що таке статор і ротор в асинхронному двигуні

Статор - це нерухома (нерухома) частина асинхронного двигуна, встановлена ​​на рамі двигуна. Його основною функцією є створення обертового магнітного поля (RMF), коли до нього підключено джерело змінного струму. Це обертове магнітне поле є рушійною силою, яка викликає рух у роторі.

1. Структура статора

Статор складається з трьох основних частин:

• Сердечник статора: виготовлено з тонких ламінованих листів кремнієвої сталі (товщиною 0,35-0,5 мм), складених разом. Ламінування виконується для мінімізації втрат на вихрові струми – струмів, індукованих у сердечнику через зміну магнітного поля, яке інакше генерувало б тепло та витрачало енергію. Сердечник має на внутрішній поверхні прорізи для утримання обмоток статора.

• Обмотки статора: мідні або алюмінієві котушки, намотані в щілини сердечника статора. У більшості асинхронних двигунів статор — це три-фазна обмотка (з’єднана у зірку чи трикутник), яка живиться від три-фазної мережі змінного струму. Розташування цих обмоток розроблено таким чином, що коли через них проходить змінний струм, утворюється магнітне поле, яке обертається з постійною швидкістю (синхронна швидкість).

•Рамка статора: Жорстка зовнішня конструкція (зазвичай виготовлена ​​з чавуну або алюмінію), яка підтримує сердечник статора та захищає внутрішні компоненти. Він також служить радіатором для розсіювання тепла, що утворюється під час роботи.

2. Функція статора

Коли три{0}}фазний змінний струм подається на обмотки статора, кожна фаза створює магнітне поле, яке змінюється синусоїдально з часом. Поєднання цих трьох фазових магнітних полів призводить до єдиного обертового магнітного поля (RMF), яке обертається навколо осі статора зі швидкістю, яка називаєтьсясинхронна швидкість(Ns). Синхронна швидкість залежить від частоти джерела змінного струму (f) і кількості пар полюсів (P) у статорі за формулою: Ns=(120f)/P. Це обертове магнітне поле прорізає провідники ротора, викликаючи електрорушійну силу (ЕРС) у роторі-це основа електромагнітної індукції в двигуні.

Ротор — це обертова частина асинхронного двигуна, встановлена ​​на валу, який виходить за межі рами двигуна. Він розташований всередині статора з невеликим повітряним зазором (зазвичай 0,2-2 мм) між сердечниками статора і ротора. Функція ротора полягає в тому, щоб перетворювати електромагнітну енергію, викликану обертовим магнітним полем статора, в механічну енергію, яка приводить в рух навантаження (наприклад, насоси, вентилятори, конвеєри).

Типи та будова ротора

Існує два основних типи роторів, що використовуються в асинхронних двигунах, що відрізняються своєю конструкцією та застосуванням:

1. Ротор з короткозамкненою кліткою

Це найпоширеніший тип ротора, названий за схожість з білчиною кліткою. У його структуру входять:

• Сердечник ротора: Подібно до сердечника статора, він виготовлений з ламінованих листів кремнієвої сталі з прорізами на зовнішній поверхні.

• Ротори: мідні або алюмінієві стрижні, вставлені в щілини сердечника ротора. Ці шини коротко-з’єднані з обох кінців двома товстими мідними або алюмінієвими кільцями (так звані кінцеві кільця), утворюючи замкнутий контур.

Ротор із короткозамкненою кліткою простий, надійний, недорогий і потребує мінімального обслуговування, що робить його придатним для більшості промислових і побутових застосувань (наприклад, вентиляторів, насосів, компресорів).

2. Намотаний ротор

Намотаний ротор (також званий ротором із контактним кільцем) має більш складну конструкцію, розроблену для застосувань, які потребують змінної швидкості або високого пускового моменту (наприклад, крани, ліфти, дробарки). У його структуру входять:

• Сердечник ротора: Ламіновані кремнієві сталеві листи з прорізами для утримання обмоток ротора.

• Обмотки ротора: три{0}}фазні обмотки, подібні до обмоток статора, з’єднані у зірку. Три кінці обмоток з'єднані з трьома контактними кільцями, встановленими на валу ротора.

• Ковзаючі кільця та щітки: Кільця ковзання знаходяться в контакті з нерухомими вугільними щітками, що дозволяє підключати зовнішні резистори до обмоток ротора. Це дозволяє контролювати струм ротора, тим самим регулюючи швидкість двигуна та пусковий момент.

Функція ротора

Коли обертове магнітне поле статора прорізає провідники ротора, закон електромагнітної індукції Фарадея індукує в роторі ЕРС. Оскільки провідники ротора утворюють замкнутий контур (або через торцеві кільця в короткозамкнутих роторах, або через зовнішні резистори в намотаних роторах), ця індукована ЕРС створює струм у роторі (так званий струм ротора). Струм ротора взаємодіє з обертовим магнітним полем статора, створюючи механічну силу (силу Лоренца), яка змушує ротор обертатися в тому ж напрямку, що й обертове магнітне поле.

Ключовою характеристикою асинхронних двигунів є те, що швидкість ротора (N) завжди менша за синхронну швидкість (Ns) магнітного поля статора-цю різницю називаютьковзати(s), визначається за формулою: s=(Ns - N)/Ns × 100%. Для виникнення індукції необхідне ковзання (якщо швидкість ротора дорівнює синхронній швидкості, між магнітним полем і провідниками ротора не існує відносного руху, тому ЕРС не індукується). Типові значення ковзання для асинхронних двигунів коливаються від 1% до 5% при повному навантаженні.