Rotor a stator elektromotoru: definice, typy, účel

Rotor je důležitou součástí mnoha strojů a mechanismů. Nejdůležitější částí označovanou tímto konceptem je tzv. kotva elektromotoru neboli generátory střídavého proudu. Stejně jako kolo, vynález a použití rotoru umožnily lidstvu udělat obrovský krok směrem k elektrifikaci. Více podrobností o tom, co je rotor, v jakých mechanismech a strojích se používá a v jakých typech se dodává, bude probráno v tomto článku.

Definice

Klasický rotor je z hlediska elektrotechniky rotační válcové těleso s následující strukturou:

• Hřídel z odolné nástrojové oceli s minimálně dvěma ložisky, po jednom vpředu a vzadu;
• Jádra vyrobená ze silných kovových plátů;
• Cívky navinuté na jádrech sestavených z desek;
• Kolektor nebo pár speciálních vodivých kroužků.

Pro nucené vzduchové chlazení součásti, která se často otáčí vysokou rychlostí, se používá oběžné kolo umístěné na jednom z jejích konců. U generátorů se rotace přenáší na rotor z turbíny k němu připojené přes společný hřídel, nebo z běžícího motoru pomocí řemenice, na které je navlečen pružný a odolný řemen (pohon klínovým řemenem).

Hlavní funkcí rotoru je tedy rotace vzhledem ke stacionární části. V elektrotechnice je takovou stacionární částí stator. Rotor a stator jsou společně nejdůležitějšími součástmi elektromotorů a alternátorů.

Čtěte také: Proč LED žárovky rychle vyhoří

Typy elektromechanických zařízení

Stator – koncepce a princip činnosti

Rotor se používá v elektromechanických zařízeních, jako jsou motory pracující na stejnosměrný a střídavý elektrický proud a generátory.

AC jednotky

Tyto jednotky zahrnují různé elektromotory. Nejběžnější model tohoto zařízení se skládá z následujících částí:

• Hliníkové nebo litinové žebrované pouzdro s montážní krabicí pro připojení vinutí statoru a rotoru;
• Stator je stacionární část ve formě dutého válce umístěného uvnitř pouzdra. Statorové vinutí se skládá ze 3 párů cívek z izolovaného měděného drátu umístěných proti sobě, navinutých v drážkách pouzdra
• Celokovový válcový rotor s hřídelí a drážkami, do kterých jsou připájeny vysoce vodivé hliníkové tyče.

AC napájený motor

Rotor se otáčí na dvou nosných ložiskách nalisovaných na jeho hřídeli. Chlazení elektromotoru pracujícího při vysokých otáčkách nastává díky oběžnému kolu – malému ventilátoru sestávajícímu z mnoha lopatek a umístěného na jednom konci hřídele rotoru. Žebrovaná konstrukce hliníkového pouzdra rovněž přispívá k efektivnímu chlazení ovládací jednotky.

Princip fungování takového motoru je následující:

1. Když je k jednotce připojen proud, prochází střídavě jedním ze tří párů statorových cívek.
2. Když elektrický proud protéká páry statorových cívek, vytvářejí magnetické pole, jehož siločáry protínají rotor.
3. Střídavě napájené páry cívek vytvářejí pohybující se magnetické pole, které podle zákona elektromagnetické indukce vyvolává výskyt elektrického proudu ve stacionárních kovových tyčích rotoru.
4. Indukovaný proud v rotoru má za následek sílu, která jej vytlačí z magnetického pole statoru. Protože frekvence dodávky proudu do cívek statoru je v průměru asi 30 pulzů za sekundu, vztlaková síla, která se objevuje v rotoru, vede k jeho rotaci vysokou rychlostí.

Důležité! V závislosti na současné rotaci rotoru a magnetickém poli generujícím tento pohyb může být střídavý elektromotor synchronní (rotor jednotky se otáčí synchronně s magnetickým polem statoru) a asynchronní (rotace kotvy). není synchronizován s pohybem magnetického pole statoru). První typ se vyznačuje vysokým výkonem a spolehlivostí, zatímco druhý typ se vyznačuje širokou škálou provedení a aplikací.

DC stroje

Nejběžnějším kartáčovaným DC motorem je elektrická jednotka sestávající z:

• Litinové pouzdro s chladicími žebry a speciální montážní krabicí pro připojení vinutí jednotky;
• Hřídel z odolné nástrojové oceli se dvěma ložisky;
• Kotva sestávající z jádra (soubor desek vyrobených ze speciální elektrooceli), vinutí kotvy (cívky měděného drátu umístěné v drážkách jádra);
• Induktor sestávající z budicích pólů s navinutými cívkami z měděného drátu;
• Kolektor – měděné desky umístěné na hřídeli, ke kterému jsou připojeny přívody cívek vinutí kotvy;
• Odpružené grafitové nebo kov-grafitové kartáče (skupina kartáčů).

Takový motor je chlazen, stejně jako jeho analog pracující na střídavý proud, oběžným kolem umístěným na hřídeli.

Důležité! Na rozdíl od střídavého elektromotoru jsou otáčky rotoru u takovéto pohonné jednotky řízeny speciální jednotkou, která pomocí Hallova snímače namontovaného na hřídeli zjišťuje polohu rotoru a jeho otáčky.

Podobná jednotka funguje následovně:

1. Na vinutí pole je aplikováno napětí, čímž se vytváří konstantní magnetické pole;
2. Prostřednictvím kartáčů a komutátoru je napětí přiváděno do cívek jádra kotvy – vznikající magnetické pole je odpuzováno od stejného pole tvořeného induktorem, v důsledku čehož se motor začíná otáčet („startuje“);
3. Následně jsou při rotaci přes kartáče buzeny zbývající cívky vinutí kotvy, což vede k rovnoměrnému otáčení kotvy při určité rychlosti.

Otáčení takové jednotky se zastaví zastavením přívodu napětí do skupiny kartáčů.

Ke strojům pracujícím na stejnosměrný proud patří kromě výše popsaných elektromotorů také rotační startér – zařízení nutné pro spouštění benzínových a naftových spalovacích automobilových motorů.

Rotor

IA Neftegaz.RU. Rotory

Rotor potřebné pro rotaci vrtací šňůra (závěsný), je nutný i při vrtání se spádovými motory (slouží k vnímání jalového točivého momentu) a při otáčení nástroje při rybářských operacích. Rotory jsou účinné i v podpěrných pouzdrech popř vrtací struny na váze.
Rotory vypadají jako kuželové kolo se zuby. Kuželové kolo zařízení je připojeno ke stolu a namontováno na pouzdru a osa stolu je umístěna podél osy studny. Rotor se také používá pro výrobu a odšroubování trubek.

Čtěte také: Ultrazvukový senzor vzdálenosti Arduino HC-SR04

Rotor je jedním z hlavních mechanismů vrtné soupravy, takže existuje několik klasifikací.

Rotory se mohou lišit průměrem vrtání, výkonem a přípustným statickým zatížením

Známá klasifikace podle konstrukčních charakteristik: rotory bez hnutí и pohyb tam a zpět vzhledem k ústí vrtu. Pohyb probíhá ve vertikálním směru.

Nejdůležitější technologickou součástí rotoru je pohon. Pohon lze spustit:

řetězové, kardanové a ozubené pohony z vrtacího ústrojí motoru jednotlivé převodovky

Pohon rotoru způsobuje různé změny otáček a točivého momentu. Může to být:

stupňovitě spojitý stupňovitě spojitý

В vrtné soupravy Pohon rotoru je ovládán pomocí řetězového převodu z navijáku nebo převodovky hnacího ústrojí. Při instalaci navijáku pod podlahu vrtné soupravy se ovládání provádí přídavným převodem z navijáku.

Složení rotační jednotky:

Rotor sestává z rámu s vývrtem pro sklo s nasazenou hnací hřídelí. Na stole a rám rotoru Jsou tam prstencové drážky. Tvoří labyrintová těsnění k ochraně olejové lázně před pronikáním roztoku. V rámu je také instalováno axiální ložisko a níže je instalováno pomocné ložisko. Pomocné ložisko rotoru je navrženo tak, aby vystředilo stůl rotoru a podpíralo zatížení směrem nahoru. Ve spodní části je instalováno speciální labyrintové kolo, které zabraňuje vniknutí roztoku do olejové lázně.

V tabulce je dáno 30 technické vlastnosti rotorů

, vyráběné VZBT a Uralmash Production Association.

Na obrázku je rotor R-560.

Dnes se aktivně používají následující modifikace rotorů Uralmash: R-700, R-950 a R-1260

Vyznačují se následujícími designovými inovacemi:

Čtěte také: Operační zesilovač invertující zesilovač

spolehlivé labyrintové těsnění olejové lázně (zvyšuje se tím životnost zubů rotoru a podpěry hlavního stolu)

aretační zařízení je schopné fixovat stůl (tím se také zvyšuje životnost zubů rotoru a prodlužuje se životnost podpěr)

ozubená kola se vyznačují zvýšenou přesností a hladkým záběrem

klínová uchopovací mechanizace

Mohlo by vás také zajímat:

Typy rotorů

V závislosti na oblasti použití a struktuře jsou rotory následujících typů:

• Fázové – armatury tohoto typu jsou soustavou cívek navinutých na jádru, umístěných vůči sobě pod úhlem 1200. Konce drátů cívek jsou vyvedeny do kolektorových desek a jsou napájeny pomocí kartáčové sestavy.
• Klecový rotor tohoto typu sestává z pevného válce s drážkami, do kterých jsou umístěny tyče z elektrolytické mědi nebo hliníku. Konce takových tyčí jsou navzájem spojeny prstencem. V jednotkách vybavených takovou armaturou není sestava kolektoru a kartáče.

Motory s fázovou kotvou jsou velké co do velikosti a hmotnosti, ale zároveň mají vynikající startování a seřízení. Jednotky s rotory nakrátko jsou menší velikosti, méně náchylné k poruchám a snadněji se obsluhují.

Po pochopení toho, co je rotor a stator, můžete získat nejen užitečné teoretické znalosti, ale také praktické dovednosti: znalost konstrukce jednotek pracujících na stejnosměrném a střídavém proudu, pokud dojde k poruše, můžete zkontrolovat výkon jejich hlavních součástí. a určit, zda není poškozeno vinutí kotvy, stator, kartáč nebo sestava komutátoru.

Také po zodpovězení otázky „co je rotor“ a ponoření se do struktury této části můžete převinout spálená vinutí sami, což je zase docela populární a vysoce placená práce.

Rotor elektromotoru – co to je?

Každé zařízení napájené elektrickou energií využívá zařízení jako je elektromotor, který se skládá ze statoru – stacionární části a rotoru – pohyblivé části. Ne každý ví, co je rotor elektromotoru a jaké jsou jeho funkce, proto vznikají mylné představy.

Rotor se skládá z válce vyrobeného z plechů lisované elektrooceli, které jsou namontovány na hřídeli. Rotory jsou ze své podstaty fázové a klecové. Nasouvací rotory mají třífázové vinutí s hvězdicovým zapojením a sběrací kroužky otáčející se s hřídelí. K těmto kroužkům je možné připojit pomocí určitých kartáčů:

• tlumivky pro udržení rotorových proudů a stabilizaci chodu elektromotoru v okamžicích možného přetížení a poklesu otáček;
• DC zdroj;
• balastní reostat pro zvýšení startovacího momentu snížením startovacího proudu;
• invertorový napájecí zdroj pro řízení charakteristiky točivého momentu a otáček motoru.

Fázové rotory tedy poskytují asynchronním elektromotorům provozní stabilitu, což umožňuje jejich použití v různých instalacích, jako jsou mostové jeřáby a další zařízení, kde není vyžadováno široké a plynulé nastavení rychlosti vysokovýkonných elektromotorů.

Rotor nakrátko s vinutím nazývaný „kolečko nakrátko“ se skládá z tyčí hliníkového nebo měděného původu vložených do jádra a zkratovacích kroužků s koncovými lopatkami. Pro zlepšení jeho startovacích charakteristik je na rotoru vytvořena speciálně tvarovaná drážka, která díky své mimořádné struktuře vůči ose rotace vytváří efekt posuvného proudu způsobující vysoké hodnoty odporu např. při startu. Takové rotory se používají u asynchronních motorů v pohonech, které nevyužívají velké rozběhové momenty, může se například jednat o vodní čerpadla s nízkým výkonem bez možnosti nastavení provozních otáček.

Mezi všemi výhodami motorů s veverkovou klecí můžeme zdůraznit:

• téměř stejná rychlost při použití různých zatížení;
• přípustnost velkých pracovních přetížení;
• jednoduchost a pohodlí automatizace spouštění;
• ukazatele vysoké účinnosti;
• konstrukční jednoduchost.

Jak vidíme, ačkoliv mají rotory rozdíly ve vzhledu a funkčnosti, které významně ovlivňují rozsah jejich použití, používají se ve stejném poměru ve všech oblastech lidské činnosti. Elektromotory od společnosti Siemens jsou tedy vyráběny s rotory obou typů, což přispělo k rozsáhlému zavedení těchto jednotek do mnoha výrobních procesů.

Rovněž kromě výše uvedených typů rotorů stojí za zmínku existence masivního rotoru sestávajícího z materiálu feromagnetického původu, který plní roli magnetického obvodu a zároveň vodiče. Možná nenašel tak široké uplatnění jako fáze nebo zkrat, ale má řadu výhod:

• nízké náklady;
• snadnost výroby;
• vysoký startovací moment;
• vysoká úroveň mechanické pevnosti, která je důležitá u strojů pracujících při vysokých rychlostech.