Устройство и виды роторов и статоров электродвигателя

Электрический двигатель – агрегат, служащий для преобразования электроэнергии во вращательное или поступательное движение. Моторы последнего типа называют линейными. Электродвигатели различных модификаций широко используются в бытовой аппаратуре: пылесосах, стиральных машинках, кофемолках, вентиляторах, насосных станциях.

Устройство электродвигателя

В конструкцию электрического мотора входят:

• Ротор. Это обмотка, по которой проходит электрический ток. Она закрепляется на сердечнике в подшипниках вращения, которые снижают силы трения.
• Статор. Принцип работы статора – формирование магнитного поля, пронизывающего витки роторной обмотки.
• Корпус, в котором расположен статор. В нем имеются посадочные гнезда, в которых расположены наружные обоймы роторных подшипников.

Вращение ротора создает крутящий момент. Его мощность определяется конструктивным исполнением агрегата, параметрами питающего тока, значением КПД. Устройство и принцип работы электродвигателя и его основных компонентов – ротора и статора – зависят от его типа.

Статорные и роторные узлы собирают из изолированных пластин, для изготовления которых используется электротехническая сталь толщиной 0,2-0,5 мм. Такие марки легируют Si – 3-4,5%. Высокое электросопротивление и улучшенные магнитные свойства электротехнических сталей уменьшают паразитные вихревые токи Фуко, что, в свою очередь, снижает нагрев компонентов электромотора и повышает его КПД. Изолирующим материалом служат специальные диэлектрические лаковые составы.

Виды роторов электрических двигателей

В зависимости от области применения роторы бывают двух типов – короткозамкнутые и фазные.

Короткозамкнутые

Чаще всего встречаются электрогенераторы с короткозамкнутым ротором.

Их плюсы:

• простота устройства;
• несложная производственная технология;
• отсутствие динамических контактов, обеспечивающее простоту обслуживания и его редкое проведение;
• меньшая стоимость по сравнению с фазным ротором.

В устройство короткозамкнутого ротора входит цилиндр с пазами, в которые монтируются стержни из электролитический Cu или Al. Концы стержней соединяются между собой в кольцо. Обмотки отсутствуют. Такую модификацию, напоминающую колесо для белок, называют «беличьей клеткой».

Вращение короткозамкнутого ротора обеспечивает магнитное поле статора. Стабильность магнитного поля в роторе достигается благодаря конструктивной особенности: стержни располагают параллельно между собой, но с уклоном к оси вращения.

Фазный

В устройство фазного ротора входят катушки с сердечником, располагаемые друг относительно друга под углом 120°. Концы проводов от катушек выводятся к пластинам коллектора.

Виды электродвигателей в зависимости от характеристик питающего тока

В зависимости от типа электропитания разделяют моторы постоянного и переменного тока.

Двигатели постоянного тока

Магнитное поле статора в этом случае создают постоянные стационарно зафиксированные магниты или электромагниты, оснащенные обмотками возбуждения. Якорная обмотка вмонтирована в вал, который, закреплен в подшипниках, благодаря этой конструктивной особенности вал легко оборачивается вокруг собственной оси. Обмотка включает две последовательно соединенные секции.

Агрегаты постоянного тока, используемые в промышленном оборудовании, имеют более сложное устрой ство. Якорная обмотка разделена более чем на две части. Каждая секция расположена на своем полюсе. Число контактных площадок соответствует числу секций обмоток.

Электродвигатели переменного тока

Отличие этих электрических машин – использование для работы тока, периодически меняющего свой знак с определенной частотой. В России промышленная частота тока составляет 50 Гц. Статор в таких двигателях изготавливается в виде магнитопровода из ферромагнитных пластин с выемками для размещения витков обмоток.

Типы электрических двигателей в зависимости от соотношения частоты вращения ротора и электромагнитного поля

По этому параметру электродвигатели разделяют на синхронные и асинхронные.

Синхронные двигатели

В синхронных (коллекторных) агрегатах ротор и электромагнитное поле вращаются с одинаковой скоростью. Роторный узел может находиться внутри статорного узла или поверх статора.

Преимущество синхронных агрегатов – улучшенные характеристики мощности. Обмотка статора может быть:

• Распределенная. Количество пазов на полюс и фазу – два и больше.
• Сосредоточенная. Паз на полюс и фазу – один. Пазы распределены равномерно по статору.

Синхронные двигатели широко применяются в энергетике, машиностроении для изготовления металлорежущих станков с большими ударными нагрузками, при производстве мощных компрессоров, вентиляторов, насосных станций.

Асинхронные двигатели

Основной тип электродвигателей, востребованных в бытовых аппаратах и производственном оборудовании, – асинхронные (индукционные) с короткозамкнутым ротором, реже встречаются модели с фазным ротором. Они используются в одно- и трехфазных сетях переменного электротока. Их устанавливают в стиральных машинах, принудительных вентиляционных системах, бетономешалках, газонокосилках, кранах, лебедках, деревообрабатывающем и другом производственном оборудовании.

Асинхронные машины имеют разную скорость вращения ротора и магнитного поля статора. Выпускаются различные типы таких моторов, которые функционируют в режимах: двигателя, генератора, электромагнитного тормозного устройства.

Плюсы АД:

• простота устройства, а, следовательно, надежность и длительный безремонтный срок службы;
• более низкая стоимость, по сравнению с СД;
• экономичное энергопотребление;
• небольшие эксплуатационные расходы.

Основным минусом асинхронных моделей является нагрев моторов, особенно при высоких нагрузках. Одна из проблем АД мощностью более 10 кВт – высокие пусковые токи, значение которых превышает номинальную величину до 8 раз.

В компании «ЛитЭнерго» можно купить роторы для генераторов и электродвигателей, а также другие запасные части электрических машин.