Ротор (электрический)

Выбор различных типов роторов

Ротор из плотины Гувер генератора

Для других видов использования см. Ротор .

Ротор генераторе представляет собой движущийся компонент электромагнитной системы в электродвигателе , электрическом или генераторе . Его вращение связано с взаимодействием между обмотками и магнитными полями , которое дает крутящий момент вокруг оси ротора.

Раннее развитие

Ранним примером электромагнитного вращения была первая вращающаяся машина, построенная Аносом Джедликом с электромагнитами и коммутатором , в 1826-27 годах. Другие пионеры в области электроэнергии включают Pixii иполита , которые построили генератор переменного тока в 1832 году, и построение Уильяма Ричи электромагнитного генератора с четырьмя катушками ротора , коммутатором и кистями также в 1832 году. , а Двигатель Германа Якоби , который мог бы поднять 10-12 фунтов со скоростью на один фут в секунду, около 15 Вт механической энергии в 1834 году. В 1835 году Фрэнсис Уоткинс описывает электрическую «игрушку», которую он создал; Как правило, он считается одним из первых, кто понимает взаимозаменяемость двигателя и генератора .

Тип и строительство роторов

Индукция (асинхронные) двигатели, генераторы и генераторы ( синхронные ) имеют электромагнитную систему, состоящую из статора и ротора. Есть две конструкции для ротора в индукционном двигателе: клетки для белки и рану. В генераторах и генераторах конструкции ротора являются разнообразными полюсами или цилиндрическими .

Белка-клетчатая ротор

Ротор белки-клетки состоит из ламинированной стали в сердечнике с равномерно распределенными стержнями медного или алюминия, расположенных оси по периферии, постоянно закрытыми на концах кольцами. Эта простая и прочная конструкция делает его фаворитом для большинства применений. Сборка имеет поворот: стержни наклонны или искажаются, чтобы уменьшить магнитные гул и гармоники слота и уменьшить тенденцию блокировки. Размещенные в статоре, ротор и зубы статора могут блокироваться, когда они находятся в одинаковом количестве, а магниты расположены одинаково друг от друга, противоположные вращению в обоих направлениях. Подшипники на каждом конце устанавливают ротор в его корпусе, причем один конец вала выступает, чтобы обеспечить нагрузку. В некоторых двигателях есть расширение на конце вождения для датчиков скорости или других электронных элементов управления . Сгенерированный крутящий момент движется через ротор к нагрузке.

Раневый ротор

Ротор раны представляет собой цилиндрическое ядро, изготовленное из стального ламинирования с прорезями для удержания проводов для своих 3-фазных обмоток, которые равномерно расположены в 120 электрических градусах и соединены в конфигурации «Y». Терминалы обмотки ротора выводятся и прикрепляются к трем кольцам проскальзывания с щетками, на валу ротора. Кисти на скользящих кольцах позволяют использовать внешние трехфазные резисторы последовательно с обмотками ротора для обеспечения управления скоростью. Внешние сопротивления становятся частью цепи ротора для создания большого крутящего момента при запуске двигателя. Когда двигатель ускоряется, сопротивление может быть уменьшено до нуля.

Высокий полюс ротор

Цилиндрический ротор

Высокий полюс ротор

Расширенный ротор с полюсом построен на стопке стальных ламинаций «звездных», обычно с 2, 3 или 4 или 6, возможно, даже 18 или более "радиальными зубцами", торчащих с середины, каждый из которых намотан медной проволокой сформировать дискретный внешний полюс электромагнитного полюса. Внутренние лица, направленные на концы каждого зубца, магнитно обоснованы в общем центральном корпусе ротора. Полюсы поставляются путем постоянного тока или намагничиваются постоянными магнитами . Арматура с трехфазной обмоткой находится на статоре, где индуцируется напряжение. Постоянный ток (DC), от внешнего возбудителя или от диодного моста, установленного на валу ротора, производит магнитное поле и заряжает энергии вращающегося поля и одновременно заряжает обмотки арматуры.

Существенный полюс заканчивается на полюсной ботине , высокой проницаемости с внешней поверхностью, формированной как сегмент цилиндра для гомогенизации распределения магнитного потока по статору.

Несовместимый ротор

Ротор цилиндрической формы изготовлен из сплошного стального вала с прорезями, проходящими вдоль внешней длины цилиндра для удержания обмотков поля ротора, которые представляют собой ламинированные медные стержни, вставленные в слоты, и закреплены на клиностям. Слоты изолированы от обмоток и удерживаются в конце ротора с помощью скользящих колец. Источник внешнего постоянного тока (DC) подключен к концентрически установленным кольцам скольжения с щетками, работающими вдоль колец. Кисти устанавливают электрический контакт с вращающимися кольцами. Ток постоянного тока также поставляется путем бесщеточного возбуждения от выпрямителя, установленного на машинном валу, который преобразует переменный ток в постоянный ток.

Операционный принцип

В трехфазной индукционной машине переменный ток, поставляемый на обмотки статора, заряжает его для создания вращающегося магнитного потока. Поток генерирует магнитное поле в воздушном зазоре между статором и ротором и вызывает напряжение, которое дает ток через роторные стержни. Цепь ротора закрыта, а токовые потоки в проводниках ротора. Действие вращающегося потока и ток создает силу, которая генерирует крутящий момент для запуска двигателя.

Ротор генератора состоит из проволочной катушки, охваченной железным ядром. Магнитный компонент ротора изготовлен из стальных ламинаций, чтобы помочь штамповочной проводнике с определенными формами и размерами. По мере того, как течны проходят через проволочную катушку, вокруг ядра создается магнитное поле, которое называется током поля. Прочность тока поля контролирует уровень мощности магнитного поля. Постоянный ток (DC) управляет током поля в одном направлении и доставляется в проволочную катушку с помощью набора кистей и скользящих колец. Как и любой магнит, производимое магнитное поле имеет север и южный полюс. Нормальным направлением по часовой стрелке двигателя, в котором можно управлять ротором, можно манипулировать, используя магниты и магнитные поля, установленные в конструкции ротора, позволяя двигателю работать в обратном или против часовой стрелки .

Характеристики роторов

• Белка-клетчатая ротор

Этот ротор вращается на скорости меньше, чем вращающееся магнитное поле статора или синхронная скорость.

Слип -ротор обеспечивает необходимую индукцию токов ротора для моторного крутящего момента, который пропорционален скольжению.

Когда скорость ротора увеличивается, скольжение уменьшается.

Увеличение увеличения скольжения, вызванного индуцированным током двигателя, что, в свою очередь, увеличивает ток ротора, что приводит к увеличению крутящего момента для увеличения требований нагрузки.

• Раневый ротор

Этот ротор работает с постоянной скоростью и имеет более низкий начальный ток

Внешнее сопротивление, добавленное в цепь ротора, увеличивает запуск крутящего момента

Эффективность работы двигателя повышается, так как внешнее сопротивление уменьшается при скорости двигателя.

Более высокий крутящий момент и контроль скорости

• Высокий полюс ротор

Этот ротор работает на скорости ниже 1500 об / мин (революции в минуту) и 40% его крутящего момента без возбуждения

Он имеет большой диаметр и короткую осевую длину

Воздушный разрыв не равномерный

Ротор имеет низкую механическую прочность

• Цилиндрический ротор

Ротор работает со скоростью от 1500 до 3600 об / мин

Он имеет сильную механическую прочность

Воздушный разрыв равномерен

Его диаметр маленький, имеет большую осевую длину и требует более высокого крутящего момента, чем важный ротор полюса

Уравнения ротора

Напряжение ротора

Вращающее магнитное поле индуцирует напряжение в стержнях ротора, когда оно проходит над ними. Это уравнение относится к индуцированному напряжению в стержнях ротора.

$E=BL(V_{syn}-V_{m})$

где:

$E$ = индуцированное напряжение

$B$ = магнитное поле

$L$ = длина проводника

$V_{syn}$ = синхронная скорость

$V_{m}$= скорость проводника

Крутящий момент в роторе

Крутящий момент вырабатывается силой, полученной посредством взаимодействия магнитного поля и тока, как выражено данным: там же

$F=(BxI)L$

$T=Fxr$

где:

$F$ = сила

$T$ = крутящий момент

$r$ = радиус роторных колец

$I$ = Ротор

Индукционный мотор скольжение

Магнитное поле статора вращается с синхронной скоростью, $n_{s}$ Там же

$n_{s}={\frac {120f}{p}}$

где:

$f$ = частота

$p$ = Количество полюсов

Если $n_{m}$ = скорость ротора, скольжение, s для индукционного двигателя выражается как:

$s={\frac {n_{s}-n_{m}}{n_{s}}}\times 100\%$

Механическая скорость ротора с точки зрения скольжения и синхронной скорости:

$n_{m}=(1-s)n_{s}$

$\omega _{m}=(1-s)\omega _{s}$

Относительная скорость скольжения:

$n_{slip}=n_{s}-n_{m}$

Частота индуцированных напряжений и токов

$f_{r}=sf_{e}$

Смотрите также

• Арматура (электротехника) - любой «ротор», который несет некоторую форму чередующегося тока
• Балансирующая машина
• Коммутатор (электрический)
• Электродвигатель
• Полевая катушка
• Ротордамика
• Статор