
- Na hřídeli je namontován také rotor ventilátoru, díky kterému se motor sám ochlazuje a není potřeba instalovat další chladič.
Stojí za zmínku, že ne každý rotor má vinutí, která jsou ve skutečnosti elektromagnety. Místo toho lze použít permanentní magnety, jako u bezkomutátorových stejnosměrných motorů. Indukční motor s veverkou klecí na druhé straně nemá vinutí v jejich obvyklé podobě, ale používá kovové tyče klece, ale o tom níže.
Abychom vám pomohli vysvětlit, jak rotor funguje, v předchozí části jsme jej kvůli přehlednosti nahradili magnetem. Nyní nahraďte stator magnetem. Indukce je jev pozorovaný, když se vodič pohybuje v magnetickém poli. Relativním pohybem vodiče v magnetickém poli vzniká ve vodiči tzv. indukovaný elektrický proud. Tento indukční proud vytváří magnetické pole kolem každého vinutí rotoru. Protože třífázové střídavé napětí způsobuje rotaci magnetického pole statoru, bude indukované magnetické pole rotoru následovat tuto rotaci. To způsobí otáčení hřídele motoru. Střídavé motory jsou často označovány jako AC indukční motory nebo IE (indukční motory).
Indukce
Již dříve jsme zjistili, jak se běžný magnet otáčí ve statoru. Střídavé motory mají rotory, nikoli magnety. Náš model je velmi podobný skutečnému rotoru, až na to, že rotor je polarizován magnetickým polem. To je způsobeno magnetickou indukcí, která indukuje elektrický proud ve vodičích rotoru.
Indukce
Rotor se v podstatě chová jako magnet. Když je elektromotor zapnutý, proud prochází vinutím statoru a vytváří elektromagnetické pole, které se otáčí ve směru kolmém k vinutí rotoru. Ve vinutí rotoru se tedy indukuje proud, který následně vytváří elektromagnetické pole kolem rotoru a polarizuje jej.
Abychom vám pomohli vysvětlit, jak rotor funguje, v předchozí části jsme jej kvůli přehlednosti nahradili magnetem. Nyní nahraďte stator magnetem. Indukce je jev pozorovaný, když se vodič pohybuje v magnetickém poli. Relativním pohybem vodiče v magnetickém poli vzniká ve vodiči tzv. indukovaný elektrický proud. Tento indukční proud vytváří magnetické pole kolem každého vinutí vodiče rotoru. Protože třífázové střídavé napětí způsobuje rotaci magnetického pole statoru, bude indukované magnetické pole rotoru následovat tuto rotaci. Hřídel motoru se tak bude otáčet. Střídavé motory jsou často označovány jako AC indukční motory nebo IE (indukční motory).
Při použití metody zapojení do hvězdy motor plynule zrychluje a není možné rychle zrychlit na maximální rychlost.
Co je rotor a stator v motoru: popis, princip činnosti u asynchronních motorů a jejich funkce
Mnoho domácích spotřebičů a zařízení má ve svém designu motor.
Výkonné elektromotory pohánějí vozidla na městských ulicích a železničních tratích a používají se také ke zvedání a přenášení těžkých nákladů.
Ze školních osnov si pamatujeme, že elektromotory jsou zařízení používaná k přeměně energie z jedné formy energie na druhou. Chcete-li pochopit, jak k tomuto procesu dochází, rozeberte elektromotor a podívejte se, jak funguje uvnitř.
V našich článcích podrobně hovoříme o účelu rotoru a statoru a o tom, jak fungují.
Pojďme se tedy blíže podívat na dvě hlavní části:
Rotor (jiný název pro tuto část je kotva) je pohyblivá, nebo spíše rotující část elektromotoru.
Konstrukce oběžného kola závisí na typu zařízení, ve kterém je použito. Pokud mluvíme o sběrném zařízení, pak se oběžné kolo skládá z následujících částí:
- Jádro. Tato část se skládá z balíčku kovových desek. Jsou laminovány dielektrickým nebo konvenčním oxidovým filmem. V důsledku toho vzniká „vrstvový koláč“, jehož hlavní funkcí je potlačit zrychlení elektronů a zabránit zahřívání rotoru. Faktem je, že pro uvedení motoru do rotačního pohybu je jádro přemagnetizováno. To způsobuje vířivé proudy nebo tzv. „Foucaultovy proudy“, které zahřívají rotor a snižují účinnost motoru;
- vinutí. Jádro je obaleno cívkami měděného drátu. Každý drát je potažen odolným lakem. Vinutí jsou navíc impregnována epoxidovými pryskyřicemi a fixována speciálním lakem. Tato ochrana zabraňuje poškození vinutí a zabraňuje poruchám a zkratům, které mohou poškodit motor;
- Hřídel. Toto je kovová tyč. Jeho koncové části jsou uloženy na valivých ložiskách. Kromě toho může být hřídel opatřen závitem, stejně jako lisovaná vybrání pro klíče držící ozubená kola a upevňovací kladky, které jsou poháněny elektromotorem;
- Rotor. Tato část je namontována na hřídeli rotoru a slouží k chlazení motoru během provozu. S tímto zařízením se motor sám ochlazuje a není potřeba dalších chladicích zařízení;
- Kolektor. Jedná se o válcovou část, jejíž vnější stěnu tvoří měděné kontakty zvané žebra. Kolektor je namontován na hřídeli a zvenčí obklopen grafitovými kartáči. Mezi lopatkami kolektoru a kartáči je instalován kluzný kontakt.
Samostatně je třeba poznamenat, že vinutí rotoru jsou v podstatě elektromagnetická a ne všechny typy rotorů jsou uspořádány tímto způsobem.
Vinutí AC strojů lze rozdělit do tří skupin:
Typy elektromechanických zařízení
Rotor se používá v elektromechanických zařízeních, jako jsou stejnosměrné a střídavé motory a generátory.
AC jednotky
Tyto jednotky zahrnují různé elektromotory. Nejběžnější model se skládá z následujících částí:
- Hliníkové nebo litinové žebrované pouzdro s montážní krabicí pro připojení vinutí statoru a rotoru;
- Stator je pevná část ve formě dutého válce umístěného uvnitř pouzdra. Vinutí statoru tvoří 3 páry protilehlých cívek izolovaného měděného drátu navinutého v drážkách v pouzdře.
- Celokovový válcový rotor s hřídelí a drážkami, ve kterých jsou zapájeny hliníkové tyče s vysokou vodivostí.
Rotor se otáčí na dvou nosných ložiskách namontovaných na jeho hřídeli. Vysokootáčkový motor je chlazen rotorem, malým ventilátorem složeným z několika lopatek umístěných na jednom konci hřídele rotoru. Žebrovaná struktura hliníkového těla rovněž přispívá k efektivnímu chlazení pracovní jednotky.
Princip fungování takového motoru je následující:
- Když je do zařízení přiváděn proud, střídavě prochází jedním ze tří párů statorových cívek.
- Když elektřina prochází páry statorových cívek, generují magnetické pole, jehož siločáry procházejí rotorem.
- Střídavě zapojené dvojice cívek vytvářejí pohybující se magnetické pole, které podle zákona elektromagnetické indukce indukuje elektrický proud v pevných kovových tyčích rotoru.
- Indukovaný proud v rotoru vytváří sílu, která jej vytlačuje z magnetického pole statoru. Protože frekvence proudu dodávaného do cívek statoru je v průměru asi 30 pulzů za sekundu, výsledná kompresní síla v rotoru způsobí jeho rotaci vysokou rychlostí.
Důležité! V závislosti na současné rotaci rotoru a magnetickém poli, které tento pohyb vytváří, může být střídavý motor synchronní (zařízení se otáčí synchronně s magnetickým polem statoru) nebo asynchronní (rotace kotvy není synchronní s pohybem magnetického pole statoru). ). První typ se vyznačuje vysokým výkonem a spolehlivostí, zatímco druhý typ má širokou škálu provedení a použití.
DC stroje
Nejběžnějším kartáčovaným DC motorem je elektrická sestava sestávající z:
- Litinové pouzdro s chladicími žebry a speciální montážní krabicí pro připojení vinutí stroje;
- Robustní hřídel z nástrojové oceli se dvěma ložisky;
- Kotva se skládá z jádra (sestava elektrických plechů ze speciální oceli), vinutí kotvy (cívka měděného drátu umístěná v drážkách jádra);
- Induktor sestávající z budicích pólů s cívkami z měděného drátu navinutými kolem nich;
- Kolektor – měděné desky umístěné na hřídeli, na které jsou připojeny výstupy cívky vinutí kotvy;
- Odpružené grafitové nebo kov-grafitové kartáče (skupina kartáčů).
Motor je chlazen stejně jako jeho AC protějšek – pomocí rotoru na hřídeli.
Důležité! Na rozdíl od střídavého motoru jsou otáčky rotoru v tomto zařízení řízeny speciální jednotkou, která určuje polohu a rychlost otáčení rotoru pomocí Hallova snímače namontovaného na hřídeli.
Zařízení funguje následovně:
- Na budicí vinutí se přivádí napětí, čímž se vytváří konstantní magnetické pole;
- Napětí je aplikováno přes kartáče a kolektor na vinutí kotvy – výsledné magnetické pole je odpuzováno stejným polem vytvořeným induktorem, což způsobuje otáčení motoru (“práce”);
- Potom se rotace aplikuje na zbytek vinutí kotvy prostřednictvím kartáčů, což způsobí, že se kotva otáčí rovnoměrně danou rychlostí.
Rotace takového stroje se zastaví přerušením napětí napájejícího skupinu kartáčů.
Kromě výše popsaných elektromotorů obsahují stejnosměrné stroje také rotační startér, zařízení nutné ke spouštění benzinových a naftových spalovacích motorů.
Aby bylo možné provádět opravy ve velkém množství, je nutné vytvořit speciální oddělení oprav, vybrat personál, udržovat určité množství zařízení, materiálů a komponentů a mít referenční literaturu.
Kompaktní rotor s fázovým posunem
Existují dva typy asynchronních motorů – s rotorem nakrátko a s rotorem s fázovým posunem.
Rotor s kotvou nakrátko je sada měděných nebo hliníkových tyčí (2), které jsou vzájemně spojeny (uzavřeny) kroužkem (3). Tyče se připájejí nebo zalijí do jádra (1). Říká se jí klec pro veverky kvůli její povrchní podobnosti, jak je vidět na levé straně obrázku níže.
Fázový rotor je jiné konstrukce, s plným třífázovým vinutím, často s cívkami zapojenými do hvězdy, tzn. Konce jsou spojeny v jednom bodě a začátky cívek jsou spojeny s vodivými kroužky. Sestava kartáče tvoří kluzný kontakt s kroužky. Ta se zase skládá z kartáčů a držáků kartáčů.
