Из чего состоит ротор электродвигателя: Ротор электродвигателя — что это?

Содержание

Ротор электродвигателя — что это?

В каждом аппарате, работающем от электрической энергии, используется такое устройство как электродвигатель, который состоит из статора – неподвижной части и ротора – подвижной. Далеко не каждому известно что такое ротор электродвигателя и какие его функции, поэтому, возникают ложные представления.

Состоит ротор из цилиндра, составленного из листов штампованной электротехнической стали, которые одеты на вал. По своей природе роторы бывают фазными и короткозамкнутыми. Фазные роторы имеют обмотку трёхфазного типа со схемой соединения «звезда» и вращающимися вместе с валом контактными кольцами. К данным кольцам с помощью определённых щёток возможно подключить:

  • дроссели для удержания токов ротора и стабилизации работы электродвигателя в моменты возможных перегрузок и падения оборотов;
  • источник постоянного тока;
  • пускорегулирующий реостат, для увеличения пускового момента с помощью снижения пускового тока;
  • инверторное питание, для управления моментных характеристик и оборотов двигателя.

Таким образом, фазные роторы снабжают асинхронные электродвигатели  рабочей стабильностью, позволяя использовать их в различных установках по типу мостовых кранов и других устройств, где не требуются широкая и плавна регулировка скорости электродвигателей большой мощности.

Короткозамкнутый ротор, имеющий обмотку с названием «беличье колесо» состоит из вставленных в сердечник стержней алюминиевого или медного происхождения и коротко замыкающих колец с торцевым лопастями. Для улучшения его пусковые характеристики на роторе выполняют паз специальной формы, создающий из-за своей неординарной относительно оси вращения структуры эффект вытеснения тока, вызывающего большие показатели сопротивлений, например, при пуске. Применяют такие роторы в двигателях асинхронного типа в приводах, которые не используют большие пусковые моменты, например, это могут быть водные насосы небольших мощностей без возможности регулировки рабочей скорости.

Среди всех преимуществ двигателей с короткозамкнутым ротором можно выделить:

  • практически одинаковая скорость с применением разных нагрузок;
  • допустимость больших рабочих перегрузок;
  • простота и удобство автоматизации пуска;
  • высокие показатели КПД;
  • конструктивная простота.

Как видим, хотя внешне и функционально роторы и имеют различия, влияющие существенно на область их применения, используются они в равных долях во всех сферах деятельности человека. Так, электродвигатели от Siemens изготавливаются с роторами и того и другого типа, что способствовало крупному внедрению этих агрегатов во многие производственные процессы.

Так же, кроме вышеперечисленных типов ротора стоит отметить и существование массивного ротора, состоящего из материала ферромагнитного происхождения, играющего роль магнитопровода и проводника одновременно. Быть может он не нашёл столь широкого применения как фазный ли короткозамкнутый, но имеет ряд преимуществ:

  • низкая себестоимость;
  • простота изготовления;
  • высокий пусковой момент;
  • высоких показатель механической прочности, что немаловажно в машинах работающих на высоких скоростях.
Электродвигатели

Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)

Фазный ротор электродвигателя

Широкое распространение асинхронного электродвигателя (АД) вызвано его надежностью и простотой конструкции. Статор такого двигателя стандартный, представляет собой изготовленный из пластин электростатической стали полый цилиндр с трехфазной обмоткой. Ротор же может быть короткозамкнутым и фазным. Последний вариант получил более широкое распространение по ряду причин, хотя его конструкция намного сложнее, чем у короткозамкнутого ротора.



 

Конструкция фазного ротора


 

Фазный ротор  АД конструктивно напоминает его статор. Основа ротора набирается из пластин электростатической стали, которые насаживаются на вал. Конструкция имеет продольные пазы, в которые укладываются витки катушек фазной обмотки. Количество фаз ротора строго соответствует количеству фаз статора. Для подключения обмотки ротора к цепи, на валу последнего устанавливаются 3 контактных кольца, к которым подведены концы обмотки, находящиеся в соприкосновении с токопроводящими щетками. В свою очередь щетки имеют выходы в коробку корпуса, что позволят подключать внешнее дополнительное сопротивление.

В зависимости от напряжения сети, фазы обмотки соединяются “треугольником” или “звездой”. Оси катушек двухполюсного электродвигателя смещены на 120 градусов относительно друг друга.

Контактные кольца изготавливаются из латуни или стали. На вал они посажены с обязательной изоляцией между собой. Щетки расположены на щеткодержатле, изготовлены из металлографита, к кольцам прижимаются посредством пружин.


Зачем нужно добавочное сопротивление?

Добавочное сопротивление служит для запуска двигателя с нагрузкой на его валу. Как только достигаются номинальные обороты вала, сопротивление отключается за ненадобность, а кольца закорачиваются. В противном случае работа электродвигателя будет нестабильной, возникнут потери КПД.

Роль добавочного внешнего сопротивления, как правило, выполняет ступенчатый реостат. В этом случае двигатель будет разгонятся тоже ступенчато. Часто используются устройства, способные поднять КПД двигателя, при этом избавляя щетки от излишнего трения о кольца. После разгона устройство поднимает щетки и замыкает кольца.

Для реализации автоматического пуска электродвигателя используется подключенная индуктивность к обмотке ротора. Дело в том, что в тот момент, когда осуществляется пуск, в роторе показатели индуктивности и частоты тока максимальны. При разгоне двигателя эти показатели падают, а в конечном итоге двигатель выходит на нормальный рабочий режим.


Отличие короткозамкнутого ротора от фазного

В короткозамкнутом роторе электродвигателя, в отличие от фазного варианта, нет обмоток. Их заменяют замкнутые с торцов между собой кольцами стержни, изготовленные из алюминия или меди. Визуально конструкция такого ротора напоминает беличье колесо, от чего он и получил свое название — “беличья клетка”.

Короткозамкнутый ротор приводится во вращение за счет наведения тока магнитным полем статора. Чтобы исключить пульсирование магнитного поля в роторе, стержни “беличьей клетки” располагаются параллельно между собой, но под наклоном относительно оси вращения. АД с короткозамкнутым ротором обладают высокой надежностью за счет отсутствия щеток, которые со временем перетираются. Кроме того, их стоимость меньше, чем у вариантов с фазным ротором.


Преимущества и недостатки электродвигателя с фазным ротором

Широкое распространение АД с фазным ротором получил за счет ряда серьезных преимуществ перед другими машинами подобного рода. Среди них следует отметить большой вращающий момент при запуске, а также относительно постоянную скорость вращения даже при высоких нагрузках. Такие электродвигатели для запуска требуют меньший пусковой ток, а конструкция позволяет использовать автоматические пусковые устройства. Кроме того, эти электрические машины хорошо переносят продолжительные перегрузки.

Как и любой электрический механизм, электродвигатели с фазным ротором имеют ряд недостатков:

  • Чувствительность к перепадам напряжения;
  • Большие габаритные размеры
  • Высокая стоимость;;
  • Более сложная конструкция за счет цепи ротора с добавочным сопротивлением;
  • Меньшие показатели коэффициента мощности и КПД (относительно АД с короткозамкнутым ротором).

  Область применения электродвигателей с фазным ротором

Ад с фазным ротором, за счет высокого крутящего момента, низких пусковых токов и способности долговременно работать при повышенных нагрузках, используются там, где необходима большая мощность электродвигателя, но нет необходимости плавно регулировать скорость вращения в широких диапазонах. Кроме того, эти машины отлично приспособлены под пуск с нагрузкой на валу.

За счет высокой производительности, наиболее часто АД с фазным ротором используются на различном серьезном, тяжелом силовом оборудовании, например, подъемных кранах, лифтовых приводах, станках, различных подъемниках. Иными словами, эти двигатели используются там, где есть необходимость запуска под нагрузкой, а не на холостом ходу.


  Проверка электродвигателя с фазным ротором


Как известно, электродвигатели с фазным ротором имеют обмотки как на статоре, так и на роторе, что повышает вероятность выхода из строя именно одной из них.

Для проверки обмоток статора трехфазного АД на целостность, необходимо добраться до клемм их подключения. Затем нужно произвести замеры сопротивлений между фазными клеммами по отдельности, предварительно сняв перемычки. Если сопротивление какой-либо обмотки меньше, чем у других, это свидетельствует о замыкании между ее витками. В этом случае двигатель отдается на перемотку.

Для проверки обмоток ротора, необходимо отыскать выводы от контактных колец. Затем нужно убедиться, что сопротивления обмоток совпадают. Если конструкция электродвигателя предусматривает наличие системы отключения обмоток ротора, отсутствие контакта может быть обусловлено именно поломкой данного механизма, а не обрывом витков.

О наличие какой-либо неисправности АД могут свидетельствовать следующие факторы:


  • Снижение скорости вращения при нагрузке. Характерно для высокого сопротивления в цепи ротора, слабого контакта в его обмотке, низкого напряжения электросети
  • Разворачивание АД, когда цепь ротора разомкнута – КЗ в обмотке ротора
  • Чрезмерное равномерное повышение температуры двигателя – длительная перегрузка АД или его недостаточное охлаждение
  • Нагрев статорной обмотки местного характера – двойное замыкание катушек статора на корпус или между фазами, КЗ между витками, неверное подключение катушек в фазе между собой
  • Нагрев стали статора местного характера – нарушение изоляции между листами стали, их оплавление и выгорание, замыкание
  • Посторонний шум при работе АД. Может быть вызван как выходом из строя подшипников, так и недостаточной запрессовкой активной стали. Определяется на слух по характеру постороннего шума
  • Перегорание в обмотке якоря предохранителей, отсутствие контакта в подводящей проводке, выход из строя реостата

 Для самостоятельной диагностики и исправления неисправностей электродвигателя необходимыми являются хотя-бы минимальные познания в устройстве АД и электрических цепях в целом. Все же крайне не рекомендуется самостоятельно заниматься ремонтом электродвигателя с фазным ротором, так как это может привести к поражению электрическим током.

Принцип работы электродвигателя асинхронного типа

Электрический двигатель асинхронного типа это самая распространенная электроустановка, применяемая в строительной, промышленной, сельскохозяйственной сфере и быту. Главные преимущества, которыми наделены асинхронные электродвигатели (АД) по сравнению с прочими типами это – надежность, простота конструкции и относительная дешевизна.

Электродвигатель асинхронного типа состоит из следующих составляющих:

  • корпуса;
  • статора;
  • ротора;
  • обмоток;
  • магнитопровода.

Электроэнергия преобразуется в механическую благодаря вращению подвижного элемента двигателя – ротора.

Принцип действия

Вследствие подаваемого на обмотки статора напряжения возникает магнитное поле (МП), которое при прохождении роторной обмотки наводит в ней электродвижущую силу (ЭДС), что приводит к вращению двигателя. Под воздействием ЭДС по медной обмотке электродвигателя происходит движение электрического тока, который взаимодействует с магнитным потоком. При взаимодействии МП статора с электротоком ротора возникает вращающийся момент, благодаря которому происходит движение сердечника в том же направлении что и магнитное поле.

Особенность АД заключается в том, что возникновение электродвижущей силы в обмотках ротора возможно лишь при разнице частот вращения МП ротора и статора. Данная разница и создает момент вращения асинхронного двигателя.

В настоящее время классическую конструкцию АД с короткозамкнутым ротором активно вытесняют энергоэффективные установки с улучшенными характеристиками и более высоким КПД. Из вышесказанного видно, что для вращения ротора электродвигателя асинхронного типа напряжение и магнитный поток статора должны быть равны переменному току, используемому в электросетях.

Использование энергоэффективных асинхронных электродвигателей вместе с частотно-регулируемыми приводами дает прекрасную возможность значительно повысить энергетические показатели и существенно сократить затраты на электроэнергию.

Самая многочисленная группа электрических машин — это электродвигатели, основная задача которых — преобразование электрической энергии в механическую. Как правило, основными частями электрического двигателя являются: статор с одной или несколькими парами электромагнитов и ротор с обмоткой якоря.

Электродвигатели широко используются в промышленности. Рынок электроприводов — один из самых динамично развивающихся. За прошедшие годы было разработано множество типов электродвигателей, различающихся принципом работы, свойствами и конструкцией. С течением времени это число постепенно увеличивается, поскольку все еще разрабатываются новые конструкции двигателей, которые часто трудно отнести к какой-либо конкретной группе.

Наиболее популярными распространенными на производстве являются общепромышленные трехфазные асинхронные двигатели, которые, в свою очередь, выпускается в огромном количестве модификаций: общепромышленные, взрывозащищенные, крановые, с повышенным скольжением, с удлиненным валом и т.д., они используются во всех сферах народного хозяйства (станки и оборудование, автоматика, телемеханика и т. д.). Название «асинхронный» происходит от того факта, что скорость вращения ротора немного ниже, чем скорость вращения магнитного поля. В этом двигателе вращающееся магнитное поле, создаваемое потоком переменного тока через обмотку статора, воздействует на ток, индуцированный этим полем в обмотке ротора. Это создает механические силы, которые заставляют ротор вращаться. Такие двигатели надежны в эксплуатации и просты в сборке. Первый асинхронный двигатель был построен Н. Теслой в 1887 году. Двигатель Tesla был двухфазным и поэтому имел серьезные недостатки. Зато трехфазный агрегат, построенный М. Доливо-Добровольским в 1889 году, оказался идеальным изобретением для того времени и до сих пор конструкция трехфазного асинхронного двигателя не получила весомых изменений.

Простыми словами, конструкция трехфазного асинхронного электродвигателя, как и любого электродвигателя, состоит из двух основных элементов — статора и ротора. Статор — неподвижная часть, ротор — вращающаяся. Ротор размещается внутри статора. Между ротором и статором имеется небольшой воздушный зазор. Принцип работы трехфазного асинхронного электродвигателя основан на способности трехфазной обмотки при включении ее в сеть трехфазного тока создавать вращающееся магнитное поле.

В России в настоящее время выпускаются и реализуются трёхфазные электродвигатели по двум основным установочным стандартам, это российский стандарт ГОСТ (АИР, АДМ, 5АМХ) и европейский DIN (АИС). Электродвигатели Siemens, OME, как и другие двигатели европейского производства изготавливаются по стандарту DIN, а электродвигатели отечественного производства — по стандарту ГОСТ. В первую очередь, главное их отличие – это несоответствие размеров электродвигателей разных стандартов. Под размерами подразумевается диаметр вала, размеры по крепежным отверстиям, расстояние от основания до центра вращения вала (данным размером обозначают габарит электродвигателя). Вследствие этого, заменить электродвигатель импортного производства на электродвигатель отечественного производства и наоборот невозможно. Либо придется пожертвовать размерами или техническими параметрами (мощностью, оборотами).

В случае возникновения вопросов, а также необходимости расчета параметров двигателя для Вашего нагрузочного механизма обращайтесь к нашим специалистам. С удовольствием поможем сделать правильный выбор!

Из чего состоит асинхронный двигатель


Из чего состоят асинхронные электрические двигатели

Без электрических двигателей совершенно нереально представить себе функционирование современной жизни. Наиболее популярным и востребованным является асинхронный трёхфазный электродвигатель с короткозамкнутым ротором в виду его простой и надёжной конструкции, которая обеспечивает отличные механические характеристики.

Внутреннее устройство электромотора и его принцип работы вызывает резонный интерес, как в познавательном плане, так и с практической точки зрения — знание конструктивных особенностей двигателя, влияющих на его параметры, поможет при выборе электродвигателя, его эксплуатации и обслуживании.

Составляющие электродвигателей

В любом электродвигателе есть две основные составляющие – неподвижный статор, закрепляемый на станине, и вращающийся ротор, через вал которого осуществляется передача механической энергии.

ротор двигателя

В отношении электродвигателей и трансформаторов катушки с проводом принято называть обмотками из-за технологических процессов при их создании. Магнитопровод статора (сердечника), в котором укладываются обмотки, помещается в защитный металлический кожух, служащий также теплоотводом с ребристой поверхностью.

Ротор нигде не соприкасается со статором и вращается на подшипниках, закрепляемых на торцевых крышках, или отдельно на станине. Торцевые крышки крепятся к кожуху при помощи болтов. Механическая энергия снимается с вала в передней части двигателя при помощи шкива, шестерни или муфты.

На вал ротора с тыльной стороны мотора крепится защищённый кожухом вентилятор для обдува ребристого корпуса, на котором находится клеммник подключения вводного кабеля, питающего электромотор.

Виды асинхронных двигателей

Узнав вкратце, из чего состоит большинство электродвигателей, можно перейти к рассмотрению асинхронных двигателей. Описание электромагнитных взаимодействий, происходящих в асинхронном двигателе, не входит в рамки данной статьи, но коротко можно сказать, что в статоре создаётся вращающееся магнитное поле, взаимодействующее с полем ротора.

Асинхронный – означает, что вал ротора не вращается синхронно с вращающимся магнитным полем статора. Широко используются две разновидности данного типа трехфазных электромоторов, которые имеют такие официальные названия:

  • асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором;
  • асинхронный двигатель с фазным ротором.

Конструкции статора данных типов электродвигателей являются идентичными, а различия заключаются в конструктивном исполнении ротора.

Устройство статора асинхронных двигателей

Для недопущения образования вихревых токов, возникающих при переменном электромагнитном поле, магнитопровод статора набирают из одинаковых колец специальной электротехнической стали методом шихтовки (от немецкого Schicht — набор). В кольцах с внутренней стороны на специальном оборудовании выбивают пазы сложной формы.

а) статор в сборе с обмотками , б) магнитопровод и кольцо эл. стали

При укладке колец в пакет статора добиваются полного совпадения данных пазов, предназначенных для укладки обмоток.

Набор сложенных пластинчатых колец фиксируют при помощи специальных скоб и запрессовывают в защитный кожух двигателя, который также несёт механические нагрузки и служит для охлаждения. Обмотки статора мотают на специальном станке в виде рамок, укладываемых в определённые пазы статорного магнитопровода.

Перед укладкой обмотки паз изолируют при помощи диэлектрической прокладки.

диэлектрическая прокладка в пазу

Рабочие осторожно помещают рамки обмоток в пазы, не допуская повреждения эмалированной изоляции проводов.

рамки статора

В зависимости от конструктивных особенностей статора, в один паз может быть помещено несколько рамок – в этом случае их также изолируют друг от друга диэлектрическими прокладками

продолговатый клин из стекловолокна

Уложенные обмотки в каждом пазу фиксируют при помощи специальной вставки в форме продолговатого клина из стекловолокна.

Соединения обмоток статора

Каждую уложенную в пазы обмотку проверяют на обрыв, пробой и межвитковое замыкание. После этого выводы рамок соединяют в фазные обмотки, в зависимости требуемого от количества пар полюсов.

Асинхронные электродвигатели с одной парой полюсов вращающегося магнитного поля имеют максимально возможные для частоты 50 Гц обороты идеального холостого хода – 3000 в минуту.

соединения проводов при помощи сварки

При помощи параллельных и последовательных подключений рамок обмоток определённым способом создают дополнительные полюсы вращающегося электромагнитного поля для уменьшения оборотов вала ротора. Все электрические соединения проводов обмоток выполняют при помощи сварки, реже – пайки.

Таким способом формируют фазные обмотки, геометрические оси которых располагаются под углом 120º. Выводы от фазных обмоток выводят в коробку подключения. По другому данный клеммник называется блоком распределения начал обмоток (БРНО). Петли обмоток, выходящие из пазов магнитопровода статора, называют лобовыми обмоточными частями.

Провода обмоток в лобовой части обматывают бандажными лентами для механической фиксации.

обмотка монтажной лентой проводов

После выполнения всех работ, статор погружают в лак, который высыхая, придает конструкции электрическую и дополнительную механическую прочность.

Устройство короткозамкнутого ротора

Короткозамкнутый ротор также состоит их шихтованных колец, в которых по внешней окружности пробивают пазы для укладки короткозамкнутых витков, которые делают из меди (для мощных двигателей более 50 кВт) и алюминия.

короткозамкнутый ротор

С торцов ротора данные витки замыкаются накоротко при помощи колец (медных или алюминиевых).

Визуально обмотка короткозамкнутого ротора без магнитопровода похожа на беличье колесо.

В данных витках благодаря трансформации индуцируется ток, возбуждающий электромагнитное поле ротора, взаимодействующее с вращающимся полем статора. Для упрощения процесса изготовления витков сложной формы используют заливку расплавленного алюминия в пазы ротора.

От формы поперечного сечения короткозамкнутых витков ротора зависит такая механическая характеристика асинхронного двигателя как начальный вращательный момент запуска, увеличения которого добиваются путём добавления дополнительных пусковых витков.

Используя особенности распределения силовых линий электромагнитного поля, добиваются больших токов в пусковых обмотках ротора при запуске двигателя, которые уменьшаются при наборе оборотов. Вал ротора запрессовывается в магнитопровод по его оси. Замыкающие кольца часто имеют лопатки, которые выполняют функцию внутреннего вентилятора, обеспечивающего циркуляцию воздуха внутри электромотора.

Из-за того, что роторная электрическая цепь не контактирует с внешними цепями, не требуется контактных узлов, что делает асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором наиболее износоустойчивым по сравнению с другими типами электродвигателей.

Устройство фазного ротора

В пазах фазного ротора укладываются фазные обмотки, соединённые звездой, и подключённые к контактным кольцам, через которые осуществляется включение в регулирующую внешнюю цепь.

фазный ротор

Асинхронный двигатель с фазным ротором, благодаря добавлению обмоток, в зависимости от внешней регулирующей цепи может использоваться:

  • Для плавного запуска электродвигателя и уменьшения пусковых токов при помощи реостатов, подключённых к контактным кольцам. По мере запуска двигателя сопротивление реостатов уменьшается одновременно для всех фаз ротора. При наборе оборотов реостаты отключаются и кольца замыкаются.
  • Для поддержания постоянных оборотов двигателя при включении в цепи фазных обмоток ротора дросселей, реактивное сопротивление которых увеличивается с увеличением оборотов, что уменьшает магнитное поле ротора и вращательный момент;
  • Для увеличения пускового момента на фазные обмотки подают постоянное или переменное напряжение в противофазе статору.
Характерные поломки асинхронных двигателей

От точности выполнения ротора и статора зависит воздушный магнитный зазор, увеличение которого негативно влияет на производительность и коэффициент полезного действия электродвигателя. Поэтому, стараются данный зазор максимально уменьшить.

поперечный разрез двигателя

Для предотвращения вибраций и биений ротора, его тщательно центрируют перед помещением в статор. Износ подшипников, и в частности, выход из строя сепаратора шарикоподшипников, приводит к перекосу ротора и его трению об магнитопровод статора.

укладка обмоток в пазы ротора

Как правило, после замены подшипников данные повреждения не имеют значительного влияния на работоспособность мотора, но увеличится вибрация из-за разбалансировки ротора.

Обмотки статора наиболее часто подвержены межвитковому замыканию, которое происходит из-за повреждения эмалевой изоляции проводов из-за перегрева. Можно самостоятельно прозвонить обмотки и даже выявить место пробоя между витками, но перемотать обмотки в кустарных условиях не представляется возможным, и при такой поломке двигатель нужно отдавать на перемотку.

Асинхронный двигатель: принцип работы и устройство :

Из всего спектра выпускаемых в настоящее время электрических моторов наибольшее распространение получил двигатель асинхронный трёхфазный. Практически половина производимой в мире электроэнергии используется именно этими машинами. Они широко применяются в металлообрабатывающей и деревообрабатывающей промышленности. Асинхронный двигатель незаменим на фабриках и насосных станциях. Без таких машин не обойтись и в быту, где они используются и в другой домашней технике, и в ручном электроинструменте.

Область применения этих электрических машин расширяется с каждым днём, так как совершенствуются и сами модели, и используемые для их изготовления материалы.

Каковы же основные части этой машины

Разобрав двигатель асинхронный трехфазный, можно наблюдать два главных элемента.

1. Статор.

2. Ротор.

Одна из важнейших деталей — статор. На фото сверху эта часть двигателя расположена слева. Он состоит из следующих основных элементов:

1. Корпус. Он необходим для соединения всех деталей машины. Если двигатель небольшой, то корпус изготавливают цельнолитым. В качестве материала используют чугун. Применяются также сталь или сплавы алюминия. Иногда корпус малых двигателей совмещает функции сердечника. Если же двигатель имеет большие размеры и мощность, то корпус сваривают из отдельных частей.

2. Сердечник. Этот элемент двигателя запрессовывается в корпус. Служит он для улучшения качеств магнитной индукции. Выполняется сердечник из пластин электрической стали. Для того чтобы снизить потери, неизбежные при появлении вихревых токов, каждая пластина покрывается слоем специального лака.

3. Обмотка. Она размещается в пазах сердечника. Состоит из витков медной проволоки, которые собираются в секции. Соединённые в определённой последовательности, они образуют три катушки, которые в совокупности являются обмоткой статора. Подключается она непосредственно к сети, поэтому называется первичной.

Ротор — это подвижная часть двигателя. На фото он находится справа. Служит он для преобразования силы магнитных полей в механическую энергию. Состоит ротор асинхронного двигателя из следующих деталей:

1. Вал. На хвостовиках его закреплены подшипники. Они запрессовываются в щиты, крепящиеся болтами к торцовым стенкам коробки статора.

2. Сердечник, который собирается на валу. Состоит из пластин специальной стали, обладающей таким ценным свойством, как низкое сопротивление магнитным полям. Сердечник, обладая формой цилиндра, и является основой для укладки обмотки якоря. Роторная, или, как её ещё называют, вторичная обмотка получает энергию благодаря магнитному полю, которое появилось вокруг катушек статора при прохождении по ним электрического тока.

Двигатели по типу изготовления подвижной части

Различают двигатели:

1. Имеющие короткозамкнутую обмотку ротора. Один из вариантов исполнения этой детали показан на рисунке.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором имеет обмотку, сделанную из алюминиевых стержней, которые располагаются в пазах сердечника. В торцевой части они замкнуты кольцами накоротко.

2. Электродвигатели, имеющие ротор, изготовленный с контактными кольцами.

У обоих типов асинхронных двигателей конструкция статора одинаковая. Различаются они только исполнением якоря.

Каков же принцип работы

Якорь трёхфазного асинхронного двигателя, исполненный подобным образом, приводится во вращение благодаря эффекту возникновения переменного магнитного поля в статорных катушках. Чтобы понять, каким образом это происходит, необходимо вспомнить физический закон самоиндукции. Он гласит, что вокруг проводника, по которому проходит поток заряженных частиц, возникает магнитное поле. Величина его будет прямо пропорциональна индуктивности провода и интенсивности протекающего в нём потока заряженных частиц. Кроме того, это магнитное поле формирует силу с определённой направленностью. Именно она нас и интересует, так как является причиной вращения ротора. Для эффективной работы двигателя необходимо иметь мощный магнитный поток. Создаётся он благодаря специальному способу монтажа первичной обмотки.

Известно, что источник питания имеет переменное напряжение. Следовательно, магнитное поле вокруг статора будет иметь такую же характеристику, напрямую зависящую от изменения тока в подающей сети. Примечательно то, что каждая фаза смещена одна относительно другой на 120˚.

Что происходит в обмотке статора

Каждая фаза сети питания подключается к соответствующей катушке статора, поэтому возникающее вокруг них магнитное поле будет смещено на 120˚. Источник питания имеет переменное напряжение, следовательно, вокруг катушек статора, которыми располагает асинхронный двигатель, будет возникать переменное магнитное поле. Схема асинхронного двигателя собирается так, чтобы магнитное поле, возникающее вокруг катушек статора, постепенно изменялось и последовательно переходило от одной обмотки к другой. Таким образом создаётся эффект вращающегося магнитного поля. Можно вычислить его частоту вращения. Измеряться она будет в оборотах за минуту. Определяется по формуле: n=60f/p, где f — это частота переменного тока в подключенной сети (Гц), p — соответствует числу пар полюсов, смонтированных на статоре.

Как работает ротор

Теперь необходимо рассмотреть, какие процессы возникают во вторичной обмотке. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором имеет конструкционную особенность. Дело в том, что к его якорной обмотке напряжение не подводится. Оно там возникает благодаря магнитоиндукционной связи с первичной обмоткой. Поэтому и происходит процесс, обратный тому, что наблюдался в статоре, в соответствии с законом, который гласит, что при пересечении проводника, а в нашем случае это короткозамкнутая обмотка ротора, магнитным потоком в нём возникает электрический ток. Откуда берётся магнитное поле? Оно возникло вокруг первичной катушки при подключении трёхфазного источника питания.

Соединим статор и ротор. Что получится?

Таким образом, имеем асинхронный короткозамкнутый двигатель с ротором, в обмотке которого проходит электрический ток. Он и будет причиной возникновения магнитного поля вокруг якорной обмотки. Однако полярность этого потока будет отличаться от созданного статором. Соответственно, и сила, образуемая им, будет вступать в противодействие с той, которая вызвана магнитным полем первичной обмотки. Это и приведёт в движение ротор, так как на нём собрана вторичная катушка, и хвостовики вала якоря закреплены в корпусе двигателя на подшипниках.

Рассмотрим ситуацию взаимодействия сил, возникающих от магнитных полей статора и ротора, с течением времени. Знаем, что магнитное поле первичной обмотки вращается и обладает определённой частотой. Созданная им сила будет перемещаться, имея аналогичную скорость. Это заставит асинхронный двигатель заработать. И его ротор будет свободно вращаться вокруг оси.

Эффект скольжения

Ситуация, когда силовые потоки ротора как бы отталкиваются от вращающегося магнитного поля статора, получила название скольжения. Следует отметить, что частота асинхронного двигателя (n1) всегда меньше той, с которой перемещается магнитное поле статора. Объяснить это можно так. Чтобы в роторной обмотке возник ток, она должна быть пересечена магнитным потоком с определённой угловой скоростью. И поэтому справедливо утверждение, что скорость вращения вала больше либо равна нулю, но меньше интенсивности перемещения магнитного поля статора. Ротор имеет частоту вращения, зависящую от силы трения в подшипниках, а также от величины отбора мощности с вала ротора. Поэтому он как бы отстаёт от магнитного поля статора. Именно из-за этого частота называется асинхронной.

Таким образом, электроэнергия питающего источника преобразовалась в кинетическую энергию вращающегося вала. Скорость его вращения прямо пропорциональна частоте тока питающей сети и количеству пар полюсов статора. Для увеличения частоты вращения якоря можно использовать частотные преобразователи. Однако работа этих устройств должна быть согласована с количеством пар полюсов.

Как подключить двигатель к источнику питания

Чтобы осуществить пуск асинхронного двигателя, его необходимо подключить к сети трёхфазного тока. Схема асинхронного двигателя собирается двумя способами. На рисунке показана схема соединения выводов двигателя, в которой статорные обмотки собраны способом «звезда».

На этом рисунке изображён другой способ соединения, именуемый «треугольник». Собираются схемы в клеммной коробке, закреплённой на корпусе.

Следует знать, что начала каждой из трёх катушек, их ещё называют обмотками фаз, именуются С1, С2, С3 соответственно. Аналогично подписываются концы, которые имеют названия С4, С5, С6. Если в клеммной коробке нет маркировки выводов, то начала и концы придётся определить самостоятельно.

Как сделать реверс

При возникновении потребности осуществить пуск асинхронного двигателя, изменив направление вращения якоря, надо просто поменять местами два провода подключаемого источника трехфазного напряжения.

Однофазный асинхронных двигателей

В быту проблематично использовать трёхфазные двигатели из-за отсутствия требуемого источника напряжения. Поэтому существует однофазный асинхронный двигатель. Он также имеет статор, но с существенным конструкционным отличием. Оно заключается в количестве и способе расположения обмоток. Это определяет и схему запуска машины.

Если однофазный асинхронный двигатель имеет статор с двумя обмотками, то расположены они будут со смещением по окружности под углом в 90˚. Катушки называются пусковой и рабочей. Соединяются они параллельно, но, чтобы создать условия для появления вращающееся магнитного поля, дополнительно вводится активное сопротивление или конденсатор. Это создаёт сдвиг фаз токов обмоток, близкий к 90˚, благодаря чему создаётся условие для образования вращающегося магнитного поля.

Если статор имеет только одну катушку, то подключённый к ней однофазный источник питания будет причиной пульсирующего магнитного поля. В замкнутой накоротко обмотке ротора появится переменный ток. Он станет причиной возникновения своего магнитного потока. Результирующая двух образовавшихся сил будет равна нулю. Поэтому для запуска двигателя, имеющего такую конструкцию, требуется дополнительный толчок. Создать его можно, подключив конденсаторную схему пуска.

Подключить двигатель к однофазной цепи

Изготовленный для работы от трёхфазного источника питания электромотор может работать и от домашней однофазной сети, но при этом существенно снизятся его характеристики, такие как КПД, коэффициент мощности. Кроме того, снизятся мощность и пусковые показатели.

Если же без подключения не обойтись, то требуется из трёх обмоток статора собрать схему, где их будет только две. Одна рабочая, а другая пусковая. Например, есть три катушки с началами С1, С2, С3 и концами С4, С5, С6 соответственно. Для создания первой (рабочей) обмотки двигателя объединяем концы С5 и С6, а их начала С3 и С2 подключаем к источнику однофазного тока, например, бытовой сети 220 вольт. Роль второй, пусковой обмотки, будет выполнять оставшаяся незадействованная катушка стартера. Она подключается к источнику питания через конденсатор, соединённый с ней последовательно.

Параметры асинхронного двигателя

При подборе таких машин, а также при дальнейшей их эксплуатации необходимо учитывать характеристики асинхронного двигателя. Они бывают энергетические — это коэффициент полезного действия, коэффициент мощности. Важно учитывать и механические показатели. Основным из них считается зависимость между скоростью вращения вала и рабочим усилием, прикладываемым к нему. Существуют ещё пусковые характеристики. Они определяют пусковой, минимальный и максимальный моменты и их соотношение. Важно также знать, каков пусковой ток асинхронного двигателя. Для наиболее эффективного использования двигателя необходимо учитывать все эти параметры.

Нельзя оставить без внимания вопрос энергосбережения. В последнее время он рассматривается не только с позиции уменьшения эксплуатационных затрат. Экономичность электродвигателей снижает уровень экологических проблем, связанных с производством электроэнергии.

Перед производителями постоянно ставятся задачи разработки и выпуска энергосберегающих двигателей, повышения эксплуатационного ресурса, уменьшения шумового уровня.

Улучшить энергосберегающие показатели можно путём снижения потерь при эксплуатации. А они напрямую зависят от рабочей температуры машины. Кроме того, совершенствование этой характеристики неизбежно приведёт к увеличению срока эксплуатации двигателя.

Снизить температуру обмоток можно, применяя вентилятор наружного обдува, закреплённый на хвостовике вала ротора. Но это приводит к неизбежному повышению шума, производимого двигателем при работе. Особенно ощутим этот показатель при высокой скорости вращения ротора.

Таким образом, видно, что асинхронный двигатель имеет один существенный недостаток. Он не способен поддерживать постоянную частоту вращения вала при возрастающих нагрузках. Зато такой двигатель имеет множество преимуществ по сравнению с образцами электродвигателей других конструкций.

Во-первых, он имеет надёжную конструкцию. Работа асинхронного двигателя не вызывает никаких сложностей при его использовании.

Во-вторых, асинхронный двигатель экономичен в производстве и эксплуатации.

В-третьих, эта машина универсальна. Имеется возможность её использования в любых устройствах, которые не требуют точного поддержания частоты вращения вала якоря.

В-четвёртых, двигатель с асинхронным принципом действия востребован и в быту, получая питание только от одной фазы.

Устройство и принцип работы асинхронного двигателя

Немало техники — бытовой, строительной, производственной имеют двигатели. Если задаться целью и проверить тип мотора, в 90% окажется, что стоит асинхронный двигатель. Это обусловлено простотой конструкции, высоким КПД, отсутствием электрического контакта с движущейся частью (в моделях с короткозамкнутым ротором). В общем, причин достаточно. 

Что такое асинхронный двигатель и принцип его действия

Любой электродвигатель — устройство для преобразования электрической энергии в механическую. Электрический двигатель состоит из неподвижной (статор) и подвижной части (ротор). Строение статора таково, что он имеет вид полого цилиндра, внутри которого имеется обмотка. В это цилиндрическое отверстие вставляется подвижная часть — ротор. Он также имеет вид цилиндра, но меньшего размера. Между статором и ротором имеется воздушный зазор, позволяющий ротору свободно вращаться. Ротор вращается из-за наводимых магнитным полем статора токов. По способу вращения двигатели делят на синхронные и асинхронные.

Так выглядит разобранный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Асинхронный электродвигатель отличается тем, что частота вращения ротора и магнитного поля, создаваемого статором, у него неравны. То есть, ротор вращается несинхронно с полем, что и дало название этому типу машин. Характерно, в рабочем режиме скорость его вращения меньше. Второе название этого типа двигателей — индукционные. Это название связано с тем, что движение происходит за счёт наводимых на нём токов индукции.

Асинхронный двигатель в разобранном виде: основные узлы и части

Коротко описать принцип работы асинхронного двигателя можно так. При включении мотора на обмотки статора подаётся ток, из-за чего возникает переменное магнитное поле. В область действия силовых линий этого попадает ротор, который начинает вращаться вслед за переменным полем статора.

Статор

Статор асинхронного двигателя состоит из трёх частей: корпуса, сердечника и обмотки. Корпус статора служит в качестве опоры для электродвигателя. Изготавливают его из стали или чугуна, сваркой или литьём. К прочности корпуса предъявляются высокие требования, так как при работе возникают вибрации в результате которых может сместиться ротор, что приведёт к заклиниванию мотора и выходу его из строя.

Статор асинхронного двигателя

Есть и ещё одно требование — геометрия корпуса должна быть идеальной. Между обмоткой статора и ротором зазор делают в несколько миллиметров, так что малейшие отклонения могут быть критичны.

Сердечник статора

Сердечник статора асинхронного электродвигателя изготавливают из наборных металлических пластин. Так как сердечник является магнитопроводом, металл используется магнитная электротехническая сталь. Для уменьшения потерь из-за вихревых потоков сердечник набирается из пластин, покрытых слоем диэлектрика (лак).

Сердечник статора набирается из тонких металлических изолированных пластин

Толщина одной пластины — 0,35-0,5 мм. Они собираются в единый пакет, так чтобы пазы всех пластин совпадали. В эти пазы затем укладываются витки обмотки.

Обмотка статора и количество оборотов электродвигателя

Статор асинхронного электромотора чаще всего имеет трёхфазную обмотку возбуждения. Она называется так, потому что является причиной движения ротора. Обмотка статора состоит из катушек, навитых из медной проволоки которые укладываются в пазы сердечника. Каждая обмотка может состоять из нескольких витков проволоки или из одного витка. Провод используется специальный, с лаковым покрытием, которое изолирует витки друг от друга и от стенок сердечника.

Как уже говорили, чаще всего обмотка статора асинхронного двигателя имеет три фазы. В этом случае оси катушек расположены со сдвигом 120°. При таком строении магнитное поле имеет два полюса и делает один полный оборот за один цикл трёхфазного питания. При частоте в электросети равной 50 Гц, скорость вращения поля (и ротора) 50 об/сек или 3000 об/мин.

Укладка катушек обмотки статора асинхронного двигателя

Для уменьшения скорости вращения ротора в асинхронном двигателе обмотку делают с большим количеством полюсов. Так с четырехполюсным стартером скорость вращения будет вдвое меньше — 1500 об/мин. Обмотка с шестью полюсами статора даёт втрое меньшую скорость — 1000 об/мин. С восемью полюсами — в четыре раза меньше, т. е. 750 об/мин. Ещё более «медленные» электромоторы делают очень редко.

Концы обмоток статора выводятся на клеммную коробку корпуса. Тут они могут соединяться по принципу «звезда» или «треугольник» в зависимости от типа подаваемого питания (220 В или 380 В).

Ротор

Ротор асинхронного электродвигателя бывает двух видов: короткозамкнутым и фазным. Чаще всего встречаются машины с короткозамкнутым ротором. Их преимущество в простоте конструкция и несложной технологии изготовления. Что еще важно, в таких моторах отсутствует контакт с динамической конструкцией. Это повышает долговечность, делает обслуживание более редким и простым.

Асинхронный двигатель может быть с короткозамкнутым и фазным

Асинхронные электромоторы с фазным ротором имеют более сложную конструкцию. Но они позволяют плавно регулировать скорость без дополнительных устройств, со старта имеют высокий крутящий момент. Так что приходится выбирать: более простая конструкция или возможность регулировки скорости вращения.

Устройство короткозамкнутого ротора

Ротор состоит из вала и цилиндрической конструкции из короткозамкнутых стержней. Внешне эта конструкция очень напоминает беличье колесо, поэтому так часто называют короткозамкнутую обмотку ротора.

Устройство короткозамкнутого ротора

Изначально и стержни, и замыкающие кольца изготавливались из меди. Роторы современных асинхронных двигателей мощностью до 100 кВт делают из алюминиевых стержней, с алюминиевыми же замыкающими дисками. Расстояние между стержнями заливается снова-таки алюминиевым сплавом. Получается короткозамкнутый ротор, но уже со сплошным покрытием.

Так как при работе выделяется значительное количество тепла, для охлаждения перемычки «беличьего колеса» делают с дополнительными вентиляционными лопатками. Так во время работы происходит самоохлаждение. Оно работает тем эффективнее, чем выше скорость вращения.

Как устроен асинхронный двигатель: устройство и компоновка деталей

Ротор устанавливается в статор, концы вала фиксируются при помощи крышек с вмонтированными подшипниками. Это двигатель без щеток (безщеточный). Никаких дополнительных контактов и электрических соединений. Подвижная часть мотора начинает вращаться при наличии магнитного поля на статоре. Оно возникает после подачи питания. Это поле вращается, заставляя вращаться и предметы, которые находятся в его поле. Простая и надёжная конструкция, которая обусловила популярность электрических двигателей этого типа.

Как сделан фазный ротор

Устройство фазного ротора мало чем отличается от обмотки статора. Те же наборные кольца с пазами под укладку медных катушек. Количество обмоток ротора три, соединены они обычно «звездой».

Так выглядит фазный ротор асинхронного двигателя

Концы роторных обмоток крепят к контактным кольцам из меди. Эти кольца жёстко закреплены на валу. Кроме того, они обязательно изолированы между собой, не имеют электрического контакта со стальным валом (крепятся к стержню через диэлектрические прокладки). Так как наличие колец отличительная черта этого типа движков, иногда их называют кольцевыми.

Асинхронный двигатель с фазным ротором

Для фиксации ротора к корпусу статора делают две крышки с подшипниками. На одной из крышек закрепляются щетки, которые прижимаются к кольцам на валу, за счёт чего имеют с ними хороший контакт. Для регулировки скорости вращения щетки соединены с реостатом. Изменяя его сопротивление, меняем напряжение, а с ним и скорость вращения.

Что лучше короткозамкнутый или фазный?

Несмотря на то что двигатели с фазовым ротором лучше стартуют, позволяют в процессе работы плавно менять скорость при помощи обычного реостата, чаще применяется моторы короткозамкнутого типа. В этой конструкции отсутствуют щетки, которые выходят из строя первыми. Кроме того, более простое устройство подвижной части снижает стоимость двигателя, агрегат служит дольше, уход и техобслуживание проще.

Какой лучше: короткозамкнутый ротор или фазный

Тем не менее стоит более подробно ознакомиться с достоинствами и недостатками обоих типов асинхронных двигателей. Итак, достоинства короткозамкнутого асинхронного двигателя:

  • Простая конструкция.
  • Лёгкое обслуживание.
  • Более высокий КПД.
  • Нет искрообразования.

Недостатки:

Из-за высокого пускового тока прямое включение допускается для двигателей мощностью до 200 кВт. Более мощные требуют пускорегулирующей аппаратуры. Обычно используют частотный преобразователь, который плавно увеличивает ток, обеспечивая плавный старт без перегрузок.

Преимущество асинхронного фазного двигателя:

  • Быстрый и беспроблемный старт.
  • Позволяет менять скорость в процессе работы.
  • Прямое подключение возможно, практически без ограничения мощности.

Недостатки тоже есть: наличие щёток, возможность искрения, сложное и частое обслуживание.

Как регулируется частота вращения

Как уже писали, частота вращения ротора зависит от количества полюсов статора. Чем больше количество полюсов, тем меньше скорость. Но это не только так можно регулировать скорость вращения. Она еще зависит от напряжения и частоты питания.

Способы регулирования частоты асинхронного двигателя

Напряжение можно регулировать, установив потенциометр на входе. Частоту регулируют поставив частотный преобразователь. Частотник — более выгодное решение, так как он ещё и снижает стартовые токи и может быть программируемым.

Однофазный асинхронный двигатель

Выше рассматривался трехфазный асинхронный двигатель, в однофазном асинхронном двигателе их две. Одна рабочая, вторая вспомогательная. Вспомогательная нужна для того, чтобы придать первоначальное вращение ротору. Потому может называться ещё пусковой или стартовой.

Однофазный асинхронный двигатель имеет две обмотки: рабочую и вспомогательную (стартовую или пусковую)

Когда в статоре включена одна обмотка, она создаёт два равных магнитных поля, вращающихся в разные стороны. Если ввести в это поле ротор, который уже имеет какое-то начальное вращение, магнитное поле будет поддерживать это вращение. Но как запустить ротор на старте? Как придать ему вращение, ведь от одной обмотки возникают два равноценных магнитных поля, направленные в разные стороны. Так что с их помощью заставить вращаться ротор невозможно. В простейшем варианте вращение задаётся вручную — механически. Затем вращение подхватывает поле.

Чтобы автоматизировать запуск однофазного асинхронного двигателя и сделана вспомогательная обмотка. Она сконструирована так, что подавляет одну из составляющих магнитного поля основной обмотки и усиливает вторую. Соответственно, одна из составляющих перевешивает, задавая вращение ротора. Затем стартовая обмотка отключается, вращение поддерживает основная.

5.2. Устройство асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель состоит из двух основных частей, разделенных воздушным зазором: неподвижного статора и вращающегося ротора. Каж­дая из этих частей имеет сердечник и обмотку. При этом обмотка статора включается в сеть и является как бы первичной, а обмотка ротора — вто­ричной, так как энергия в нее поступает из обмотки статора за счет магнит­ной связи между этими обмотками.

По своей конструкции асинхронные двигатели разделяются на два вида: двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели с фазным ротором. Рас­смотрим устройство трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (рис.5.2). Двигатели этого вида имеют наиболее широкое применение.

Рис.5.2. Устройство трехфазного асинхронного двигателя

с короткозамкнутым ротором:

1 — вал; 2, 6 — подшипники; 3, 7 — подшипниковые щиты; 4 — коробка выводов;

5 — вентилятор; 8 — кожух вентилятора; 9 — сердечник ротора с короткозамкну-

той обмоткой; 10 — сердечник статора с обмоткой; 11 — корпус; 12 — лапы

Неподвижная часть двигателя — статор — состоит из корпуса // и сердечника 10 с трехфазной обмоткой. Корпус двигателя отливают из алю­миниевого сплава или из чугуна либо делают сварным. Рассматриваемый двигатель имеет закрытое обдуваемое исполнение. Поэтому поверхность его корпуса имеет ряд продольных ребер, назначение которых состоит в том, чтобы увеличить поверхность охлаждения двигателя.

В корпусе расположен сердечник статора 10, имеющий шихтованную конструкцию: отштампованные листы из тонколистовой электротехничес­кой стали толщиной обычно 0,5 мм покрыты слоем изоляционного лака, собраны в пакет и скреплены специальными скобами или продольными свар­ными швами по наружной поверхности пакета. Такая конструкция Сердеч­ника способствует значительному уменьшению вихревых токов, возникаю­щих в процессе перемагничивания сердечника вращающимся магнитным полем. На внутренней поверхности сердечника статора имеются продоль­ные пазы, в которых расположены пазовые части обмотки статора, соеди­ненные в определенном порядке лобовыми частями, находящимися за преде­лами сердечника по его торцовым сторонам. Конструкция короткозамкнутого ротора приведена на рис.5.3.

Рис.5.3. Конструкция короткозамкнутого ротора: а — беличья клетка; б — ротор с медной стержневой обмоткой; в — ротор с алюминиевой литой обмоткой;

1 — сердечник ротора; 2 — стержни; 3 — замыкающие кольца;

4 — лопасти вентилятора

Обмотка статора асинхронного электродвигателя может быть соединена звездой или треугольником. Схемы соединения представлены на рис.5.4

Рис.5.4. Схемы соединения выводов трехфазных обмоток электродвигателя:

а — звезда; б — треугольник

5.3. Принцип образования вращающегося магнитного поля

Принцип образования вращающегося магнитного поля рассмотрим на при­мере простейшей трехфазной двухполюсной обмотки, каждая фаза которой состоит из одной секции, фазы обмотки соединены звездой (рис.5.5). При этом секции тока в фазных обмотках (по времени) относительно друг друга на электрический угол 120° (рис.5.5, б). Проведем ряд построений вектора МДС трехфазной обмотки Fm, соответствующих различным моментам времениt0, t1, t2,t3отмеченным на графике рис.5.5, б.

В момент времени t0ток в фазе А равен 0, в фазе В ток имеет отрица­тельное, а в фазе С — положительное направления. Эти направления тока отмечаем на рис.5.5, б в сечениях обмоток статора для данного момента времени. При этом следует помнить, что за положительное направление тока

Рис.5.5. Получение вращающегося магнитного поля: а — трехфазная обмотка статора;

б — вращение МДС; в — модель магнитного поля статора;

1-4 — обмотка фазы А; 3-6 — обмотка фазы В;

5—2 — обмотка фазы С (первая цифра — начало обмотки)

в фазной обмотке принимается направление тока от начала обмотки к ее концу и обозначается х, а, следовательно, отрицательное направление тока в обмотке соответствует направлению тока от конца к началу и обозначается •. Затем в соответствии с указанными на рис. 5, б направлениями токов определяем (по правилу буравчика) направление вектора МДС трехфазной обмотки статора (вектор Fmнаправлен вниз).

В момент времени t1т.е. через (1/3) Т, ток в фазе В равен нулю, в фазе А имеет положительное, а в фазе С — отрицательное направление. Сделав построения, аналогичные моменту времени t0, заметим, что вектор МДС обмотки статора Fmпо сравнению с его положением в момент вре­мени t0повернулся на 120° в направлении движения часовой стрелки.

Проведя аналогичные построения вектора МДС обмотки статора для момента t2и t3, видим, что каждый раз при переходе от одного момента времени к другому вектор Fmповорачивается на 120°, а за один период изменения токов в обмотках (с t0до t3) делает полный оборот (360°) и будет, таким образом, вращающимся. Вращающаяся МДС создает враща­ющееся магнитное поле, эквивалентное полю магнита N — S с индукци­ей Во (рис.5, в). Это поле вращается с синхронной частотойn0кото­рая пропорциональна частоте переменного токаfи обратно пропорцио­нальна числу пар полюсов обмоток статора р, т.е.

,

Зависимость n0 от р и f представлена в табл.5.2.

Таблица 5.2

f = 50 Гц

Р

1

2

3

4

5

6

n0, об/мин

3000

1500

1000

750

600

500

р=1

f. ГЦ

50

100

200

400

500

1000

Круговое вращающееся магнитное поле характеризуется тем, что пространственный вектор магнитной индукции этого поля Во вра­щается равномерно (n0= const).

При необходимости изменить направление вращения магнитного поля статора нужно по­менять порядок следования токов в фазных обмотках статора, для чего переключают фазы на зажимах двигателя (рис.5.6).

Рис.5.6. Изменение направления вращения магнитного поля.



Texnologiya — 8

Неподвижная часть электродвигателя — статор. Он создает постоянное магнитное поле. Конструктивно статор может быть выполнен в виде постоянного магнита или электромагнита с обмоткой (3) и сердечником (5). Вращающаяся часть электродвигателя — ротор (рис. 5) — состоит из якоря (4) и коллектора (7). Якорь, в свою очередь, состоит из сердечника (5) и обмотки (6).

Поскольку обмоток на якоре двигателя несколько, то и коллектор состоит не из двух полуколец, а из многих изолированных друг от друга и от вала двигателя частей (рис. 4, б). Коллектор жестко укреплен на валу (9) якоря. Движение якоря передается валу, а с него — непосредственно рабочим органам потребителя. Вал вращается в подшипниках (1), запрессованных в заднюю (2) и переднюю (8) крышки статора. Охлаждение электродвигателя обеспечивается вентилятором, крыльчатка (10) которого закреплена на валу.

Рис. 5. Ротор

Электрический двигатель, коллектор, статор, якорь, сердечник, ротор, подшипник, крыльчатка, крышки статора (передняя, задняя).
  1. Почему электродвигатели наиболее распространены на промышленных предприятиях?
  2. Для чего предназначен электродвигатель?
  3. Как классифицируют электродвигатели?
  4. На каком явлении основан принцип действия электродвигателя?
  5. Назови основные части коллекторного электродвигателя и расскажи об их назначении.
  6. Из чего состоит коллектор?

Асинхронный электродвигатель | ЭлектроСветоСервис

  Асинхронный электродвигатель наиболее распространённый преобразователь электричества в механическую энергию, которую можно использовать практически во всех производственных процессах. В асинхронном электродвигателе используются также само, как и в двигателях на постоянный ток, электромагниты на каждой фазе. Выполнено это достаточно просто, за счёт прокладки в специальных пазах шихтованного железа токопроводящих проводников. Причём заложенный в одном пазу проводник будет заходить в следующий паз по кругу через пять пазов, а далее токопроводник будет возвращаться на два паза назад.

  Таким образом, одним токопроводником выполнено на одной фазе круговые электромагниты, заложенные в специальные пазы. Такие электромагниты изготавливаются на каждой фазе и закладываются в железо статора, по прямым пазам зачастую изолированных от железа, при помощи электрокартона и пропитанного шерлаком или бакелитовым лаком.

  Ротор асинхронного электродвигателя выполнен по принципу беличьего колеса, которое состоит из пазов в шихтованном металле, в которых расположены токопроводники закороченные с одной стороны и выведенные на коллектор — для асинхронного двигателя с фазным ротором.

  Но наиболее часто применяется асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, в этом двигателе ротор состоит также само из изолированных от железа токопроводных пазов, но которые закорочены с двух сторон ротора. При запуске асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором остаточное намагничивание железа ротора позволяет создать в короткозамкнутых токопроводящих проводниках электрический ток. Который, взаимодействуя и усиливаясь с магнитным полем, созданным трёхфазными электромагнитами в обмотке статора приводят к разгону электродвигателя на номинальные обороты. Для более щадящего режима запуска и работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором»беличье колесо»токопроводящей обмотки ротора немного сдвигается от прямолинейных линий.

  Асинхронный двигатель с фазным ротором зачастую использовался в электродвигателях, которые устанавливались на оборудовании где затяжной пуск или необходимо регулировать обороты и момент на валу. Для того чтобы регулировать обороты и момент на валу в цепь фазного ротора через коллектор и щётки подсоединялись активные сопротивления. Что позволяло регулировать обороты и мощность при помощи их подключения или отключения в нужный режим. Также данные сопротивления в цепи ротора использовались для динамического торможения, которые широко востребованы в мощных крановых установках. В настоящее время данный вид двигателей используется крайне редко, так как они достаточно громоздкие и при этом требуют специализированного обслуживания за счёт наличия в них перехода коллектор — щётки.

  Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором используются повсеместно. Наряду с основным преимуществом, связанным с дешевизной и надёжностью в данных двигателях до недавнего времени был основной недостаток — это отсутствие регулировки мощности и оборотов. То есть данные двигатели работали на номинальных оборотах постоянно и способны были выдавать на вал номинальную мощность. Если на валу двигателя практически нет механической нагрузки, он работает в режиме холостого хода и потребляет электроэнергии не на много меньше, чем при работе на номинальной нагрузке.

  Следует также отметить, что при большой нагрузке на валу, которая значительно выше номинальной мощности выдаваемой двигателем, значение скольжения возрастает, что может привести к тому и приводило, что двигатель выходит с режима синхронизации. Так что при выборе любого электрооборудования независимо от того электродвигатель это или коммутационное, осветительное или защитное, необходимо всегда закладывать в его мощность небольшой запас по мощности.

  В настоящее время асинхронные электродвигатели получили возможность использоваться в качестве регулируемых по оборотам и мощности на валу источников механической энергии. Осуществляется это за счёт применения частотных преобразователей, выполненных с применением современных силовых транзисторов. Для того чтобы регулировать обороты и самое главное мощность с изменением потребляемой мощности от сети, частотные преобразователи имеют возможность изменять номинальное напряжение и частоту сети в достаточно широких диапазонах. Что позволяет без потери электричества поступающего из сети регулировать обороты и мощность на валу электродвигателя за счёт программного изменения выходного напряжения с соответствующей частотой с частотного преобразователя.

Что такое ротор электродвигателя? Типы и состав

Ротор — это компонент, который вращается в электрической машине. Одно и то же определение справедливо независимо от того, является ли электрическая машина электродвигателем или электрогенератором.

В электродвигателе ротор работает вместе со статором (неподвижной частью) для передачи мощности электрической машины.

Помимо того, что это компонент электродвигателя, этот термин обычно используется во вращающихся машинах, таких как турбины и центробежные насосы, в отличие от так называемого статора

Как формируется ротор электрической машины?

Ротор состоит из вала, образованного валом, поддерживающим набор катушек, намотанных на магнитный сердечник.

Этот вал вращается в магнитном поле, создаваемом магнитом, электромагнитом или проходя через другой набор катушек, намотанных на полюсные наконечники.

Набор этих полюсных наконечников называется статором. Статор остается неподвижным, и через него протекает электрический ток. В зависимости от двигателя ток может быть постоянным или переменным.

Если ротор предполагается использовать в машинах переменного тока средней и большой мощности, то их обычно изготавливают из листов электротехнической стали.Эти специальные листы помогают уменьшить потери, вызванные переменными магнитными полями, такими как явления гистерезиса или вихревые токи.

Типы роторов для двигателей переменного тока

Электродвигатели, работающие на переменном токе, могут работать с одним из следующих типов роторов:

  • С полюсными наконечниками этот тип ротора используется для синхронного двигателя или синхронного генератора переменного тока и полюсных наконечников получаются:

    • Постоянные магниты, в этом случае двигатель или генератор переменного тока имеет вал двигателя с таким же количеством пар полюсов, как и пар полюсов статора, независимо от типа двигателя (трехфазный или однофазный).
      Единственным исключением являются трехфазные или двухфазные генераторы переменного тока для мотоциклов, где генераторы переменного тока не являются фактически трехфазными или двухфазными генераторами переменного тока, а являются трехфазными или двумя однофазными генераторами переменного тока, расположенными на равном расстоянии друг от друга, с учетом трех или двух пары полюсов. Следовательно, есть три или две синусоидальные волны, которые не находятся в противофазе.

    • Электромагниты, данные электромагниты питаются в зависимости от трехфазного или однофазного двигателя/генератора через трехфазную или однофазную сеть и эти расширения должны быть по одному на фазу и на полярную пару (поэтому в в случае трехфазного двухполюсного генератора переменного тока имеется три электромагнита, в случае трехфазного четырехполюсного генератора переменного тока — шесть электромагнитов).

Типы роторов для двигателей постоянного тока

Ротор универсальных двигателей или двигателей постоянного тока может быть:

  • Постоянные магниты; Система, используемая бесщеточным двигателем и шаговым двигателем

  • Обмотка; Система, используемая почти во всех двигателях постоянного тока и универсальных двигателях, различные катушки возбуждаются в определенном порядке с помощью щеточного коллектора.

Как работает ротор асинхронного электродвигателя?

Наведение тока через стержни ротора асинхронного электродвигателя происходит при подаче тока на статор.Этот приложенный ток через обмотки статора запускает вращение магнитного поля статора с частотой сети.

Затем стержни стационарного ротора подвергаются максимальному относительному движению магнитного поля статора к стержням. В этот момент максимальный ток генерируется вдоль стержней. Когда северный полюс статора вращается, проходя через стержень ротора, вдоль стержня ротора индуцируется ток. В тот же момент южный полюс статора вращается, проходя стержень на расстоянии 180° друг от друга, и индуцирует ток вдоль этого стержня в противоположном направлении.Этот круговой поток тока вдоль стержней ротора через замыкающие кольца и вокруг пластин приводит к тому, что ротор становится электромагнитом.

Именно в этой стационарной (заблокированный ротор) начальной точке электромагнитная сила ротора наиболее высока. Электромагнитный ротор начнет разгоняться до синхронной скорости или скорости, с которой вращается магнитное поле статора. По мере увеличения скорости ротора относительное движение между стержнями ротора и вращающимся магнитным полем уменьшается.Это приводит к уменьшению тока и крутящего момента. Когда относительное движение (сила вращения) между стержнями ротора и магнитным полем статора приближается к нулю, ток по ротору прекращается. Магнитное поле ротора прекратится, и ротор замедлится до тех пор, пока крутящий момент, создаваемый двигателем, не сравняется с крутящим моментом приводимого оборудования. (Нагрузка)

Если нагрузка двигателей увеличивается, скорость двигателей уменьшается. Уменьшите нагрузку, и скорость двигателя увеличится. Асинхронный двигатель никогда не достигнет синхронной скорости из-за потерь на трение и ветра.Разница между синхронной скоростью и скоростью асинхронного ротора называется частотой скольжения.

Хотите узнать больше о роторе вашего электродвигателя?…у нас есть знания и опыт в HECO…All Systems Go.

 

Тодд А. Хэтфилд, вице-президент по проектированию и ремонту

HECO – Все системы работают

269-381-7200

[email protected]

  

 

Об авторе:

Тодд Хэтфилд является совладельцем HECO и вице-президентом по проектированию и ремонту.Он имеет более чем 35-летний опыт ремонта и проектирования генераторов и электродвигателей. Тодд имеет степень бакалавра в области электротехники, и его области знаний включают в себя: модернизацию и проектирование электрических и механических двигателей, анализ основных причин отказов и качественный ремонт электродвигателей.

Вращение ротора двигателей переменного тока

Как упоминалось в нашей предыдущей статье о вращающихся магнитных полях двигателей переменного тока, в этой статье будет рассмотрено, как магнитное поле на самом деле создает крутящий момент и вращает нагрузку.Если вы новичок в этой серии, вы можете начать с нашей статьи о конструкции двигателей переменного тока. В противном случае мы сразу перейдем к вращению ротора.

ПОСТОЯННЫЙ МАГНИТ

Чтобы проиллюстрировать принцип работы ротора, представьте, что магнит крепится к валу в качестве замены ротора с короткозамкнутым ротором. Как подробно описано в нашей прошлой статье, когда энергия проходит через обмотки статора, образуется вращающееся магнитное поле. Вращающееся магнитное поле, образованное обмотками статора, затем будет взаимодействовать с отдельным магнитным полем, создаваемым магнитом, установленным на валу.Это взаимодействие между магнитными полями следует основам моторного магнетизма и полярности.

Например, южный полюс магнита притягивается к северному полюсу вращающегося магнитного поля. Точно так же северный полюс магнита притягивается к южному полюсу вращающегося магнитного поля. В результате магнит может вращаться, поскольку его притягивает вращающееся магнитное поле. Эта конструкция, используемая в некоторых двигателях, известна как синхронный двигатель с постоянными магнитами.

ЭЛЕКТРОМАГНИТ НА ИНДУЦИРОВАННОМ НАПРЯЖЕНИИ

Теперь давайте вернем ротор с короткозамкнутым ротором вместо установленного на валу магнита.В основном они ведут себя одинаково. Если к статору приложить электричество, ток будет течь по обмотке и расширять электромагнитное поле. Это расширенное поле будет пересекать стержни ротора.

Напряжение (или электродвижущая сила [ЭДС]) индуцируется, когда стержень ротора или проводник другого типа входит в магнитное поле. В стержне ротора индуцированное напряжение создает ток. Ток протекает через стержни ротора и вокруг торцевого кольца. По мере протекания тока вокруг каждого стержня ротора создается больше магнитных полей.

В цепи переменного тока постоянно меняются направление и величина тока. Вот почему протекание тока также создает регулярное изменение полярности магнитного поля ротора и статора. В результате ротор с короткозамкнутым ротором образует электромагнит с чередующимися северным и южным полюсами.

На рисунке ниже показан момент времени, когда ток, протекающий через обмотку A1, образует северный полюс. Нарастающее магнитное поле распространяется по соседнему стержню ротора, что индуцирует напряжение.В результате в зубце ротора создается магнитное поле южного полюса. Затем ротор следует за вращающимся магнитным полем статора.

СКОЛЬЖЕНИЕ

Поскольку ротор следует за вращающимся магнитным полем статора, должно быть различие в скорости. Причина этого в том, что если бы оба вращались с одинаковой скоростью, они не разделяли бы относительное движение. Без относительного движения линии потока не были бы перерезаны, а ротор не получил бы индуцированного напряжения. Разница в скорости известна как «скольжение». ДЛЯ СОЗДАНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА ТРЕБУЕТСЯ ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЕ . Величина нагрузки определяет скольжение. Если величина нагрузки увеличивается, скольжение увеличивает или замедляет ротор. Если нагрузка уменьшается, скольжение уменьшится или ускорит ротор. Проскальзывание отображается в процентах и ​​рассчитывается по приведенной ниже формуле.

В качестве примера представьте, что четырехполюсный двигатель с частотой 60 Гц имеет синхронную скорость (NS) 1800 об/мин. Предположим, что скорость вращения ротора (при полной нагрузке) составляет 1765 об/мин (NR). Если следовать формуле, промах равен 1.9%.

ДВИГАТЕЛЬ С ОБМОТЧИВЫМ РОТОРОМ

Теперь давайте отойдем от более распространенного ротора с короткозамкнутым ротором и рассмотрим фазный ротор. Одним из отличий ротора с обмоткой от ротора с короткозамкнутым ротором является то, что он состоит из катушек, а не из стержней. Эти катушки соединены с внешними переменными резисторами через щетки и контактные кольца. Напряжение в обмотках ротора индуцируется вращающимся магнитным полем. Скоростью двигателя можно управлять, увеличивая или уменьшая сопротивление обмотки ротора:

  • Скорость двигателя можно уменьшить на увеличение сопротивления обмоток ротора, что приводит к уменьшению тока.
  • Скорость двигателя может быть увеличена за счет уменьшения сопротивления обмоток ротора, что позволит протекать большему току.

СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Третьим типом двигателя переменного тока является синхронный двигатель, который не является асинхронным двигателем. Один тип построен аналогично ротору с короткозамкнутым ротором; однако он имеет обмотку катушки И стержни ротора. Щетки и контактные кольца соединяют обмотки катушки с внешним источником питания постоянного тока. Когда на статор подается переменный ток, синхронный двигатель запускается так же, как ротор с короткозамкнутым ротором.После того, как двигатель достигает максимальной скорости, на обмотки ротора подается постоянный ток. Это создает сильное и постоянное магнитное поле в роторе, которое соответствует вращающемуся магнитному полю. В результате ротор вращается с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле (или с синхронной скоростью). Поэтому проскальзывания нет. Различные типы синхронных двигателей имеют ротор с постоянными магнитами. В этом случае внешний источник постоянного тока не нужен, поскольку ротор представляет собой постоянный магнит. Эти типы можно найти на синхронных двигателях малой мощности.

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О ДВИГАТЕЛЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Мы надеемся, что это руководство по вращению ротора двигателей переменного тока помогло вам лучше понять принцип работы электродвигателей. Если вы хотите узнать больше, ознакомьтесь с другими нашими ресурсами, посвященными терминологии двигателей переменного тока и тому, как читать паспортные таблички электродвигателей.

Ротор и статор электродвигателя

При создании традиционной электрической машины (двигателя или генератора) идея состоит в том, чтобы очень равномерно распределить поток по поверхностям ротора и статора, где они соприкасаются с воздушным зазором.Это означает использование либо сталей с ориентированной зернистостью и небольшого поворота каждой пластины по отношению к предыдущей, чтобы обеспечить относительно равномерный путь флюса, либо использование стали с неориентированной зернистостью и распределение флюса само по себе.

Стали с ориентированным зерном хороши для снижения намагничивающего потока при условии, что зерна в каждом слое выровнены в одном направлении. Это также может помочь уменьшить паразитные потери и потери на вихревые потоки (поток, который распространяется параллельно валу и не выполняет полезной «работы»).

Большинство электротехнических сталей, используемых в конструкции статора и ротора, также имеют изолирующее покрытие; некоторые из них являются органическими материалами, а некоторые — неорганическими (на основе растворителей).Выбор обычно делается на основе сочетания температурного градиента и местных законов об окружающей среде. Неорганические (растворяющие) материалы обычно могут выдерживать более высокие температуры, но гораздо менее экологичны при производстве материала покрытия или при отверждении покрытия после его нанесения.

Поскольку большинство покрытий наносится после процесса прокатки по толщине, это обычно холоднокатаные стали. Использование холоднокатаного и горячекатаного материала также может быть основано на геометрии зуба/паза: для очень узких зубьев, которые требуют «постобработки» для покрытия, часто используется горячекатаный материал, потому что материал будет лучше сохранять свою геометрию при температурах. используется для отверждения покрытия.

Перекос – это взаимосвязь между «поворотом» ротора и «поворотом» статора. Каждый производитель отличается; и разные машины (синхронные, индукционные, с постоянными магнитами, постоянного тока) подходят к этому по-разному. Например, обычно легче перекосить пластины статора машины переменного тока, потому что легче вставлять катушки. Для машины постоянного тока перекос ротора предпочтителен по той же причине. Величина перекоса обычно составляет один шаг паза… это означает, что центральная линия паза на одном конце станка совмещена с центральной линией зуба на противоположном конце.

Ориентация зерен применима только к ламинированным сталям… но не к материалам проводников.

Энергосберегающий подшипник на самом деле неправильное название. Однако их можно рассматривать как те, размеры которых обеспечивают относительно низкий коэффициент трения и, следовательно, низкие тепловые потери (так что вам не нужно использовать дополнительную энергию для охлаждения смазки). В более широком плане они также будут использовать смазку, которая менее энергоемка в производстве и/или требует меньше замены.

5RN160L04 от REGAL REXNORD — РОТОР


ИНФОРМАЦИЯ О ПРОДУКТЕ

ПРОИЗВОДИТЕЛЬ REGAL REXNORD — РОТОР
НОМЕР ДЕТАЛИ 5RN160L04
КОЛ-ВО В НАЛИЧИИ 1
УПАКОВКА Этот товар может включать или не включать оригинальную упаковку.
ОПЛАТА
ДОСТАВКА Этот товар имеет право на БЕСПЛАТНУЮ доставку по стране. Это предложение распространяется только на заказы с общей суммой товара, равной или превышающей 100 долларов США. Это предложение не распространяется на фрахт, LTL, приоритетную доставку или международные заказы. Мы свяжемся с вами по электронной почте или телефону, если требуется фрахт, LTL или международная доставка. (смотрите подробности)
ВОЗВРАТ Возврат в течение 30 дней, может взиматься комиссия за пополнение запасов в размере 10% (см. подробности)
НАША ЦЕНА Запросить цену

Запросить информацию

ПОЖАЛУЙСТА, ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ: у нас есть много крестов в нашей системе инвентаризации.Вы можете получить номер детали с перекрестными ссылками в своем заказе. Если вам нужен конкретный производитель, пожалуйста, свяжитесь с нами для уточнения наличия. В противном случае вы можете получить скрещенную деталь.

REGAL REXNORD — РОТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ 15кВт 400/690В 50Гц

О ПРОДАЖЕ ЖЕЛЕЗНОГО КРЫЛА

Мы специализируемся на подлинных OEM New, NOS (новых старых запасах), NLA (больше не доступны), излишках, устаревших, восстановленных/восстановленных, послепродажных, бывших в употреблении, запасных и труднодоступных деталях, охватывающих различные отрасли промышленности, включая, помимо прочего, тяжелую Оборудование, Строительное оборудование, Коммерческие автомобили, Легкие/средние/тяжелые грузовики, Грузовики высокой грузоподъемности, Сельскохозяйственное/лесное хозяйство, Промышленные морские суда, Кран, Погрузочно-разгрузочные работы, Горнодобывающая и промышленная промышленность и техническое обслуживание.

У нас есть такие крупные производители, как Allen-Bradley, Allison Transmission, Autocar Truck, Bendix, Braden Carco Gearmatic, Caterpillar, Clark, Clark Michigan, Cummins Engine, Dana-Off Highway, Dana Spicer Heavy Axle, David Brown, Deutz Diesel, Detroit Diesel. , Eaton, Eaton-Fuller, Eaton-Vickers, Fiat Allis, FWD, Gates, Hitachi, Horton, Hyundai Construction Equipment, Ingersoll-Rand Pneumatic Tool, John Deere Construction & Forestry, Koehring Cranes & Excavators, Komatsu America, Komatsu America-Wabco , Kubota Engine, Meritor, Meritor Wabco, Parker, Perkins, Rexroth GMBH, Robert Bosch, Red Dot, SKF Bearings, Timken, ZF Parts и сотни других.

Мы охватываем широкий спектр категорий, включая гидравлику, двигатели, трансмиссии, шестерни, шланги и фитинги, насосы, клапаны, цилиндры, амортизаторы, тормоза, оси, подшипники, фильтры, электродвигатели, датчики, запчасти для вилочных погрузчиков и многое другое. Мы обслуживаем ремонтные мастерские, отделы технического обслуживания, владельцев-операторов, производителей, дистрибьюторов и реселлеров. В общем кому нужны запчасти. Наш веб-сайт доступен для поиска по номеру детали, производителю, описанию и другим ключевым словам.

Несмотря на то, что вы можете просматривать наш инвентарь без учетной записи, вы сможете управлять своей учетной записью, просматривать недавно просмотренные продукты, просматривать последние покупки и просматривать специальные предложения и предложения после регистрации и настройки своей учетной записи.Вы даже сможете скачать счет-фактуру.

СОПУТСТВУЮЩИЕ ПРОДУКТЫ


электродвигатель, ротор и статор

9017 9017
ATS Automation Asia (Tianjin) Co., Ltd. , 300385 Tianjin, China
9017 ATS ATS Automation Tooling Systems GmbH , 85551 Heimstetten, Германия
Aumann Limbach-Oberfrohna GmbH , 9212 Limbach-Oberfrohna, Германия
BDG GmbH , 74653 Künzelsau, Германия
Bozhon Precision Industry Technology Co., Ltd , 512026 Сучжоу, Китай
DEPRAG SCHULZ GmbH u. CO , 92224 Amberg, Германия
9017 Grob-Weerke GmbH & Co. Mindelheim, Германия
Hahn Automation GmbH , 55494 Rheinböllen, Германия
Henkel ROTH GmbH , 98693 Ильменау, Германия
Hidiria TC Tehnoloski center doo, 6000 KOPER, Словения
IMA-Tec GmbH , 97273 Kürnach, Германия
9017 KUKA Systems GmbH , 86165
Lama avtomatizacija d.o.o. , 6271 dekani, Словения
m.a.i.i GmbH & Co. KG , 96317 KRONACH , 96317 KRONACH
Marsilli S.P.A. Castelleone, Италия
9017 Martinmechanic Friedrich Martin GmbH & Co.KG , 72202 Нагольд, Германия
Ningbo Nide Mechanical Equipment Co., LTD , 315040 Нинбо, Китай
Ning Co. , 315000 Ningbo, Китай
Schnathmann Maschinenbau GmbH , 73630 Remshalden, Германия
Sim Automation GmbH , 37308 Heilbad Heiligenstadt, Германия
Sinteco A a Bucci Automations S.р.А. Подразделение , 32013 Лонгароне, Италия
Sipro S.r.l. LENTATE суль-Севезо, Италия
SIR Spa Модена, Италия
teamtechnik Automation GmbH , 71642 Людвигсбург, Германия
teamtechnik Corporation Lawrenceville, США
Tesla Grohmann Automation GmbH , 54595 Пруэм, Германия
Xiamen Frand Intelligent Equipment Co., Ltd , 361000 Сямэнь, Китай
ZBV-AUTOMATION GmbH , 53842 Тройсдорф, Германия

Двигатель Теслы с карбоновым покрытием | Антти Лехикойнен

На прошлой неделе или около того новый двигатель с «углеродной оболочкой», который будет использоваться в Tesla Model S Plaid, был всем, о чем все говорили. Его рекламировали как «инновационный», «революционный» и «самый передовой двигатель в мире», и, по-видимому, это первый «серийный электродвигатель с ротором, покрытым углеродом».

Тут я немного растерялся. Я имею в виду, мы знаем упражнение. Представитель компании, не являющийся экспертом в области автомобильного транспорта (обычно это либо генеральный директор, либо какой-нибудь пиарщик), беседует с журналистом, не являющимся экспертом в области автомобильного транспорта. Оба пытаются передать свое понимание так, как, по их мнению, лучше всего поймет неспециалист, и конечный результат почти непонятен настоящим специалистам. Но пока это, пожалуй, самый крайний случай.

В любом случае, этот пост посвящен карбоновым рукавам, как вы уже догадались.В нем будет кратко рассмотрено их традиционное использование, а затем рассмотрены некоторые способы их использования в Tesla . Все примеры в этом посте были рассчитаны с помощью EMDtool.

Итак, давайте погрузимся в

Традиционное использование

В отличие от того, что подразумевается в новостях, обертки из углеродного волокна уже давно используются в высокоскоростном оборудовании: турбинах, компрессорах и т.п.

Обычно это двигатели с постоянными магнитами, как на картинке ниже. Голубая дуга — это постоянный магнит, расположенный на поверхности сердечника ротора.Чтобы магнит не улетел на больших скоростях, весь ротор обернут внутри тонкостенного цилиндра (черный на фото) из какого-то материала , подходящего для .

Обратите внимание на слово «подходит». Как правило, в мире двигателей нет единственно лучших решений, и втулки ротора являются особенно неприятным примером.

Возможно, старым решением было бы использование немагнитной металлической втулки, такой как титан или инконель. У этого подхода есть много хороших вещей. Металлическая втулка довольно прочная и имеет очень похожие характеристики теплового расширения по сравнению с остальной частью ротора (подробнее об этом позже).

Основным недостатком является то, что металлы являются хорошими проводниками электричества. Как следствие, в рукаве индуцируются сильные вихревые токи. На рисунке ниже показан пример: на снимке показаны вихревые токи при 20 000 об/мин в единицах СИ (таким образом, максимальная сила тока составляет около 10 ампер на квадратный мм). По характеру завихрений можно догадаться, что они в основном вызваны прорезями статора.

Эти завихрения вызывают потери и снижают эффективность. И, возможно, что еще более важно, они могут усложнить управление температурой ротора.

То же самое с движением.

Как вы уже могли догадаться, рукава из углеродного волокна — еще один вариант.

Композиты из углеродного волокна являются довольно плохими проводниками (по крайней мере, поперечно, то есть перпендикулярно волокнам) и, таким образом, почти не имеют потерь на вихревые колебания.

Но, с другой стороны, это очень неприятная штука с точки зрения теплового расширения. Чего они на самом деле не делают. Они не расширяются.

Остальная часть ротора подходит.Это означает, что втулка из углеродного волокна растягивается по мере теплового расширения ротора. И поскольку углеродное волокно, как мы, ученые-инженеры, говорим, является жестким AF, это расширение создает в нем большие напряжения.

При этом втулка должна выполнять свое назначение даже при холодном роторе. Помните, что это сделано для того, чтобы магниты не улетели. Это означает, что ему придется как бы сжимать ротор; чтобы приложить достаточное давление на магниты, чтобы они оставались прикрепленными к ротору.

И он должен делать это на максимальной скорости, плюс некоторый запас.Это означает, что ему придется компенсировать центробежные напряжения от массы магнита и собственной массы, и при этом прикладывать результирующую радиальную силу к магнитам.

Это, в свою очередь, означает, что при остановленном двигателе будет применяться большее давление, обычно называемое предварительным напряжением.

В целом втулка должна иметь соответствующий размер, чтобы выдержать собственное предварительное напряжение, а также центробежные силы на максимальной скорости, а также дополнительные силы от теплового расширения.

Использование Теслы – IPM

РЕДАКТИРОВАТЬ: с тех пор, как я впервые написал этот пост, мне была сообщена новая информация всплыла информация о том, что в Plaid используются только внутренние двигатели с постоянными магнитами и нет асинхронных двигателей на любой оси.Итак, не стесняйтесь просто прочитать этот раздел и пропустить материалы, ориентированные на мгновенные сообщения ниже.

Действительно, рисунок ниже очень хорошо иллюстрирует структуру двигателя. У него форма с низким V, как у Model Y, и, как и у большинства тяговых IPM, в той или иной модификации.

Важно то, что мы хорошо видим, что между магнитами нет железной перемычки, на кончике V. В межполюсной области, возле поверхности ротора, ее может и не быть, хотя это трудно сказать наверняка с рис.

Этот тип структуры имеет смысл и во многих отношениях оптимален для V-IPM. Для сравнения, на рисунках ниже показана типичная форма ротора IPM с перемычками как на V-образном наконечнике, так и в межполюсном пространстве. Обычно эти перемычки необходимы для механической стабильности и обеспечивают легкий путь для бесполезного потока рассеяния

.

Напротив, двигатель Plaid, кажется, избавился от мостов, используя волокнистую втулку, чтобы удерживать ротор на месте. Это, конечно, устраняет путь потока рассеяния и и позволяет ротору вращаться на более высоких оборотах.

С другой стороны, гильза на картинке действительно кажется довольно толстой – определенно больше, чем менее миллиметра, как я сначала предполагал. Это автоматически означает, что двигатель имеет магнитный воздушный зазор (физический зазор + втулка), намного больший, чем типичные ~ 1,5 мм, наблюдаемые в тяговых IPM такого размера. Действительно, магниты на картинке тоже кажутся довольно толстыми, по-видимому, именно для того, чтобы направить достаточный поток через зазор.

Бессвязный крутящий момент

Теперь, когда мы разобрались, длина воздушного зазора тягового двигателя с постоянными магнитами представляет собой любопытную вещь.Вопреки тому, что можно было бы ожидать, меньше не значит лучше ( вставьте сюда подходящую шутку о жене ). Помните, что V-IPM создает крутящий момент двумя механизмами: крутящим моментом с постоянными магнитами и реактивным крутящим моментом.

Обычно крутящий момент с постоянными магнитами является доминирующим компонентом при малых и средних нагрузках, с постепенно увеличивающимся вкладом реактивного компонента при более высоких нагрузках. Увеличение воздушного зазора сначала приводит к снижению обоих компонентов, но крутящий момент с постоянными магнитами можно довольно легко вернуть к исходному уровню, просто добавив немного больше магнитного материала.

Однако восстановить крутящий момент сопротивления на ампер непросто. Но, , если мы можем увеличить воздушный зазор И сохранить коэффициент значимости (Lq/Ld) одинаковым, мы можем фактически увеличить пиковый достижимый момент сопротивления. В конце концов, реактивный крутящий момент в конечном счете ограничивается риском насыщения или размагничивания двигателя, в зависимости от того, что произойдет раньше. Увеличивая воздушный зазор, мы все еще можем привести машину к такому же уровню насыщения или потокосцепления, но теперь с более высокими токами, что означает более высокий крутящий момент.(Конечно, все это зависит от колоссального IF : IF коэффициент значимости и пути потока остаются относительно неизменными в других проводах).

Последнее замечание: я изначально думал, что новости о двигателях с карбоновой оболочкой были , а не о IPM. В основном потому, что они продолжали болтать и цитировать себя о «медном роторе», который мне очень трудно связать с IPM. Теперь кажется, что есть простое объяснение: меди нет. — не первый случай, когда Маск запутался в своих сообщениях.

Случайная болтовня и крики

Между прочим, другим подходом может быть использование конструкции ротора в виде ласточкиного хвоста — см. этот тезис для получения дополнительной информации.

Использование Теслы – асинхронный двигатель?

РЕДАКТИРОВАТЬ: Похоже, что плед все-таки полностью IPM, так что не стесняйтесь пропустить этот раздел.

Маск постоянно говорит о меди в сочетании с рукавами из углеродного волокна. Это означает, что мы имеем дело с асинхронным двигателем.Это имело бы некоторый смысл; в конце концов, модель S Plaid, как говорят, имеет такую ​​​​же конфигурацию двигателя, что и модель Y, что означает IPM плюс асинхронный двигатель на передней оси.

Конечно, асинхронные двигатели обычно не имеют каких-либо втулок. В конце концов, они должны иметь относительно небольшие воздушные зазоры (обычно не более 1 мм в двигателях такого физического размера), в то время как традиционные волоконные рукава обычно начинаются с 2 мм. Тем не менее, также начинают появляться более тонкие рукава (я поговорил с дружелюбными людьми из Inometa, которые могут опуститься до 0.3 мм).

Главный вопрос здесь остается: зачем кому-то втулка на асинхронном двигателе?

Опубликованные на данный момент статьи мало чем помогают в этом. В одном из них говорится, что «ротор с углеродной втулкой создает более сильное электромагнитное поле, чем ротор, скрепленный металлом», что на самом деле мне мало что говорит.

Одним из возможных объяснений могло бы быть то, что наличие втулки предварительного напряжения вокруг ротора позволило бы либо иметь открытые пазы в роторе, либо, по крайней мере, уменьшить толщину области «кулачка» между стержнем и поверхностью ротора. .

Следующие фотографии должны прояснить это. Первый — очень грубая модель мотора старого родстера, с размерами на глаз. Второй — увеличенное изображение клетки ротора, демонстрирующее, как стержни ротора действительно находятся внутри сердечника ротора.

Железо на верхней части стержней ротора, конечно же, создает путь для потока рассеяния, как показано на рисунке ниже, изображающем работу с максимальным крутящим моментом.

Теперь, имея вместо этого открытые пазы, как показано ниже, или просто закрытые пазы с уменьшенной высотой наконечника, можно получить небольшое преимущество с точки зрения максимального крутящего момента.2 плотность тока статора.

Конечно, необходимо учитывать компромиссы, например, гармонические потери, вызванные пазами ротора.

Но тем не менее, это пока единственный сценарий, который я могу придумать, где можно было бы использовать втулку из углеродного волокна в асинхронном двигателе: возможность использовать медную клетку в первую очередь, на высоких скоростях, без необходимости заглублять клетка глубоко внутри сердечника ротора.

Заключение

  • Tesla Model S Plaid, по-видимому, будет иметь удерживающие втулки из углеродного волокна в своих двигателях
  • Втулки могут использоваться на асинхронном двигателе, чтобы можно было использовать медную клетку на высоких скоростях, не закапывая ее.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.