Inhalt:
- Was ist ein Rotor
- Was ist ein Stator
- Stator und Rotor in Asynchronmotoren
- Käfigläufer
- Phasenrotor
Was ist ein Rotor
Der Rotor, manchmal auch Anker genannt, ist ein bewegliches, d. h. ein rotierendes Teil in einem Generator oder Elektromotoren, die üblicherweise in Haushalts- und Industriegeräten verwendet werden.
Wenn wir den Rotor eines Gleichstrommotors oder eines Universalkollektormotors betrachten, besteht er aus mehreren Haupteinheiten, nämlich:
- Kern. Es besteht aus vielen gestanzten dünnen Metallplatten, die voneinander isoliert sind. ein spezielles Dielektrikum oder nur ein Oxidfilm, der Strom viel schlechter leitet als reiner Metall. Der Kern wird von ihnen gesammelt und ist ein "Puffkuchen". Infolgedessen haben die Elektronen aufgrund der geringen Dicke des Metalls keine Zeit zum Beschleunigen, und die Erwärmung des Rotors ist viel geringer und die Effizienz der gesamten Vorrichtung ist aufgrund der Reduzierung der Verluste höher. Diese Designentscheidung wurde getroffen, um zu reduzieren Foucault-Wirbelströme, die beim Betrieb des Motors durch die Ummagnetisierung des Kerns zwangsläufig entstehen. Dieselbe Methode, mit ihnen umzugehen, wird in Wechselstromtransformatoren verwendet.
- Wicklungen. Kupferdraht ist speziell um den Kern gewickelt und mit Lackisolierung beschichtet, um das Auftreten von kurzgeschlossenen Windungen zu verhindern, die nicht akzeptabel sind. Die gesamte Wicklung ist zusätzlich mit Epoxidharz oder Lack imprägniert, um die Wicklungen so zu fixieren, dass sie nicht durch Rotationsschwingungen beschädigt werden.
- Die Rotorwicklungen können mit einem Kollektor verbunden werden - einem speziellen Block mit fest an der Welle befestigten Kontakten. Diese Kontakte werden Lamellen genannt, sie bestehen aus Kupfer oder einer seiner Legierungen zur besseren Übertragung des elektrischen Stroms. Bürsten, meist aus Graphit, gleiten daran entlang und zum richtigen Zeitpunkt wird ein elektrischer Strom an die Wicklungen angelegt. Dies wird als Schleifkontakt bezeichnet.
- Die Welle selbst ist eine Metallstange, an ihren Enden befinden sich Sitze für Wälzlager, sie kann haben Gewinde oder Kerben, Keilnuten zur Befestigung von Zahnrädern, Riemenscheiben oder anderen angetriebenen Teilen Elektromotor.
- Auf der Welle befindet sich zudem ein Lüfterrad, damit sich der Motor selbst kühlt und keine zusätzliche Vorrichtung zur Wärmeabfuhr verbauen muss.
Es ist erwähnenswert, dass nicht jeder Rotor Wicklungen hat, die im Wesentlichen ein Elektromagnet sind. Stattdessen können Permanentmagnete wie bei bürstenlosen Gleichstrommotoren verwendet werden. Und bei einem Asynchronmotor mit Kurzschlussläufer gibt es in der üblichen Form überhaupt keine Wicklungen, stattdessen werden Käfigmetallstäbe verwendet, aber dazu weiter unten.
Was ist ein Stator
Der Stator ist der stationäre Teil des Motors. Normalerweise ist es mit dem Körper des Geräts ausgerichtet und ist ein zylindrisches Teil. Es besteht auch aus vielen Platten, um die Erwärmung durch Foucault-Ströme zu reduzieren, unbedingt lackiert. An den Enden befinden sich Sitze für Gleit- oder Wälzlager.
Die Bauform wird als Statorpaket bezeichnet und in das Graugussgehäuse des Gerätes eingepresst. In diesem Zylinder sind Nuten für die Wicklungen eingearbeitet, die ebenso wie für den Rotor imprägniert sind spezielle Zusammensetzungen, damit die Wärme gleichmäßiger im Gerät verteilt wird und die Wicklungen nicht aneinander reiben von Vibrationen.
Die Statorwicklungen können je nach Einsatzzweck und Art der elektrischen Maschine auf unterschiedliche Weise angeschlossen werden. Für Drehstrommotoren sind Stern- und Dreieckschaltungen anwendbar. Sie sind im Diagramm dargestellt:
Für die Anschlüsse am Gerätekörper ist eine spezielle Anschlussdose ("borno") vorgesehen. In dieser Box werden die Anfänge und Enden von drei Wicklungen herausgeführt und je nach Leistung und Einsatzzweck der Maschine spezielle Klemmenblöcke in verschiedenen Ausführungen bereitgestellt.
Beim Betrieb von Motoren mit unterschiedlichen Wicklungsanschlüssen gibt es gravierende Unterschiede. Wenn der Motor beispielsweise mit einem Stern verbunden ist, startet er sanfter, aber es ist nicht möglich, die maximale Leistung zu entwickeln. Bei Anschluss an ein Dreieck liefert der Elektromotor das vom Hersteller angegebene Drehmoment, aber die Anlaufströme erreichen in diesem Fall hohe Werte. Das Stromnetz ist für solche Lasten einfach nicht ausgelegt. Die Verwendung des Geräts in diesem Modus ist mit einer Erwärmung der Kabel verbunden, und an einer schwachen Stelle (dies sind die Verbindungen und Anschlüsse) kann das Kabel durchbrennen und einen Brand verursachen. Der Hauptvorteil von Asynchronmotoren ist die bequeme Änderung der Drehrichtung, Sie müssen nur die Anschlusspunkte zweier Wicklungen vertauschen.
Stator und Rotor in Asynchronmotoren
Drehstrom-Asynchronmotoren haben ihre eigenen Eigenschaften, der Rotor und der Stator unterscheiden sich von denen, die in anderen Arten von Elektromotoren verwendet werden. Ein Rotor kann beispielsweise zwei Bauarten haben: Kurzschluss und Phase. Betrachten wir die strukturellen Merkmale jedes einzelnen von ihnen genauer. Lassen Sie uns jedoch zunächst einen kurzen Blick darauf werfen, wie ein Induktionsmotor funktioniert.
Im Stator entsteht ein rotierendes Magnetfeld. Es induziert einen induzierten Strom am Rotor und setzt ihn dadurch in Bewegung. Somit versucht der Rotor immer, das rotierende Magnetfeld „aufzuholen“.
Es ist auch notwendig, ein so wichtiges Merkmal eines Induktionsmotors wie den Rotorschlupf zu erwähnen. Dieses Phänomen besteht in der Differenz zwischen der Rotordrehzahl und dem vom Stator erzeugten Magnetfeld. Dies erklärt sich gerade dadurch, dass der Strom im Rotor nur induziert wird, wenn er sich relativ zum Magnetfeld bewegt. Und wären die Drehzahlen gleich, dann würde diese Bewegung einfach nicht stattfinden. Infolgedessen versucht der Rotor, die Geschwindigkeit mit dem Magnetfeld "aufzuholen", und wenn dies geschieht, wird der Strom in den Wicklungen nicht mehr induziert und der Rotor verlangsamt sich. In diesem Moment wächst die auf ihn einwirkende Kraft, er beginnt wieder zu beschleunigen. Auf diese Weise wird der Effekt der Geschwindigkeitsstabilisierung erzielt, für den diese Elektromotoren sehr gefragt sind.
Käfigläufer
Es ist auch eine Struktur aus Metallplatten, die als Kern dienen. Anstelle einer Kupferwicklung werden jedoch Stäbe oder Stäbe eingebaut, die sich nicht berühren und an den Enden durch Metallplatten miteinander kurzgeschlossen sind. In diesem Fall sind die Stäbe nicht senkrecht zu den Platten, sondern schräg ausgerichtet. Dies geschieht, um die Pulsation des Magnetfelds und des Moments zu reduzieren. So werden kurzgeschlossene Windungen erhalten, von hier und dem Namen.
Phasenrotor
Der Hauptunterschied zwischen einem Phasenrotor und einem Käfigläufer ist das Vorhandensein einer dreiphasigen Wicklung, die in die Nuten des Kerns gelegt und in einem speziellen Kollektor mit drei Ringen anstelle von Lamellen verbunden ist. Diese Wicklungen sind normalerweise sternförmig. Solche Elektromotoren sind aufgrund der Komplexität der Konstruktion aufwendiger in der Herstellung, aber ihre Anlaufströme sind niedriger als bei Käfigläufermotoren und sie eignen sich auch besser für Einstellung.
Wir hoffen, dass Sie nach dem Lesen dieses Artikels keine Fragen mehr darüber haben, was Rotor und Stator eines Elektromotors sind und wie ihre Funktionsweise ist. Abschließend empfehlen wir Ihnen, sich ein Video anzusehen, in dem dieses Thema klar berücksichtigt wird:
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