Rotor et stator d'un moteur électrique: définition, types, fonction

Tôt ou tard, une personne intéressée par l'électrotechnique entend des références au rotor et au stator et pose la question: « Qu'est-ce que c'est et quelle est la différence entre ces dispositifs? " En termes simples, le rotor et le stator sont deux parties principales situées dans le moteur électrique (un dispositif pour convertir l'énergie électrique en mécanique). Sans eux, l'existence des moteurs modernes, et donc de la plupart des appareils électriques basés sur eux, serait impossible. Le stator est une partie fixe de l'appareil, et le rotor est mobile, ils tournent dans des directions différentes l'un par rapport à l'autre. Dans cet article, nous analyserons en détail la conception de ces pièces et leur principe de fonctionnement, afin qu'après lecture de l'article, les lecteurs du site Électricien lui-même il n'y a plus de questions à ce sujet.

Teneur:

Qu'est-ce qu'un rotor
Qu'est-ce qu'un stator
Stator et rotor dans les moteurs asynchrones
Rotor à cage d'écureuil
Rotor phasé

Qu'est-ce qu'un rotor

Le rotor, aussi parfois appelé ancre, est un élément mobile, c'est-à-dire une pièce tournante dans un générateur ou des moteurs électriques, qui sont couramment utilisés dans les équipements ménagers et industriels.

Si nous considérons le rotor d'un moteur à courant continu ou d'un moteur à collecteur universel, il se compose de plusieurs unités principales, à savoir :

Coeur. Il est composé de nombreuses plaques métalliques minces embouties, isolées les unes des autres. un diélectrique spécial ou juste un film d'oxyde qui conduit le courant bien pire que pur métal. Le noyau est collecté auprès d'eux et est un "gâteau feuilleté". En conséquence, les électrons n'ont pas le temps d'accélérer en raison de la faible épaisseur du métal, l'échauffement du rotor est beaucoup moins important et le rendement de l'ensemble du dispositif est supérieur en raison de la réduction des pertes. Cette décision de conception a été prise pour réduire Courants de Foucault, qui surviennent inévitablement lors du fonctionnement du moteur du fait de l'inversion de l'aimantation du noyau. Cette même méthode de traitement est utilisée dans les transformateurs AC.
Enroulements. Le fil de cuivre est spécialement enroulé autour de l'âme, recouvert d'un isolant de vernis pour éviter l'apparition de spires court-circuitées, ce qui est inacceptable. L'ensemble du bobinage est en outre imprégné de résine époxy ou de vernis pour fixer les bobinages afin qu'ils ne soient pas endommagés par les vibrations de rotation.
Les enroulements du rotor peuvent être connectés à un collecteur - un bloc spécial avec des contacts solidement fixés à l'arbre. Ces contacts sont appelés lamelles, ils sont en cuivre ou en son alliage pour une meilleure transmission du courant électrique. Des balais, généralement en graphite, glissent le long de celui-ci et, au bon moment, un courant électrique est appliqué aux enroulements. C'est ce qu'on appelle le contact glissant.
L'arbre lui-même est une tige métallique, à ses extrémités il y a des sièges pour roulements, il peut avoir filetages ou encoches, rainures de clavette pour la fixation d'engrenages, de poulies ou d'autres pièces entraînées moteur électrique.
Une turbine de ventilateur est également située sur l'arbre afin que le moteur se refroidisse et n'ait pas à installer un dispositif supplémentaire pour évacuer la chaleur.

Il convient de noter que tous les rotors n'ont pas d'enroulements, qui sont essentiellement un électro-aimant. Des aimants permanents peuvent être utilisés à la place, comme dans les moteurs à courant continu sans balais. Et dans un moteur asynchrone avec un rotor à cage d'écureuil, il n'y a pas du tout d'enroulements sous la forme habituelle, à la place des tiges métalliques à cage d'écureuil sont utilisées, mais plus sur ce qui suit.

Qu'est-ce qu'un stator

Le stator est la partie fixe du moteur. Habituellement, il est aligné avec le corps de l'appareil et constitue une pièce cylindrique. Il se compose également de nombreuses plaques pour réduire l'échauffement dû aux courants de Foucault, sans faute vernies. Aux extrémités se trouvent des sièges pour paliers lisses ou à roulement.

La conception s'appelle un ensemble de stator et est pressée dans le boîtier en fonte de l'appareil. A l'intérieur de ce cylindre, des rainures sont usinées pour les bobinages, qui, ainsi que pour le rotor, sont imprégnés compositions spéciales pour que la chaleur soit répartie plus uniformément dans tout l'appareil et que les enroulements ne frottent pas les uns contre les autres des vibrations.

Les enroulements du stator peuvent être connectés de différentes manières, selon le but et le type de machine électrique. Pour les moteurs triphasés, les types de connexion étoile et triangle sont applicables. Ils sont présentés dans le schéma :

Une boîte de jonction spéciale ("borno") est prévue pour effectuer les connexions sur le corps de l'appareil. Dans cette boîte, les débuts et les fins de trois enroulements sont mis en évidence et des borniers spéciaux de différentes conceptions sont fournis, en fonction de la puissance et de l'objectif de la machine.

Il existe de sérieuses différences dans le fonctionnement des moteurs avec des connexions différentes des enroulements. Par exemple, lorsqu'il est connecté à une étoile, le moteur démarrera plus doucement, mais il ne sera pas possible de développer une puissance maximale. Lorsqu'il est connecté en triangle, le moteur électrique fournira tout le couple déclaré par le constructeur, mais les courants de démarrage atteignent dans ce cas des valeurs élevées. Le réseau électrique peut tout simplement ne pas être conçu pour de telles charges. L'utilisation de l'appareil dans ce mode entraîne un échauffement des fils et, dans un endroit faible (ce sont les joints et les connecteurs), le fil peut griller et provoquer un incendie. Le principal avantage des moteurs asynchrones est la commodité de changer le sens de leur rotation, il vous suffit d'intervertir les points de connexion de deux enroulements.

Stator et rotor dans les moteurs asynchrones

Les moteurs asynchrones triphasés ont leurs propres caractéristiques, le rotor et le stator diffèrent de ceux utilisés dans les autres types de moteurs électriques. Par exemple, un rotor peut avoir deux conceptions: à cage d'écureuil et à phase. Examinons plus en détail les caractéristiques structurelles de chacun d'eux. Cependant, jetons d'abord un coup d'œil au fonctionnement d'un moteur à induction.

Un champ magnétique tournant est créé dans le stator. Il induit un courant induit sur le rotor et le met ainsi en mouvement. Ainsi, le rotor essaie toujours de "rattraper" le champ magnétique tournant.

Il est également nécessaire de mentionner une caractéristique aussi importante d'un moteur à induction que le glissement du rotor. Ce phénomène consiste en la différence entre la vitesse du rotor et le champ magnétique généré par le stator. Ceci s'explique précisément par le fait que le courant n'est induit dans le rotor que lorsqu'il se déplace par rapport au champ magnétique. Et si les vitesses étaient les mêmes, alors ce mouvement ne se produirait tout simplement pas. En conséquence, le rotor essaie de "rattraper" la vitesse du champ magnétique, et si cela se produit, le courant dans les enroulements cesse d'être induit et le rotor ralentit. A ce moment, la force agissant sur lui grandit, il recommence à accélérer. C'est ainsi que l'on obtient l'effet de stabilisation de la vitesse, pour lequel ces moteurs électriques sont très demandés.

Rotor à cage d'écureuil

C'est aussi une structure constituée de plaques métalliques qui servent de noyau. Cependant, au lieu d'un enroulement en cuivre, des tiges ou des tiges y sont installées qui ne se touchent pas et sont court-circuitées les unes avec les autres par des plaques métalliques aux extrémités. Dans ce cas, les tiges ne sont pas perpendiculaires aux plaques, mais dirigées en biais. Ceci est fait pour réduire la pulsation du champ magnétique et du moment. Ainsi, des tours court-circuités sont obtenus, à partir d'ici et du nom.

Rotor phasé

La principale différence entre un rotor à phase et un rotor à cage d'écureuil est la présence d'un enroulement triphasé, posé dans les rainures du noyau et connecté dans un collecteur spécial à trois anneaux au lieu de lamelles. Ces enroulements sont généralement connectés en étoile. De tels moteurs électriques sont plus laborieux dans la production en raison de la complexité de la conception, mais leur les courants de démarrage sont inférieurs à ceux des moteurs à cage d'écureuil, et ils se prêtent également mieux à ajustement.

Nous espérons qu'après avoir lu cet article, vous ne vous posez plus de questions sur ce que sont le rotor et le stator d'un moteur électrique et quel est leur principe de fonctionnement. Enfin, nous vous recommandons de regarder une vidéo dans laquelle cette question est clairement abordée :

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