какво е статор и ротор в асинхронен двигател

Статорът е неподвижната (неподвижна) част от асинхронния двигател, монтирана върху рамката на двигателя. Основната му функция е да генерира въртящо се магнитно поле (RMF), когато към него е свързано AC захранване. Това въртящо се магнитно поле е движещата сила, която предизвиква движение в ротора.

1. Структура на статора

Статорът се състои от три основни части:

• Ядро на статора: Изработен от тънки, ламинирани листове от силициева стомана (0,35-0,5 mm дебелина), подредени един върху друг. Ламинирането се прави, за да се сведат до минимум загубите от вихрови токове - токове, индуцирани в сърцевината поради променящото се магнитно поле, което иначе би генерирало топлина и загуба на енергия. Сърцевината има прорези на вътрешната си повърхност за задържане на намотките на статора.

• Намотки на статора: Медни или алуминиеви бобини, навити в прорезите на сърцевината на статора. В повечето асинхронни двигатели статорът е три-фазна намотка (свързана в конфигурация звезда или триъгълник), която се захранва с три-фазно променливотоково захранване. Разположението на тези намотки е проектирано така, че когато AC тече през тях, се създава магнитно поле, което се върти с постоянна скорост (синхронна скорост).

•Рамка на статора: Твърда външна структура (обикновено изработена от чугун или алуминий), която поддържа ядрото на статора и защитава вътрешните компоненти. Той също така служи като радиатор за разсейване на топлината, генерирана по време на работа.

2. Функция на статора

Когато към намотките на статора се подава три{0}}фазен променлив ток, всяка фаза създава магнитно поле, което се променя синусоидално с времето. Комбинацията от тези три фазови магнитни полета води до едно въртящо се магнитно поле (RMF), което се върти около оста на статора със скорост, нареченасинхронна скорост(Ns). Синхронната скорост зависи от честотата на променливотоковото захранване (f) и броя на двойките полюси (P) в статора, определени по формулата: Ns=(120f)/P. Това въртящо се магнитно поле пресича проводниците на ротора, предизвиквайки електродвижеща сила (ЕМС) в ротора-това е в основата на електромагнитната индукция в двигателя.

Роторът е въртящата се част на асинхронния двигател, монтирана на вал, който се простира извън рамката на двигателя. Той се намира вътре в статора, с малка въздушна междина (обикновено 0,2-2 mm) между сърцевините на статора и ротора. Функцията на ротора е да преобразува електромагнитната енергия, предизвикана от въртящото се магнитно поле на статора, в механична енергия, която задвижва товара (напр. помпи, вентилатори, конвейери).

Видове и устройство на ротора

Има два основни вида ротори, използвани в асинхронните двигатели, които се различават по своята конструкция и приложение:

1. Ротор с катерица

Това е най-често срещаният тип ротор, наречен заради приликата си с клетка на катерица. Структурата му включва:

• Ядро на ротора: Подобно на ядрото на статора, то е направено от ламинирани силициеви стоманени листове с прорези на външната му повърхност.

• Роторни пръти: Медни или алуминиеви пръти, поставени в слотовете на сърцевината на ротора. Тези шини са късо-свързани в двата края с два дебели медни или алуминиеви пръстена (наречени крайни пръстени), образувайки затворен контур.

Роторът с кафезна клетка е прост, здрав, ни-цена и изисква минимална поддръжка, което го прави подходящ за повечето индустриални и домакински приложения (напр. вентилатори, помпи, компресори).

2. Навит ротор

Навитият ротор (наричан още ротор с контактен пръстен) има по-сложна структура, предназначена за приложения, които изискват променлива скорост или висок начален въртящ момент (напр. кранове, асансьори, трошачки). Структурата му включва:

• Ядро на ротора: Ламинирани силициеви стоманени листове с прорези за задържане на намотките на ротора.

• Роторни намотки: три{0}}фазни намотки, подобни на намотките на статора, свързани в конфигурация звезда. Трите края на намотките са свързани към три контактни пръстена, монтирани на вала на ротора.

•Плъзгащи пръстени и четки: Плъзгащите пръстени са в контакт със стационарни въглеродни четки, които позволяват свързване на външни резистори към намотките на ротора. Това позволява контрол на тока на ротора, като по този начин регулира скоростта на двигателя и началния въртящ момент.

Функция на ротора

Когато въртящото се магнитно поле на статора пресича проводниците на ротора, законът на Фарадей за електромагнитната индукция индуцира ЕМП в ротора. Тъй като проводниците на ротора образуват затворен контур (чрез крайни пръстени в ротори с катерица или външни резистори в навити ротори), тази индуцирана ЕМП генерира ток в ротора (наречен роторен ток). Токът на ротора взаимодейства с въртящото се магнитно поле на статора, създавайки механична сила (сила на Лоренц), която кара ротора да се върти в същата посока като въртящото се магнитно поле.

Ключова характеристика на асинхронните двигатели е, че скоростта на ротора (N) винаги е по-малка от синхронната скорост (Ns) на магнитното поле на статора-тази разлика се наричаприплъзване(s), дадено по формулата: s=(Ns - N)/Ns × 100%. Приплъзването е необходимо за възникване на индукция (ако скоростта на ротора е равна на синхронната скорост, не съществува относително движение между магнитното поле и проводниците на ротора, така че не се индуцира ЕМП). Типичните стойности на приплъзване за асинхронните двигатели варират от 1% до 5% при пълно натоварване.