Устройство ротора: Ротор электродвигателя — устройство и принцип действия (120 фото)

Что такое ротор и статор в электродвигателе

Рано или поздно человек, интересующийся электротехникой, слышит упоминания о роторе и статоре, и задается вопросом: «Что это такое, и в чем отличие этих устройств?» Простыми словами, ротор и статор – это две основные части, расположенные в электродвигателе (устройстве по преобразованию электрической энергии в механическую). Без них существование современных двигателей, а значит и большинства электрических приборов на их основе, было бы невозможным. Статор является неподвижной частью устройства, а ротор – подвижной, они вращаются в разные стороны относительно друг друга. В этой статье мы подробно разберем конструкцию этих деталей и их принцип действия, чтобы после прочтения статьи у читателей сайта Сам Электрик больше не осталось вопросов по данному поводу.

• Что такое ротор
• Что такое статор
• Статор и ротор в асинхронных двигателях
• Короткозамкнутый ротор
• Фазный ротор

Что такое ротор

Ротор, еще его иногда называют якорь, это подвижная, то есть вращающаяся часть в генераторе или электродвигателях, которые повсеместно применяются в бытовой и промышленной технике.

Если рассматривать ротор двигателя постоянного тока или универсального коллекторного двигателя, то он состоит из нескольких основных узлов, а именно:

1. Сердечник. Он выполнен из множества штампованных тонких металлических пластин, изолированных друг от друга специальным диэлектриком или же просто оксидной пленкой, которая проводит ток гораздо хуже, чем чистый металл. Сердечник набирается из них и представляет собой «слоеный пирог». В результате электроны не успевают разогнаться из-за маленькой толщины металла, и нагрев ротора гораздо меньше, а эффективность всего устройства выше за счет уменьшения потерь. Данное конструктивное решение принято для уменьшения вихревых токов Фуко, которые неизбежно возникают при работе двигателя из-за перемагничивания сердечника. Этот же метод борьбы с ними используется и в трансформаторах переменного тока.
2. Обмотки. Вокруг сердечника особым образом намотана медная проволока, покрытая лаковой изоляцией для предотвращения появления короткозамкнутых витков, которые недопустимы. Вся обмотка дополнительно пропитана эпоксидной смолой или лаком для фиксации обмоток, чтобы они не повреждались при вибрациях от вращения.
3. Обмотки ротора могут подключаться к коллектору – специальному блоку с контактами, надежно закрепленному на валу. Эти контакты называются ламелями, они выполнены из меди или ее сплава для лучшей передачи электрического тока. По нему скользят щетки, обычно выполненные из графита, и в нужный момент на обмотки подается электрический ток. Это называется скользящий контакт.
4. Сам вал является металлическим стержнем, на его концах расположены посадочные места под подшипники качения, он может иметь резьбу или выемки, пазы под шпонку для крепления шестерен, шкивов или других деталей, приводимых в движение электродвигателем.
5. На валу также размещается крыльчатка вентилятора, чтобы двигатель охлаждал сам себя и не приходилось бы устанавливать дополнительное устройство для отвода тепла.

Стоит отметить, что не у всякого ротора есть обмотки, которые, в сущности, представляют собой электромагнит. Вместо них могут применяться постоянные магниты, как в бесщеточных двигателях постоянного тока. А у асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором обмоток в привычном виде вовсе нет, вместо них используются короткозамкнутые металлические стержни, но об этом ниже.

Что такое статор

Статор – это неподвижная часть в электродвигателе. Обычно он совмещен с корпусом устройства и представляет собой цилиндрическую деталь. Он так же состоит из множества пластин для уменьшения нагрева из-за токов Фуко, в обязательном порядке покрытых лаком. На торцах располагаются посадочные места под подшипники скольжения или качения.

Конструкция называется пакет статора, она впрессовывается в чугунный корпус устройства. Внутри этого цилиндра вытачиваются пазы под обмотки, которые, так же как и для ротора, пропитываются специальными составами, чтобы тепло равномернее распределялось по устройству, и обмотки не терлись друг об друга от вибрации.

Обмотки статора могут подключаться разными способами в зависимости от назначения и типа электрической машины. Для трехфазных электродвигателей применимы типы подключения звезда и треугольник. Они представлены на схеме:

Для выполнения подключений на корпусе устройства предусмотрена специальная распределительная коробка («борно»). В эту коробку выведены начала и концы трех обмоток и предусмотрены специальные клеммники различных конструкций, в зависимости от мощности и назначения машины.

Существуют серьезные отличия в работе двигателей при разном соединении обмоток. Например, при подключении звездой двигатель будет стартовать плавнее, однако нельзя будет развить максимальную мощность. При присоединении треугольником, электродвигатель будет выдавать весь крутящий момент, заявленный производителем, но пусковые токи в таком случае достигают высоких значений. Электросеть может быть просто не рассчитана на такие нагрузки. Использование устройства в этом режиме чревато нагревом проводов, и в слабом месте (это места соединения и разъемы) провод может отгореть и привести к пожару. Главным преимуществом асинхронных двигателей является удобство в смене направления их вращения, нужно просто поменять местами подключения двух любых обмоток.

Статор и ротор в асинхронных двигателях

Трехфазные асинхронные двигатели имеют свои особенности, ротор и статор в них отличаются от использованных в других типах электродвигателей. Например, ротор может иметь две конструкции: короткозамкнутый и фазный. Рассмотрим особенности строения каждого из них по подробнее. Однако для начала давайте вкратце разберемся, как работает асинхронный двигатель.

В статоре создается вращающееся магнитное поле. Оно наводит на роторе индуцируемый ток и тем самым приводит его в движение. Таким образом ротор всегда пытается «догнать» вращающееся магнитное поле.

Необходимо также упомянуть о такой важной особенности асинхронного двигателя, как скольжение ротора. Это явление заключается в разности частот вращения ротора и магнитного поля, создаваемого статором. Объясняется это как раз тем, что ток индуцируется в роторе только при его движении относительно магнитного поля. И если бы частоты вращения были одинаковы, то этого движения бы просто не происходило. В результате ротор пытается «догнать» по оборотам магнитное поле, и если это происходит, то ток в обмотках перестает индуцироваться и ротор замедляется. В этот момент сила, действующая на него, растет, он начинает опять ускоряться. Так и получается эффект стабилизации частоты вращения, за что эти электродвигатели и пользуются большой востребованностью.

Короткозамкнутый ротор

Он также представляет собой конструкцию, состоящую из металлических пластин, выполняющих функцию сердечника. Однако вместо медной обмотки там установлены стержни или пруты, не касающиеся друг друга и накоротко замкнутые между собой металлическими пластинами на торцах. При этом стержни не перпендикулярны пластинам, а направлены под углом. Это делается для уменьшения пульсаций магнитного поля и момента. Таким образом получаются витки, замкнутые накоротко, от сюда и название.

 

Фазный ротор

Главное отличие фазного ротора от короткозамкнутого заключается в наличии трехфазной обмотки, уложенной в проточки сердечника и соединяющейся в особом коллекторе с тремя кольцами вместо ламелей.

Эти обмотки обычно соединяются «звездой». Такие электродвигатели более трудоемки в производстве за счет усложнения конструкции, однако их пусковые токи ниже, чем у двигателей с короткозамкнутым ротором, а также они лучше поддаются регулировке.

Надеемся, что после прочтения данной статьи у вас больше не осталось вопросов о том, что такое ротор и статор электродвигателя и какой у них принцип работы. Напоследок рекомендуем просмотреть видео, в котором наглядно рассмотрен данный вопрос:

Материалы по теме:

• Чем отличается постоянный ток от переменного
• Что такое электрическое поле
• Как выбрать частотный преобразователь для двигателя

Опубликовано 17.04.2019 Обновлено 17.04.2019 Пользователем Александр (администратор)

Фазный ротор электродвигателя

Широкое распространение асинхронного электродвигателя (АД) вызвано его надежностью и простотой конструкции. Статор такого двигателя стандартный, представляет собой изготовленный из пластин электростатической стали полый цилиндр с трехфазной обмоткой. Ротор же может быть короткозамкнутым и фазным. Последний вариант получил более широкое распространение по ряду причин, хотя его конструкция намного сложнее, чем у короткозамкнутого ротора.

 

Конструкция фазного ротора

Фазный ротор  АД конструктивно напоминает его статор. Основа ротора набирается из пластин электростатической стали, которые насаживаются на вал. Конструкция имеет продольные пазы, в которые укладываются витки катушек фазной обмотки. Количество фаз ротора строго соответствует количеству фаз статора. Для подключения обмотки ротора к цепи, на валу последнего устанавливаются 3 контактных кольца, к которым подведены концы обмотки, находящиеся в соприкосновении с токопроводящими щетками. В свою очередь щетки имеют выходы в коробку корпуса, что позволят подключать внешнее дополнительное сопротивление.

В зависимости от напряжения сети, фазы обмотки соединяются “треугольником” или “звездой”. Оси катушек двухполюсного электродвигателя смещены на 120 градусов относительно друг друга.

Контактные кольца изготавливаются из латуни или стали. На вал они посажены с обязательной изоляцией между собой. Щетки расположены на щеткодержатле, изготовлены из металлографита, к кольцам прижимаются посредством пружин.

Зачем нужно добавочное сопротивление?

Добавочное сопротивление служит для запуска двигателя с нагрузкой на его валу. Как только достигаются номинальные обороты вала, сопротивление отключается за ненадобность, а кольца закорачиваются. В противном случае работа электродвигателя будет нестабильной, возникнут потери КПД.

Роль добавочного внешнего сопротивления, как правило, выполняет ступенчатый реостат. В этом случае двигатель будет разгонятся тоже ступенчато. Часто используются устройства, способные поднять КПД двигателя, при этом избавляя щетки от излишнего трения о кольца. После разгона устройство поднимает щетки и замыкает кольца.

Для реализации автоматического пуска электродвигателя используется подключенная индуктивность к обмотке ротора. Дело в том, что в тот момент, когда осуществляется пуск, в роторе показатели индуктивности и частоты тока максимальны. При разгоне двигателя эти показатели падают, а в конечном итоге двигатель выходит на нормальный рабочий режим.

Отличие короткозамкнутого ротора от фазного

В короткозамкнутом роторе электродвигателя, в отличие от фазного варианта, нет обмоток. Их заменяют замкнутые с торцов между собой кольцами стержни, изготовленные из алюминия или меди. Визуально конструкция такого ротора напоминает беличье колесо, от чего он и получил свое название — “беличья клетка”.

Короткозамкнутый ротор приводится во вращение за счет наведения тока магнитным полем статора. Чтобы исключить пульсирование магнитного поля в роторе, стержни “беличьей клетки” располагаются параллельно между собой, но под наклоном относительно оси вращения. АД с короткозамкнутым ротором обладают высокой надежностью за счет отсутствия щеток, которые со временем перетираются. Кроме того, их стоимость меньше, чем у вариантов с фазным ротором.

Преимущества и недостатки электродвигателя с фазным ротором

Широкое распространение АД с фазным ротором получил за счет ряда серьезных преимуществ перед другими машинами подобного рода. Среди них следует отметить большой вращающий момент при запуске, а также относительно постоянную скорость вращения даже при высоких нагрузках. Такие электродвигатели для запуска требуют меньший пусковой ток, а конструкция позволяет использовать автоматические пусковые устройства. Кроме того, эти электрические машины хорошо переносят продолжительные перегрузки.

Как и любой электрический механизм, электродвигатели с фазным ротором имеют ряд недостатков:

• Чувствительность к перепадам напряжения;
• Большие габаритные размеры
• Высокая стоимость;;
• Более сложная конструкция за счет цепи ротора с добавочным сопротивлением;
• Меньшие показатели коэффициента мощности и КПД (относительно АД с короткозамкнутым ротором).

  Область применения электродвигателей с фазным ротором

Ад с фазным ротором, за счет высокого крутящего момента, низких пусковых токов и способности долговременно работать при повышенных нагрузках, используются там, где необходима большая мощность электродвигателя, но нет необходимости плавно регулировать скорость вращения в широких диапазонах. Кроме того, эти машины отлично приспособлены под пуск с нагрузкой на валу.

За счет высокой производительности, наиболее часто АД с фазным ротором используются на различном серьезном, тяжелом силовом оборудовании, например, подъемных кранах, лифтовых приводах, станках, различных подъемниках. Иными словами, эти двигатели используются там, где есть необходимость запуска под нагрузкой, а не на холостом ходу.

  Проверка электродвигателя с фазным ротором

Как известно, электродвигатели с фазным ротором имеют обмотки как на статоре, так и на роторе, что повышает вероятность выхода из строя именно одной из них.

Для проверки обмоток статора трехфазного АД на целостность, необходимо добраться до клемм их подключения. Затем нужно произвести замеры сопротивлений между фазными клеммами по отдельности, предварительно сняв перемычки. Если сопротивление какой-либо обмотки меньше, чем у других, это свидетельствует о замыкании между ее витками. В этом случае двигатель отдается на перемотку.

Для проверки обмоток ротора, необходимо отыскать выводы от контактных колец. Затем нужно убедиться, что сопротивления обмоток совпадают. Если конструкция электродвигателя предусматривает наличие системы отключения обмоток ротора, отсутствие контакта может быть обусловлено именно поломкой данного механизма, а не обрывом витков.

О наличие какой-либо неисправности АД могут свидетельствовать следующие факторы:

• Снижение скорости вращения при нагрузке. Характерно для высокого сопротивления в цепи ротора, слабого контакта в его обмотке, низкого напряжения электросети
• Разворачивание АД, когда цепь ротора разомкнута – КЗ в обмотке ротора
• Чрезмерное равномерное повышение температуры двигателя – длительная перегрузка АД или его недостаточное охлаждение
• Нагрев статорной обмотки местного характера – двойное замыкание катушек статора на корпус или между фазами, КЗ между витками, неверное подключение катушек в фазе между собой
• Нагрев стали статора местного характера – нарушение изоляции между листами стали, их оплавление и выгорание, замыкание
• Посторонний шум при работе АД.
  Может быть вызван как выходом из строя подшипников, так и недостаточной запрессовкой активной стали. Определяется на слух по характеру постороннего шума
• Перегорание в обмотке якоря предохранителей, отсутствие контакта в подводящей проводке, выход из строя реостата

 Для самостоятельной диагностики и исправления неисправностей электродвигателя необходимыми являются хотя-бы минимальные познания в устройстве АД и электрических цепях в целом. Все же крайне не рекомендуется самостоятельно заниматься ремонтом электродвигателя с фазным ротором, так как это может привести к поражению электрическим током.

Станок с ротором Gerstenberg Schrӧder

Назначение и принцип работы
Наша машина с игольчатым ротором обеспечивает гибкость производственного процесса двумя очень важными способами. Во-первых, вы можете вносить коррективы в уровень интенсивности и продолжительность замешивания. Это позволяет вам менять тип используемого масла в соответствии с доступностью и рыночным спросом.

Такая гибкость позволяет вам воспользоваться колебаниями цен на нефть без ущерба для качества продукции. Во-вторых, у вас есть возможность работать с широким ассортиментом маргарина и шортенинга под высоким или низким давлением и с переменной скоростью, зная, что вы всегда можете рассчитывать на получение высококачественного продукта с высокими эксплуатационными характеристиками. 9№ 0006

Модульная конструкция позволяет установить до трех цилиндров на общей базовой раме, не занимая дополнительной площади. Вы также можете установить машину со штифтовым ротором поверх Nexus, Perfector и Kombinator. Кроме того, машины со штифтовым ротором оснащены встроенным водяным блоком.

Объем баллона

• 25 л.
• 50 л.
• 80 л.
• 100 л
• 200 л.

 

Преимущества

• Гибкость
• Санитарное исполнение, отвечающее самым высоким стандартам гигиены согласно стандартам 3-A. Все детали, контактирующие с продуктом, изготовлены из нержавеющей стали AISI, а все уплотнения продукта выполнены в санитарном исполнении
.
• Простая замена быстроизнашивающихся деталей во время обслуживания и обслуживания.
• Детали скольжения изготовлены из очень износостойких материалов

Масложировая промышленность

• Различные маргариновые продукты
• Укорочение.

Брошюры

Технологии желтого жира &Верт; ГБ

Спецификации

GS Pin роторная машина GS-601 &Верт; ГБ

Инструкции по применению

Пастеризация и переплавка обезжиренных продуктов &Верт; ГБ

Белые книги

Технология кристаллизации &Верт; ГБ

Производство маргарина &Верт; ГБ

Слоеное тесто на основе пальмового масла &Верт; ГБ

Спреды с пониженным содержанием жира и низким содержанием жира &Верт; ГБ

Сокращение общей информации &Верт; ГБ

Столовый маргарин Trans free &Верт; ГБ

Slaw Device возвращается: педали RH Rotor управляют небом — за 475 долларов США

медаль к педали —

Они могут быть дорогими, но для любителей авиасимуляторов они стоят каждой копейки.

Ли Хатчинсон — 14 апреля 2022 г. 10:30 UTC

Увеличить / Новая мода: роторы RH (справа) по сравнению со старыми RX Viper (слева).

Lee Hutchinson

Всегда приятно видеть всплывающее электронное письмо от Wiaczesław Oziabło — более известного как «Slaw» за Slaw Device. Инженер и поставщик высококлассных педалей управления полетом для рынка «сумасшедших энтузиастов», он известен производством устройств, которые больше похожи не на компьютерную периферию, а на блестящие металлические произведения искусства.

Это даже более захватывающе, когда это электронное письмо обещает что-то новое и крутое. «После длительного перерыва, — писал Озиабло, — мы продолжили и закончили подготовку к производству педалей руля RH Rotor. На данный момент у меня есть несколько комплектов этих педалей руля, которые использовались только для фото и видео». Он предложил прислать мне на обзор одну из предсерийных моделей, отметив, что она будет иметь лишь незначительные отличия от серийных устройств.

Я сразу согласился, а через пару недель DHL доставила мне на крыльцо тяжелую коробку. В нем было последнее предложение Slaw Device: педали RH Rotor.

• Коробка! Это было тяжело.

  Ли Хатчинсон

• arstechnica.net/wp-content/uploads/2022/04/JT3A5974.jpg» data-responsive=»https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2022/04/JT3A5974-980×653.jpg 1080, https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2022/04/JT3A5974-1440×960.jpg 2560″ data-sub-html=»#caption-1847317″>

  При открывании крышки открывается набор аксессуаров.

  Ли Хатчинсон

• Все, что вам нужно для сборки и использования ваших новых педалей Slaw Device RH Rotor.

  Ли Хатчинсон

• Комплект принадлежностей без упаковки. Все винты и болты, необходимые для сборки, аккуратно упакованы в пакеты с индивидуальной маркировкой. Slaw Device также предоставляет пару шестигранных ключей, гаечный ключ на 10 мм и USB-кабель.

  Ли Хатчинсон

• jpg» data-src=»https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2022/04/JT3A5978.jpg» data-responsive=»https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2022/04/JT3A5978-980×653.jpg 1080, https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2022/04/JT3A5978-1440×960.jpg 2560″ data-sub-html=»#caption-1847318″>

  Под комплектом принадлежностей находится корпус правого ротора.

  Ли Хатчинсон

• Уберите картон с дороги.

  Ли Хатчинсон

The RH Rotors

Начнем с двух вещей. Во-первых, эти педали великолепны. Во-вторых, эти педали стоят 475 долларов.

Реклама

Я подниму цену сейчас, потому что для многих это станет решающим фактором. И хотя роторы RH дешевле, чем TPR Thrustmaster (которые я рассмотрел в 2018 году и которые сейчас стоят 599 долларов), и хотя вы должны быть сумасшедшим, чтобы выбрать серийный комплект Thrustmaster вместо этих красот ручной работы, есть только нельзя обойти тот факт, что 475 долларов — это много денег за одно периферийное устройство. И это даже не джойстик — это набор трехосевых педалей, предназначенных для управления рысканьем самолета или космического корабля.

Если вы сможете выдержать такую ​​цену, вы получите надежное устройство, которое, скорее всего, прослужит вам не менее десяти лет. Как и предыдущее оборудование Slaw Device, роторы RH представляют собой взаимосвязанный танец распорок и скользящих металлических пластин, построенных вокруг центрального роликового кулачка с двумя разными профилями зацепления, один с ярко выраженным центральным фиксатором, а другой гладкий. Большая часть контроллера изготовлена ​​из алюминия и стали с порошковым покрытием, и весит он целых 7,7 кг. Требуется небольшая сборка — вам нужно прикрепить рычаги педалей и стойки носка тормоза — но это занимает максимум пять минут, и все необходимые инструменты входят в комплект принадлежностей.

Роторы RH имеют широкое и длинное основание, усеянное резиновыми противоскользящими накладками; педали спроектированы так, чтобы быть устойчивыми и пригодными для использования практически на любом типе пола, который у вас может быть. Они также оснащены монтажными отверстиями, если вы хотите прикрутить педали к кабине (или прямо к полу, если вы катаетесь именно так).

Ли Хатчинсон Ли является старшим редактором по технологиям в Ars и курирует контент, посвященный гаджетам, автомобилям, информационным технологиям и играм/культуре. Он также знает кое-что о корпоративных хранилищах, безопасности и пилотируемых космических полетах.