Rotor a stator elektromotoru: definice, druhy, účel

Dříve nebo později zájemce o elektrotechniku uslyší zmínky o rotoru a statoru a položí si otázku: „Co to je a jaký je mezi nimi rozdíl? zařízení?" Jednoduše řečeno, rotor a stator jsou dvě hlavní části umístěné v elektromotoru (zařízení pro přeměnu elektrické energie na mechanické). Bez nich by existence moderních motorů, a tedy většiny elektrických zařízení na nich založených, byla nemožná. Stator je pevnou součástí zařízení a rotor je pohyblivý, otáčejí se navzájem v různých směrech. V tomto článku podrobně rozebereme konstrukci těchto částí a jejich princip fungování, aby po přečtení článku čtenáři webu Sám elektrikář v této věci nezbývají žádné další otázky.

Obsah:

Co je rotor
Co je stator
Stator a rotor u asynchronních motorů
Rotor veverky
Fázový rotor

Co je rotor

Rotor, někdy také nazývaný kotva, je pohyblivá, tedy rotační část v generátoru nebo elektromotorech, které se běžně používají v domácích a průmyslových zařízeních.

Pokud vezmeme v úvahu rotor stejnosměrného motoru nebo univerzálního kolektorového motoru, skládá se z několika hlavních jednotek, a to:

Jádro. Je vyroben z mnoha lisovaných tenkých kovových desek, které jsou od sebe izolované. speciální dielektrikum nebo jen oxidový film, který vede proud mnohem hůř než čistý kov. Sbírá se z nich jádro a je to „puff cake“. Díky tomu se elektrony nestihnou urychlit kvůli malé tloušťce kovu a zahřívání rotoru je mnohem menší a účinnost celého zařízení je díky snížení ztrát vyšší. Toto konstrukční rozhodnutí bylo učiněno ke snížení Foucaultovy vířivé proudy, které nevyhnutelně vznikají při provozu motoru v důsledku převrácení magnetizace jádra. Stejný způsob jejich řešení se používá u střídavých transformátorů.
Vinutí. Měděný drát je speciálně navinutý kolem jádra, potažený izolací laku, aby se zabránilo vzniku zkratových závitů, které jsou nepřijatelné. Celé vinutí je navíc napuštěno epoxidovou pryskyřicí nebo lakem pro fixaci vinutí, aby nedošlo k jejich poškození vibracemi od rotace.
Vinutí rotoru lze připojit ke kolektoru - speciálnímu bloku s kontakty bezpečně připevněnými k hřídeli. Tyto kontakty se nazývají lamely, jsou vyrobeny z mědi nebo její slitiny pro lepší přenos elektrického proudu. Po ní se posouvají kartáče, obvykle vyrobené z grafitu, a ve správnou chvíli je do vinutí přiveden elektrický proud. Toto se nazývá posuvný kontakt.
Hřídel samotná je kovová tyč, na jejích koncích jsou sedla pro valivá ložiska, může mít závity nebo zářezy, drážky pro pera pro připevnění ozubených kol, řemenic nebo jiných dílů, které jsou poháněny elektrický motor.
Na hřídeli je také umístěno oběžné kolo ventilátoru, aby se motor sám chladil a nemuselo se instalovat přídavné zařízení na odvod tepla.

Stojí za zmínku, že ne každý rotor má vinutí, která jsou v podstatě elektromagnetem. Místo toho lze použít permanentní magnety, jako u bezkomutátorových stejnosměrných motorů. A v asynchronním motoru s rotorem nakrátko nejsou vůbec žádná vinutí v obvyklé podobě, místo nich jsou použity kovové tyče nakrátko, ale o tom níže.

Co je stator

Stator je nehybná část motoru. Obvykle je zarovnán s tělem zařízení a je válcovou částí. Skládá se také z mnoha desek pro snížení zahřívání vlivem Foucaultových proudů, bez problémů lakovaných. Na koncích jsou sedla pro kluzná nebo valivá ložiska.

Konstrukce se nazývá statorový obal a je zalisována do litinového pouzdra zařízení. Uvnitř tohoto válce jsou obrobeny drážky pro vinutí, která jsou stejně jako pro rotor impregnována speciální kompozice, aby se teplo rovnoměrněji rozložilo po celém zařízení a vinutí se o sebe nedřela z vibrací.

Statorová vinutí mohou být zapojena různými způsoby v závislosti na účelu a typu elektrického stroje. Pro třífázové motory jsou použitelné typy připojení hvězda a trojúhelník. Jsou znázorněny ve schématu:

Pro připojení na těle zařízení je k dispozici speciální spojovací krabice („borno“). V této krabici jsou vyvedeny začátky a konce tří vinutí a jsou k dispozici speciální svorkovnice různých provedení v závislosti na výkonu a účelu stroje.

Existují vážné rozdíly v provozu motorů s různým připojením vinutí. Například při spojení s hvězdou se motor rozběhne plynuleji, ale nebude možné vyvinout maximální výkon. Při zapojení do trojúhelníku dodá elektromotor veškerý točivý moment deklarovaný výrobcem, ale rozběhové proudy v tomto případě dosahují vysokých hodnot. Elektrická síť prostě nemusí být navržena pro takové zatížení. Používání zařízení v tomto režimu je plné zahřívání vodičů a na slabém místě (to jsou spoje a konektory) může vodič shořet a způsobit požár. Hlavní výhodou asynchronních motorů je pohodlí při změně směru jejich otáčení, stačí jen prohodit připojovací body libovolných dvou vinutí.

Stator a rotor u asynchronních motorů

Třífázové asynchronní motory mají své vlastní charakteristiky, rotor a stator se v nich liší od těch, které se používají u jiných typů elektromotorů. Například rotor může mít dvě konstrukce: klec nakrátko a fázi. Podívejme se podrobněji na strukturální vlastnosti každého z nich. Nejprve se však v rychlosti podívejme, jak indukční motor funguje.

Ve statoru se vytváří rotující magnetické pole. Indukuje indukovaný proud na rotoru a tím jej uvádí do pohybu. Rotor se tedy vždy snaží „dohnat“ rotující magnetické pole.

Je také nutné zmínit tak důležitou vlastnost indukčního motoru, jako je prokluz rotoru. Tento jev spočívá v rozdílu mezi otáčkami rotoru a magnetickým polem generovaným statorem. To se vysvětluje právě tím, že proud se v rotoru indukuje pouze tehdy, když se pohybuje vzhledem k magnetickému poli. A pokud by byly rychlosti otáčení stejné, pak by tento pohyb jednoduše nenastal. V důsledku toho se rotor snaží "dohnat" rychlost s magnetickým polem, a pokud k tomu dojde, pak se proud ve vinutí přestane indukovat a rotor se zpomalí. V tuto chvíli síla působící na něj roste, začíná opět zrychlovat. Tak se získá efekt stabilizace otáček, pro který jsou tyto elektromotory velmi žádané.

Rotor veverky

Je to také konstrukce skládající se z kovových desek, které slouží jako jádro. Místo měděného vinutí jsou však instalovány tyče nebo tyče, které se navzájem nedotýkají a jsou na koncích vzájemně zkratovány kovovými deskami. V tomto případě nejsou tyče kolmé k deskám, ale směřují pod úhlem. To se provádí za účelem snížení pulzace magnetického pole a momentu. Tak se získají zkratované závity, odtud a název.

Fázový rotor

Hlavním rozdílem mezi fázovým rotorem a rotorem s veverkou je přítomnost třífázového vinutí, uloženého v drážkách jádra a spojeného ve speciálním kolektoru se třemi kroužky namísto lamel. Tato vinutí jsou obvykle zapojena do hvězdy. Takové elektromotory jsou pracnější ve výrobě kvůli složitosti konstrukce, ale jejich startovací proudy jsou nižší než u motorů s kotvou nakrátko a také se lépe hodí nastavení.

Doufáme, že po přečtení tohoto článku již nebudete mít žádné otázky o tom, co je rotor a stator elektromotoru a jaký je jejich princip činnosti. Nakonec doporučujeme zhlédnout video, ve kterém je tento problém jasně zvažován:

Související materiály: