описание, принцип работы в асинхронных электродвигателях, их функции

Электрооборудование

Автор: profelectro

Содержание

Очень многие приборы и устройства, окружающие нас в быту, имеют в своей конструкции двигатель.

Мощные электрические моторы приводят в движение транспортные средства на улицах городов и на железных дорогах, используются в поднятии и перемещении тяжелых грузов.

Из школьных программ мы помним, что электромоторы это устройства для преобразования энергии из одного вида в другой. Чтобы понять, как этот процесс происходит, нужно разобрать электромотор и посмотреть, как он устроен внутри.

В наших статьях мы детально рассказываем о предназначении ротора и статора, о том, как они работают.

Итак, давайте детально разберемся с двумя основными его частями:

Ротор(другое название этой детали – якорь) это подвижная, точнее сказать, вращающаяся деталь электромотора.

Конструкция ротора зависит от типа устройства, в котором он используется. Если это коллекторный агрегат, то ротор производится из следующих частей:

• Сердечник. Эта деталь состоит из пакета металлических пластин. Они переслаиваются диэлектриком или обычной оксидной пленкой. В результате получается «слоеный пирог», основная функция которого – тормозить разгон электронов и предотвращать разогрев ротора. Дело в том, что для приведения мотора во вращение производится перемагничивание сердечника. В результате возникают вихревые токи, или так называемые «токи Фуко», нагревающие ротор и снижающие эффективность работы мотора;

• Обмотки. Сердечник обматывают витками медной проволоки. Каждый проводок покрыт слоем прочного лака. Дополнительно обмотку пропитывают эпоксидными смолами и фиксируют особым лаком. Такая защита предотвращает возможность повреждения обмоток и препятствует возникновению пробоя и образования короткозамкнутых витков, что может нарушить работу двигателя;
• Вал. Это металлический стержень. Своими торцевыми частями он устанавливается в подшипниках качения. Кроме того, на валу может быть резьба, а также имеются профильные углубления для шпонок фиксации шестерен и крепления шкивов, которые приводятся во вращение электромотором;

•  Крыльчатка. Эта деталь устанавливается на валу ротора и служит для охлаждения электромотора во время работы. Благодаря такому приспособлению мотор сам себя охлаждает и нет нужды в использовании других устройств для охлаждения;
• Коллектор. Это деталь цилиндрической формы, наружная стенка которой составлена из медных контактов, так называемых ламелей. Коллектор установлен на валу, снаружи его окружают графитовые щетки. Между ламелями коллектора и щетками устанавливается скользящий контакт.

Отдельно отметим, что,по сути,обмотки ротора являются электромагнитом и не все типы ротора устроены именно таким способом.

Цилиндр статора интегрирован в корпус электромотора. Он является его неподвижной частью. Вместе статор и корпус составляют единый моноблок.

Сердечник статора набран из металлических пластин. Они изолированы одна от другой слоем лака. Назначение такого устройства сердечника – противодействие нагреву вихревыми токами Фуко.

В собранном виде пакет статора впрессовывают в корпус. Сердечник статора формируется витками обмотки.

Их пропивают субстанциями особого состава, защищающего витки от повреждений, и укладывают в специально выточенные во внутренней стенке цилиндра пазы.

Схема подключения статора к электрической сети выглядит следующим образом:

На корпусе двигателя имеется так называемый БРНО, блок расключения начал обмоток. Иначе говоря, это распределительная коробка, внутри которой находятся клеммники.

Конструктивно, они различаются между собой. Устройство клеммников зависит от мощности двигателя и вида работы, которую этот двигатель выполняет. Концевые части всех обмоток подключаются к клеммам БРНО.

От мощности электромотора и его функционального предназначения зависит также и способ подключения обмоток.

Есть два способа подключения. Один это так называемая«Звезда», другой — «Треугольник». От способа подключения зависит то, как будет работать электромотор.

При способе соединении «Звезда»мотор плавно увеличивает обороты, причем быстрый разгон оборотов до максимума невозможен.

А если обмотки соединены треугольником, мотор может сразу развить те обороты, на который он конструктивно рассчитан, но и стартовые токи будут адекватно велики.

Устройство асинхронного двигателя

Особенность работы асинхронного мотора заключается в следующем:на обмотки статора питание подается пошагово. В статоре возникает вращающееся поле. Это магнитное поле вызывает ток индукции в роторной обмотке.

Ротор приходит во вращение и стремится уровнять частоту своего вращения с частотой вращения магнитного поля.

Как только такое происходит, исчезает ток индукции в роторных обмотках и ротор начинает терять обороты. И тут же начинает ускоряться вновь под влиянием опережающей частоты оборотов поля.

Таким образом двигатель стабилизирует свою работу, Именно в этой особенности состоит достоинство асинхронного мотора, которое выделяет его среди других типов электромоторов.

Асинхронные двигатели имеют и некоторые конструктивные особенности. Так, на этих двигателях устанавливают роторы разных конструкций:

• Короткозамкнутый ротор.Сердечник такого ротора набран из металлических пластин, как и обычный тип, но на нем нет медной обмотки. На пакете сердечника установлены металлические стержни. Они установлены не параллельно пластинам сердечника, но под некоторым углом. Они так же не касаются один другого, но замкнуты на короткоторцевыми дисками.

• Фазный ротор отличается от короткозамкнутого тем, что у него нет короткозамкнутых стержней, а использованы трехфазные обмотки. Кроме того на роторе такого типа применен не обычный коллектор с ламелями, а особая конструкция, состоящая из трех колец.

В конструктивном смысле такие роторы являются более сложными изделиями и процесс их производства более трудоемок.

Но они не вызывают высокие пусковые токи и их работу можно плавно регулировать.

Похожие публикации:

Синхронный электродвигатель с обмоткой возбуждения

Дмитрий Левкин

• Конструкция
• Принцип работы
• Синхронная скорость

• Прямой запуск
• Выход из синхронизма
• Синхронный компенсатор

Синхронный электродвигатель с обмоткой возбуждения, как и любой вращающийся электродвигатель, состоит из ротора и статора. Статор — неподвижная часть, ротор — вращающаяся часть. Статор обычно имеет стандартную трехфазную обмотку, а ротор выполнен с обмоткой возбуждения. Обмотка возбуждения соединена с контактными кольцами к которым через щетки подходит питание.

Синхронный электродвигатель с обмоткой возбуждения (щетки не показаны)

Постоянная скорость вращения синхронного электродвигателя достигается за счет взаимодействия между постоянным и вращающимся магнитным полем. Ротор синхронного электродвигателя создает постоянное магнитное поле, а статор – вращающееся магнитное поле.

Работа синхронного электродвигателя основана на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и постоянного магнитного поля ротора

Статор: вращающееся магнитное поле

На обмотки катушек статора подается трехфазное переменное напряжение. В результате создается вращающееся магнитное поле, которое вращается со скоростью пропорциональной частоте питающего напряжения. Подробнее о том, как посредством трехфазного напряжения питания образуется вращающееся магнитное поле можно прочитать в статье «Трехфазный асинхронный электродвигатель».

Взаимодействие между вращающимся (у статора) и постоянным (у ротора) магнитными полями

Ротор: постоянное магнитное поле

Обмотка ротора возбуждается источником постоянного тока через контактные кольца. Магнитное поле создаваемое вокруг ротора возбуждаемое постоянным током показано ниже. Очевидно, что ротор ведет себя как постоянный магнит, так как имеет такое же магнитное поле (в качестве альтернативы можно представить, что ротор сделан из постоянных магнитов). Рассмотрим взаимодействие ротора и вращающегося магнитного поля. Предположим вы придали ротору начальное вращение в том же направлении как у вращающегося магнитного поля. Противоположные полюса вращающегося магнитного поля и ротора будут притягиваться друг к другу и они будут сцепляться с помощью магнитных сил. Это значит, что ротор будет вращаться с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле, то есть ротор будет вращаться с синхронной скоростью.

Магнитные поля ротора и статора сцепленные друг с другом

Скорость с которой вращается магнитное поле может быть вычислена по следующему уравнению:

,

• где N_s – частота вращения магнитного поля, об/мин,
• f – частота тока статора, Гц,
• p – количество пар полюсов.

Это значит, что скорость синхронного электродвигателя может очень точно контролироваться изменением частоты питающего тока. Таким образом эти электродвигатели подходят для высокоточных приложений.

Почему синхронные электродвигатели не запускаются от электрической сети?

Если ротор не имеет начального вращения, ситуация отличается от описанной выше. Северный полюс магнитного поля ротора будет притягиваться к южному полюсу вращающегося магнитного поля, и начнет двигаться в том же направлении. Но так как ротор имеет определенный момент инерции, его стартовая скорость будет очень низкой. За это время южный полюс вращающегося магнитного поля будет замещен северным полюсом. Таким образом появятся отталкивающие силы. В результате чего ротор начнет вращаться в обратную сторону. Таким образом ротор не сможет запуститься.

Демпферная обмотка — прямой запуск синхронного двигателя от электрической сети

Чтобы реализовать самозапуск синхронного электродвигателя без системы управления между наконечниками ротора размещается «беличья клетка», которая также называется демпферной обмоткой. При запуске электродвигателя катушки ротора не возбуждаются. Под действием вращающегося магнитного поля, индуцируется ток в витках «беличьей клетки» и ротор начинает вращаться подобно тому, как запускаются асинхронные двигатели.

Когда ротор достигает своей максимальной скорости, подается питание на обмотку возбуждения ротора. В результате, как говорилось ранее, полюса ротора сцепляются с полюсами вращающегося магнитного поля и ротор начинает вращаться с синхронной скоростью. При вращении ротора с синхронной скоростью, относительное движение между белечьей клеткой и вращающимся магнитным полем равно нулю. Это значит, что отсутствует ток в короткозамкнутых витках, а следовательно «беличья клетка» не оказывает воздействия на синхронную работу электродвигателя.

Синхронные электродвигатели имеют постоянную скорость независящую от нагрузки (при условии что нагрузка не превышает макимально допустимую). Если момент нагрузки больше, чем момент создаваемый самим электродвигателем, то он выйдет из синхронизма и остановиться. Низкое напряжение питания и низкое напряжение возбуждения также могут быть причинами выхода двигателя из синхронизма.

Синхронные электродвигатели могут также использоваться для улучшения коэффициента мощности системы. Когда единственной целью использования синхронных электродвигателей является улучшение коэффициента мощности их называют синхронными компенсаторами. В таком случае вал электродвигателя не соединяется с механической нагрузкой и вращается свободно.

Что такое ротор? (с картинками)

`;

Автомобили

Факт проверен

Фелиция Дай

Дата последнего изменения: 01 октября 2022 г.

Тормозная система автомобиля играет важную роль в безопасном вождении. Ротор, иногда называемый диском, является неотъемлемой частью дисковой тормозной системы. На каждом конце каждой оси должен быть тормозной диск. Когда эта часть автомобиля находится в хорошем состоянии, ротор помогает обеспечить эффективную остановку автомобиля. Когда эта часть не в хорошем состоянии, вождение и торможение могут быть проблематичными и опасными.

Роторы часто можно увидеть, не снимая и не заменяя какие-либо другие детали транспортного средства. Их можно увидеть, просматривая промежутки в ободе автомобильной шины. Ротор обычно представляет собой темную металлическую деталь, плоскую, гладкую и круглую. Он может показаться полосатым. Если он изношен, на нем можно увидеть или почувствовать канавки.

Ротор представляет собой кусок металла, взаимодействующий с тормозными колодками автомобиля. Когда водитель нажимает на педаль тормоза, внутренний и внешний тормоз каждого колеса зажимают ротор. Чем сильнее нажата педаль тормоза, тем крепче должно быть сцепление. Чем крепче сцепление, тем чаще автомобиль должен останавливаться.

В большинстве случаев ротор можно снять и заменить. Однако для этого потребуется снять шину. Это означает, что автомобиль обычно необходимо поднимать домкратом. Также может потребоваться снятие тормозного суппорта, который представляет собой приспособление, удерживающее тормозные колодки.

Ротор имеет отверстие в центре. После удаления любых деталей, которые могут мешать ему, ротор должен соскользнуть с оси. Затем можно поставить замену. Замена роторов не должна быть необходимой каждый раз при замене тормозов, но человек должен ожидать их периодической замены, если он держит транспортное средство в течение длительного периода времени.

Канавки на роторе являются одним из признаков того, что его состояние ухудшается. Если канавки не слишком глубоки, может быть возможно провести скользящую или правильную часть детали. Это делается, когда он снимается и используется машина для выравнивания поверхности.

В некоторых случаях люди допускают износ своих роторов до такой степени, что их невозможно снять. В этом случае вождение и торможение автомобиля часто становятся проблематичными. Торможение, вероятно, связано с неэффективной скоростью торможения и звуком скрежета металла. Во время вождения возможны металлические звуки и вибрация рулевого колеса. Продолжение управления автомобилем в таком состоянии может быть опасным.

Вам также может понравиться

Рекомендуется

КАК ПОКАЗАНО НА:

Что такое ротор — типы, работа, функции и применение

Ротор был изобретен в начале 1800-х годов и открыт военно-морскими офицерами Р. П. К. Шпенглером и Тео А. ван Хенгелем. Ранее он использовался в динамике Rotor для шифрования файлов, особенно используемых в криптографии. Изобретение этого типа также поддержал Густав де Лаваль, работающий над разработкой турбинного оборудования. Этот тип предполагалось назвать типом Лаваля по его имени Густав де Лаваль. В этой статье мы обсудим, что такое ротор, виды работы, как он работает и принцип работы, функции и приложения.

Это вращающаяся часть машины. Он прикреплен к валу, который соединен с ключом на конце как замок. Эта вращающаяся часть рассматривается как ротор, который вращается внутри магнитного поля при развитии крутящего момента.

Конструкция

Беличьая клетка и токосъемное кольцо IM отличаются только своей вращающейся конструкцией, в то время как конструкция статора для обеих машин одинакова. Машина сделана из пластин, и эти пластины статора состоят из более тонких и более толстых пластин. Проводники сделаны из меди и с обеих сторон закорочены концевыми кольцами, так что образуется замкнутый путь. Эти стержни скошены, чтобы уменьшить потери на вихревые токи. Эти медные стержни также выкованы для повышения механической прочности, чтобы через них мог проходить больший ток. Медные стержни намотаны в соответствии с требованиями на сердечник якоря и рассматриваются как обмотка, показанная на рисунке ниже.

обмотка

Причина использования только меди заключается в том, что мы получаем меньшие омические потери, а также можно повысить эффективность. Но если использовать алюминиевые проводники, у которых большое сопротивление, то омические потери будут больше, а КПД меньше. Коллектор, якорь, многослойный магнитный сердечник из мягкого железа, вал, обмотка и шарикоподшипник вместе рассматриваются как вращающаяся часть. Потому что все эти внутренние части вместе вращаются внутри магнитного поля. Ядро этого типа показано на рисунке ниже.

сердечник

Работа/Функция

Обычно в генераторе он вращается, когда проводник вращается внутри магнитного потока, он индуцирует ЭДС, которая дополнительно создает крутящий момент. Этот крутящий момент, в свою очередь, приводит во вращение вращающуюся часть.

Типы

Существуют различные типы вращающихся частей. Они бывают с беличьей клеткой и контактным кольцом. Тип с короткозамкнутым ротором и статор рассматриваются как асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, тогда как тип с контактным кольцом и статор вместе считаются асинхронным двигателем с контактным кольцом. Двигатель с контактными кольцами показан на рисунке ниже.

Двигатель с фазным ротором

 

С короткозамкнутым ротором/жестким ротором

Конкретного количества полюсов для конструкции нет, оно зависит от количества полюсов статора. Если статор имеет 4 полюса, то и вращающаяся часть должна иметь 4 полюса. Этот тип реакции вращающейся части автоматически изменится при изменении статора. Количество вращающихся фаз равно количеству медных стержней на полюс. Например, если трехфазный двигатель АД имеет 4 полюса и 32 прорези в статоре и 28 прорезей для вращения, то количество медных стержней на полюс = 28/4 = 7. Работа этого типа двигателя невозможна, если количество статоров и вращающихся пазов не равно. Но работа возможна, даже если фазы статора и вращающейся части не равны.

Преимущества беличьей клетки

• За счет увеличения длины вращающихся стержней улучшаются пусковые характеристики АД.
• Гармоники устраняются, и распределение потока в воздушном зазоре становится равномерным.
• Устранены ползание и зубчатость.

Недостатки

• Низкий пусковой момент из-за меньшего сопротивления.
• Пусковой ток больше, так как сопротивление меньше.

Этих недостатков можно избежать, изменив площадь поперечного сечения вращающихся токопроводящих стержней. Это достигается за счет перекоса вращающихся стержней проводников.

Токосъемное кольцо/намотка

Для улучшения пускового крутящего момента мы последовательно подключаем внешнее сопротивление к машине, которое действует как дополнительное сопротивление, помогающее увеличить пусковой крутящий момент. Обычно в токосъемном кольце обмотка наматывается звездой для увеличения пускового момента. Так как при соединении звездой пусковой момент больше, чем при соединении треугольником. При соединении треугольником эффективное сопротивление будет низким, что приведет к уменьшению пускового момента. Вращающийся сердечник контактного кольца показан на рисунке ниже.

контактное кольцо

Разница между статором и ротором

Статор	Ротор
Стационарная часть	Это вращающаяся часть
Хомут, сердечник и обмотка вместе считаются статором	Якорь, коммутатор, сердечник ротора, вместе рассматриваемые как ротор
Устройство обмотки сложное	Схема обмотки не сложная
Питание статора трехфазное	Самовозбуждается по индукционному принципу
Потери на трение больше. Требуется дополнительная изоляция из-за прохождения сильного тока	Уменьшены потери на трение.