что такое статор и ротор в асинхронном двигателе

Статор – это неподвижная (неподвижная) часть асинхронного двигателя, закрепленная на раме двигателя. Его основная функция — генерировать вращающееся магнитное поле (ВМП) при подключении к нему источника переменного тока. Это вращающееся магнитное поле является движущей силой, вызывающей движение ротора.

1. Структура статора

Статор состоит из трех основных частей:

• Сердечник статора: Изготовлен из тонких ламинированных листов кремнистой стали (толщиной 0,35-0,5 мм), сложенных вместе. Ламинирование делается для минимизации потерь на вихревые токи — токи, индуцированные в сердечнике из-за изменения магнитного поля, которое в противном случае привело бы к выделению тепла и потере энергии. На внутренней поверхности сердечника имеются пазы для удержания обмоток статора.

• Обмотки статора: Медные или алюминиевые катушки, намотанные в пазы сердечника статора. В большинстве асинхронных двигателей статор представляет собой трехфазную обмотку (соединенную по схеме звезда или треугольник), на которую подается трехфазный переменный ток. Расположение этих обмоток устроено так, что при прохождении через них переменного тока создается магнитное поле, вращающееся с постоянной скоростью (синхронной скоростью).

• Рама статора: Жесткая внешняя конструкция (обычно из чугуна или алюминия), поддерживающая сердечник статора и защищающая внутренние компоненты. Он также служит радиатором для отвода тепла, выделяющегося во время работы.

2. Функция статора

Когда на обмотки статора подается трехфазный переменный ток, каждая фаза создает магнитное поле, которое синусоидально меняется со временем. Комбинация этих трехфазных магнитных полей приводит к созданию единого вращающегося магнитного поля (RMF), которое вращается вокруг оси статора со скоростью, называемойсинхронная скорость(Нс). Синхронная скорость зависит от частоты сети переменного тока (f) и числа пар полюсов (P) в статоре, определяемой формулой: Ns=(120f)/P. Это вращающееся магнитное поле прорезает проводники ротора, вызывая в роторе электродвижущую силу (ЭДС).-это основа электромагнитной индукции в двигателе.

Ротор — это вращающаяся часть асинхронного двигателя, установленная на валу, выходящем за пределы корпуса двигателя. Он расположен внутри статора с небольшим воздушным зазором (обычно 0,2–2 мм) между сердечниками статора и ротора. Функция ротора заключается в преобразовании электромагнитной энергии, индуцируемой вращающимся магнитным полем статора, в механическую энергию, которая приводит в движение нагрузку (например, насосы, вентиляторы, конвейеры).

Типы и конструкция ротора

В асинхронных двигателях используются два основных типа роторов, различающихся конструкцией и применением:

1. Ротор с беличьей клеткой

Это наиболее распространенный тип ротора, названный в честь сходства с беличьей клеткой. В его структуру входят:

• Сердечник ротора: Как и сердечник статора, он изготовлен из ламинированных листов кремнистой стали с пазами на внешней поверхности.

• Роторные стержни: Медные или алюминиевые стержни, вставленные в пазы сердечника ротора. Эти стержни короткозамкнуты-с обоих концов двумя толстыми медными или алюминиевыми кольцами (называемыми концевыми кольцами), образуя замкнутый контур.

Ротор с короткозамкнутым ротором прост, надежен, недорогой-и требует минимального обслуживания, что делает его пригодным для большинства промышленных и бытовых применений (например, вентиляторов, насосов, компрессоров).

2.Ротор с обмоткой

Ротор с фазным ротором (также называемый ротором с контактными кольцами) имеет более сложную конструкцию и предназначен для применений, требующих переменной скорости или высокого пускового момента (например, краны, лифты, дробилки). В его структуру входят:

• Сердечник ротора: Ламинированные листы кремниевой стали с пазами для крепления обмоток ротора.

• Обмотки ротора: Трех-фазные обмотки, аналогичные обмоткам статора, соединенные звездой. Три конца обмоток соединены с тремя контактными кольцами, установленными на валу ротора.

• Скользящие кольца и щетки: Контактные кольца контактируют с неподвижными угольными щетками, которые позволяют подключать внешние резисторы к обмоткам ротора. Это позволяет контролировать ток ротора, тем самым регулируя скорость двигателя и пусковой момент.

Функция ротора

Когда вращающееся магнитное поле статора прорезает проводники ротора, закон электромагнитной индукции Фарадея индуцирует ЭДС в роторе. Поскольку проводники ротора образуют замкнутый контур (либо через концевые кольца в короткозамкнутых роторах, либо через внешние резисторы в фазных роторах), эта наведенная ЭДС генерирует ток в роторе (называемый током ротора). Ток ротора взаимодействует с вращающимся магнитным полем статора, создавая механическую силу (силу Лоренца), которая заставляет ротор вращаться в том же направлении, что и вращающееся магнитное поле.

Ключевой характеристикой асинхронных двигателей является то, что скорость ротора (N) всегда меньше синхронной скорости (Ns) магнитного поля статора.-эта разница называетсясоскальзывать(s), определяемый формулой: s=(Ns - N)/Ns × 100%. Для возникновения индукции необходимо скольжение (если скорость ротора равна синхронной скорости, между магнитным полем и проводниками ротора не существует относительного движения, поэтому ЭДС не индуцируется). Типичные значения скольжения для асинхронных двигателей составляют от 1% до 5% при полной нагрузке.