¿Qué es un rotor y estator en un motor eléctrico?
¿Qué es un rotor?
El rotor, también llamado a veces un ancla, es una pieza móvil, es decir, una parte giratoria en un generador o motores eléctricos, que se utilizan universalmente en equipos domésticos e industriales.
Si consideramos el rotor de un motor de CC o un motor conmutador universal, consta de varios componentes principales, a saber:
- Núcleo. Está hecho de muchas placas de metal delgadas estampadas aisladas entre sí por un dieléctrico especial o simplemente una película de óxido, que conduce la corriente mucho peor que el metal puro. El núcleo se extrae de ellos y es un "pastel de capas". Como resultado, los electrones no tienen tiempo para acelerar debido al pequeño grosor del metal, y el calentamiento del rotor es mucho menor, y la eficiencia de todo el dispositivo es mayor debido a la reducción de las pérdidas. Esta decisión de diseño se tomó para reducir Corrientes Foucault Eddyque inevitablemente ocurre durante la operación del motor debido a la inversión de magnetización del núcleo. El mismo método para tratar con ellos también se usa en transformadores de CA.
- Devanados. Alrededor del núcleo, de manera especial, se enrolla un alambre de cobre recubierto con aislamiento de barniz para evitar la aparición de vueltas en cortocircuito que son inaceptables. Todo el devanado está impregnado adicionalmente con resina epoxi o barniz para fijar los devanados para que no se dañen por la vibración de la rotación.
- Los devanados del rotor se pueden conectar al colector, una unidad especial con contactos, montada de forma segura en el eje. Estos contactos se denominan laminillas; están hechos de cobre o de su aleación para una mejor transmisión de la corriente eléctrica. Los cepillos, generalmente de grafito, se deslizan sobre él y, en el momento adecuado, se suministra corriente eléctrica a los devanados. Esto se llama un contacto deslizante.
- El eje en sí es una varilla metálica, en sus extremos hay asientos para rodamientos, puede tener roscas o rebajes, chaveteros para unir engranajes, poleas u otras partes accionadas por un motor eléctrico.
- También se coloca un impulsor de ventilador en el eje para que el motor se enfríe y no tenga que instalar un dispositivo adicional para la disipación de calor.
Vale la pena señalar que no todos los rotores tienen bobinados, que, en esencia, son un electroimán. En cambio, se pueden usar imanes permanentes, como en los motores de CC sin escobillas. Pero un motor asíncrono con un rotor de jaula de ardilla en su forma habitual no tiene bobinados; en su lugar, se usan varillas de metal de jaula de ardilla, pero más sobre eso a continuación.
¿Qué es un estator?
Un estator es una parte fija en un motor eléctrico. Por lo general, se combina con el cuerpo del dispositivo y es una parte cilíndrica. También consta de muchas placas para reducir el calentamiento debido a las corrientes de Foucault, sin fallas barnizadas. En los extremos hay asientos para rodamientos o rodamientos.
El diseño se llama paquete de estator; se presiona en la carcasa de hierro fundido del dispositivo. Dentro de este cilindro, las ranuras están hechas para los devanados, que, así como para el rotor, están impregnados con compuestos especiales para que el calor se distribuya uniformemente en todo el dispositivo y los devanados no se froten entre sí por vibración.
Los devanados del estator se pueden conectar de diferentes maneras, según el propósito y el tipo de máquina eléctrica. Para motores trifásicos, son aplicables los tipos de conexión estrella y triángulo. Se presentan en el diagrama:
Para realizar las conexiones, se proporciona una caja de conexiones especial ("boro") en la carcasa del dispositivo. Los inicios y finales de tres devanados se muestran en esta caja y se proporcionan bloques de terminales especiales de varios diseños, dependiendo de la potencia y el propósito de la máquina.
Existen serias diferencias en el funcionamiento de los motores con diferentes conexiones de los devanados. Por ejemplo, cuando está conectado por una estrella, el motor arrancará suavemente, pero no será posible desarrollar la potencia máxima. Cuando está conectado por un triángulo, el motor eléctrico emitirá todo el par declarado por el fabricante, pero las corrientes de arranque en este caso alcanzan valores altos. Es posible que la red eléctrica simplemente no esté diseñada para tales cargas. El uso del dispositivo en este modo está cargado de calentamiento de los cables, y en un lugar débil (estos son los puntos de conexión y los conectores), el cable puede quemarse y provocar un incendio. La principal ventaja de los motores de inducción es la conveniencia de cambiar la dirección de su rotación, solo necesita cambiar la conexión de dos devanados.
Estator y rotor en motores de inducción.
Los motores asíncronos trifásicos tienen sus propias características, el rotor y el estator en ellos difieren de los utilizados en otros tipos de motores eléctricos. Por ejemplo, un rotor puede tener dos diseños: jaula de ardilla y fase. Considere las características estructurales de cada uno de ellos con más detalle. Sin embargo, para empezar, veamos brevemente cómo funciona un motor asíncrono.
Se crea un campo magnético giratorio en el estator. Induce una corriente inducida en el rotor y, por lo tanto, la pone en movimiento. Por lo tanto, el rotor siempre trata de "ponerse al día" con el campo magnético giratorio.
También es necesario mencionar una característica tan importante de un motor de inducción como el deslizamiento del rotor. Este fenómeno radica en la diferencia entre las velocidades del rotor y el campo magnético creado por el estator. Esto se explica precisamente por el hecho de que la corriente se induce en el rotor solo cuando se mueve en relación con el campo magnético. Y si las velocidades de rotación fueran las mismas, entonces este movimiento simplemente no habría ocurrido. Como resultado, el rotor intenta "atrapar" el campo magnético en rotación, y si esto sucede, la corriente en los devanados deja de ser inducida y el rotor se ralentiza. En este momento, la fuerza que actúa sobre él crece, comienza a acelerar de nuevo. Y así se obtiene el efecto de estabilización de la velocidad de rotación, por lo que estos motores eléctricos tienen una gran demanda.
Rotor de jaula de ardilla
También es una estructura que consiste en placas de metal que realizan la función de un núcleo. Sin embargo, en lugar de un devanado de cobre, se instalan varillas o varillas que no se tocan entre sí y están en cortocircuito por placas de metal en los extremos. En este caso, las varillas no son perpendiculares a las placas, sino que se dirigen en ángulo. Esto se hace para reducir las pulsaciones del campo magnético y el momento. Por lo tanto, se obtienen cortocircuitos, y el nombre proviene de aquí.
Rotor de fase
La principal diferencia entre un rotor de fase y uno de cortocircuito es la presencia de un devanado trifásico, colocado en las ranuras del núcleo y conectado en un colector especial con tres anillos en lugar de láminas. Estos devanados generalmente están conectados por una "estrella". Dichos motores eléctricos requieren más mano de obra en producción debido a la complejidad del diseño, sin embargo, sus corrientes de arranque son más bajas que las de los motores con rotor de jaula de ardilla, y también son más susceptibles de ajuste.
Esperamos que después de leer este artículo ya no tenga preguntas sobre qué son un rotor y un estator de un motor eléctrico y cuál es su principio de funcionamiento. Finalmente, recomendamos ver un video en el que este problema se considere claramente:
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