Was ist ein Rotor und Stator in einem Elektromotor
Was ist ein Rotor?
Der Rotor, manchmal auch als Anker bezeichnet, ist beweglich, dh ein rotierendes Teil eines Generators oder von Elektromotoren, die universell in Haushalts- und Industrieanlagen verwendet werden.
Wenn wir den Rotor eines Gleichstrommotors oder eines Universalkommutatormotors betrachten, besteht er aus mehreren Hauptkomponenten, nämlich:
- Ader. Es besteht aus vielen geprägten dünnen Metallplatten, die durch ein spezielles Dielektrikum oder nur einen Oxidfilm voneinander isoliert sind, der Strom viel schlechter leitet als reines Metall. Der Kern wird aus ihnen gezogen und ist eine „Torte“. Infolgedessen haben die Elektronen aufgrund der geringen Dicke des Metalls keine Zeit zum Beschleunigen, und die Erwärmung des Rotors ist viel geringer, und der Wirkungsgrad der gesamten Vorrichtung ist aufgrund der Verringerung der Verluste höher. Diese Entwurfsentscheidung wurde getroffen, um zu reduzieren Foucault-WirbelströmeDies tritt unvermeidlich während des Motorbetriebs aufgrund der Magnetisierungsumkehr des Kerns auf. Die gleiche Methode, mit ihnen umzugehen, wird auch in Wechselstromtransformatoren verwendet.
- Wicklungen. In besonderer Weise wird ein mit Lackisolierung beschichteter Kupferdraht um den Kern gewickelt, um das Auftreten von nicht akzeptablen Kurzschlusswindungen zu verhindern. Die gesamte Wicklung ist zusätzlich mit Epoxidharz oder Lack imprägniert, um die Wicklungen so zu fixieren, dass sie nicht durch Vibrationen durch Rotation beschädigt werden.
- Die Rotorwicklungen können an den Kollektor angeschlossen werden - eine spezielle Einheit mit Kontakten, die sicher auf der Welle montiert ist. Diese Kontakte werden Lamellen genannt und bestehen aus Kupfer oder seiner Legierung zur besseren Übertragung von elektrischem Strom. Bürsten, normalerweise aus Graphit, gleiten darauf, und im richtigen Moment werden die Wicklungen mit elektrischem Strom versorgt. Dies wird als Gleitkontakt bezeichnet.
- Die Welle selbst ist eine Metallstange, an ihren Enden befinden sich Sitze für Wälzlager, sie kann Gewinde oder Aussparungen, Passfedernuten zum Anbringen von Zahnrädern, Riemenscheiben oder anderen von einem Elektromotor angetriebenen Teilen aufweisen.
- Auf der Welle befindet sich auch ein Lüfterlaufrad, damit sich der Motor selbst abkühlt und keine zusätzliche Vorrichtung zur Wärmeableitung installiert werden muss.
Es ist erwähnenswert, dass nicht jeder Rotor Wicklungen hat, die im Wesentlichen ein Elektromagnet sind. Stattdessen können Permanentmagnete wie bei bürstenlosen Gleichstrommotoren verwendet werden. Ein Asynchronmotor mit einem Käfigläufer in seiner üblichen Form hat jedoch überhaupt keine Wicklungen, stattdessen werden Käfigstangen aus Metall verwendet, aber mehr dazu weiter unten.
Was ist ein Stator?
Ein Stator ist ein fester Bestandteil eines Elektromotors. Normalerweise wird es mit dem Körper des Geräts kombiniert und ist ein zylindrisches Teil. Es besteht auch aus vielen Platten, um die Erwärmung aufgrund von Foucault-Strömen zu reduzieren, ohne Fehler lackiert zu werden. An den Enden befinden sich Sitze für Gleit- oder Wälzlager.
Das Design wird als Statorpaket bezeichnet und in das gusseiserne Gehäuse des Geräts gedrückt. In diesem Zylinder sind Nuten für die Wicklungen vorgesehen, die ebenso wie für den Rotor mit speziellen Verbindungen imprägniert sind, damit die Wärme gleichmäßig im Gerät verteilt wird und die Wicklungen nicht durch Vibrationen aneinander gerieben werden.
Statorwicklungen können je nach Verwendungszweck und Typ der elektrischen Maschine unterschiedlich angeschlossen werden. Für Drehstrommotoren gelten Stern- und Dreieckschaltungstypen. Sie sind im Diagramm dargestellt:
Zum Herstellen von Verbindungen befindet sich am Gerätegehäuse eine spezielle Anschlussdose („Bor“). Der Anfang und das Ende von drei Wicklungen werden in diese Box gebracht, und je nach Leistung und Zweck der Maschine werden spezielle Klemmenblöcke in verschiedenen Ausführungen bereitgestellt.
Es gibt gravierende Unterschiede im Betrieb der Motoren mit unterschiedlichen Wicklungsanschlüssen. Wenn der Motor beispielsweise durch einen Stern verbunden ist, startet er reibungslos, es ist jedoch nicht möglich, die maximale Leistung zu entwickeln. Bei Anschluss durch ein Dreieck gibt der Elektromotor das gesamte vom Hersteller angegebene Drehmoment ab, aber die Anlaufströme erreichen in diesem Fall hohe Werte. Das Stromnetz ist möglicherweise einfach nicht für solche Lasten ausgelegt. Wenn Sie das Gerät in diesem Modus verwenden, werden die Drähte erwärmt. An einer schwachen Stelle (dies sind die Verbindungspunkte und Anschlüsse) kann der Draht durchbrennen und einen Brand verursachen. Der Hauptvorteil von Induktionsmotoren ist die Bequemlichkeit, die Drehrichtung zu ändern. Sie müssen lediglich die Verbindung zweier beliebiger Wicklungen austauschen.
Stator und Rotor in Induktionsmotoren
Dreiphasen-Asynchronmotoren haben ihre eigenen Eigenschaften. Der Rotor und der Stator unterscheiden sich von denen, die bei anderen Elektromotortypen verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Rotor zwei Ausführungen haben: Käfig und Phase. Betrachten Sie die strukturellen Merkmale jedes einzelnen von ihnen detaillierter. Lassen Sie uns zunächst kurz untersuchen, wie ein Asynchronmotor funktioniert.
Im Stator wird ein rotierendes Magnetfeld erzeugt. Es induziert einen induzierten Strom am Rotor und setzt ihn dadurch in Bewegung. Der Rotor versucht also immer, das rotierende Magnetfeld „einzuholen“.
Es ist auch notwendig, ein so wichtiges Merkmal eines Induktionsmotors wie das Gleiten des Rotors zu erwähnen. Dieses Phänomen liegt in der Differenz zwischen den Rotordrehzahlen und dem vom Stator erzeugten Magnetfeld. Dies erklärt sich genau dadurch, dass der Strom im Rotor nur dann induziert wird, wenn er sich relativ zum Magnetfeld bewegt. Und wenn die Drehzahlen gleich wären, wäre diese Bewegung einfach nicht aufgetreten. Infolgedessen versucht der Rotor, das Magnetfeld in Rotation „aufzuholen“, und wenn dies geschieht, wird der Strom in den Wicklungen nicht mehr induziert und der Rotor verlangsamt sich. In diesem Moment wächst die auf ihn einwirkende Kraft, er beginnt wieder zu beschleunigen. So wird der Effekt der Stabilisierung der Drehzahl erzielt, für den diese Elektromotoren sehr gefragt sind.
Käfigläufer
Es ist auch eine Struktur, die aus Metallplatten besteht, die die Funktion eines Kerns erfüllen. Anstelle einer Kupferwicklung sind dort jedoch Stangen oder Stangen installiert, die sich nicht berühren und an den Enden mit Metallplatten kurzgeschlossen sind. In diesem Fall stehen die Stäbe nicht senkrecht zu den Platten, sondern sind in einem Winkel ausgerichtet. Dies geschieht, um Pulsationen des Magnetfelds und des Moments zu reduzieren. Somit werden Kurzschlüsse erhalten, und der Name kommt von hier.
Phasenrotor
Der Hauptunterschied zwischen einem Phasenrotor und einem kurzgeschlossenen ist das Vorhandensein einer dreiphasigen Wicklung, die in den Nuten des Kerns verlegt und in einem speziellen Kollektor mit drei Ringen anstelle von Lamellen verbunden ist. Diese Wicklungen sind normalerweise durch einen "Stern" verbunden. Solche Elektromotoren sind aufgrund der Komplexität der Konstruktion arbeitsintensiver in der Produktion, ihre Anlaufströme sind jedoch geringer als die von Motoren mit einem Käfigläufer-Rotor und sie sind auch leichter einstellbar.
Wir hoffen, dass Sie nach dem Lesen dieses Artikels keine Fragen mehr dazu haben, was ein Rotor und ein Stator eines Elektromotors sind und wie sie funktionieren. Schließlich empfehlen wir, ein Video anzusehen, in dem dieses Problem klar berücksichtigt wird:
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