Обмотки статора и ротора электрических машин переменного тока

Обмотки статора и ротора электрических машин переменного тока

Обмотка электротехнического изделия (устройства) — совокупность определенным образом расположенных и соединенных витков или катушек, предназначенная для создания или использования магнитного поля, или для получения заданного значения сопротивления электротехнического изделия (устройства). Катушка обмотки электротехнического изделия (устройства) — обмотка электротехнического изделия (устройства) или ее часть, выполненные в виде отдельной конструктивной единицы (ГОСТ 18311-80).

В статье рассказано про устройство обмоток статора и ротора электрических машин переменного тока.

Пространственное расположение обмоток статора:

Статор с двенадцатью пазами, в каждый из которых уложено по одному проводнику, схематично показан на рис. 1, а. Соединения между проводниками, уложенными в пазах, указаны только для одной из трех фаз; начала фаз А, В, С обмотки обозначены С1, С2, С3; концы — С4, С5, С6. Части обмотки, уложенные в пазах (активная часть обмотки), условно показаны в виде стержней, а соединения между проводниками, находящимися в пазах (лобовые соединения),— сплошной линией.

Сердечник статора имеет вид полого цилиндра, представляющего собой пакет или ряд пакетов (разделенных вентиляционными каналами) из листов электротехнической стали. Для машин малой и средней мощности каждый лист штампуется в виде кольца с пазами вдоль внутренней окружности. На рис. 1,б дан лист статора с пазами одной из применяемых форм.

Рис. 1. Расположение обмотки в пазах статора и распределение токов в проводниках

Пусть мгновенное значение тока iA первой фазы в некоторый момент времени максимально и ток направлен от начала С1 фазы к ее концу С4. Будем считать такой ток положительным.

Определяя мгновенные токи в фазах как проекции вращающихся векторов на неподвижную ось ON (рис. 1, в), получим, что токи фаз В и С в данный момент времени отрицательны, т. е. направлены от концов фаз к началам.

Проследим по рис. 1, г образование вращающегося магнитного поля. В рассматриваемый момент времени ток фазы А направлен от ее начала к концу, т. е. если в проводниках 1 и 7 он идет от нас за плоскость чертежа, то в проводниках 4 и 10 он идет из-за плоскости чертежа к нам (см. рис. 1, а и г).

В фазе В ток в этот момент времени идет от конца фазы к ее началу. Соединив проводники второй фазы по образцу первой, можно получить, что ток фазы В проходит по проводникам 12, 9, 6, 3; при этом по проводникам 12 и 6 ток идет от нас за плоскость чертежа, а по проводникам 9 и 3 — к нам. Картину распределения токов в фазе С получим по образцу фазы В.

Направления токов даны на рис. 1,г; штриховыми линиями показаны магнитные линии поля, создаваемого токами статора; направления линий определены по правилу правого винта. Из рисунка видно, что проводники образуют четыре группы с одинаковыми направлениями тока и число полюсов 2р магнитной системы получается равным четырем. Участки статора, где магнитные линии выходят из него, представляют собой северные полюсы, а участки, где магнитные линии входят в статор, — южные полюсы. Дуга окружности статора, занятая одним полюсом, называется полюсным делением.

Магнитное поле в различных точках окружности статора различно. Картина распределения магнитного поля вдоль окружности статора повторяется периодически через каждое двойное полюсное деление. Угол дуги 2 принимается за 360 электрических градусов. Так как вдоль окружности статора размещается р двойных полюсных делений, то 360 геометрических градусов равны 360р электрическим градусам, а один геометрический градус равен р электрическим градусам.

На рис. 1, г показаны магнитные линии для некоторого фиксированного момента времени. Если же рассмотреть картину магнитного поля для ряда последовательных моментов времени, можно убедиться в том, что поле вращается с постоянной скоростью.

Найдем скорость вращения поля. По истечении времени, равного половине периода переменного тока, направления всех токов изменяются на обратные, поэтому магнитные полюсы меняются местами, т. е. за половину периода магнитное поле поворачивается на часть оборота. Скорость вращения магнитного поля статора, т. е. синхронная скорость, равна (в оборотах в минуту)

Число р пар полюсов может быть только целым, поэтому при частоте, например, 50 Гц синхронная скорость может равняться 3000; 1500; 1000 об/мин и т. д.

Рис. 2. Развернутая схема трехфазной однослойной обмотки

Обмотки машин переменного тока можно разделить на три группы:

К специальным обмоткам относятся:

а) короткозамкнутая обмотка в виде беличьей клетки;

б) обмотка асинхронного двигателя с переключением на разные числа полюсов;

в) обмотка асинхронного двигателя с противосоединеннями и т. д.

Кроме вышеуказанного деления, обмотки отличаются по ряду других признаков, а именно:

1) по характеру исполнения — ручные, шаблонные и полушаблонные;

2) по расположению в пазу — однослойные и двухслойные;

3) по числу пазов на полюс и фазу — обмотки с целым числом q пазов на полюс и фазу и обмотки с дробным числом q .

Витком называется контур, образованный двумя последовательно соединенными проводниками. Секция, или катушка, представляет собой ряд последовательно соединенных витков, лежащих в двух пазах и имеющих общую изоляцию от корпуса.

Секция имеет две активные стороны. Левую активную сторону называют началом секции (катушки), а правую — концом секции. Расстояние между активными сторонами секции называют шагом секции. Его можно измерять или числом зубцовых делений или в долях полюсного деления.

Шаг секции называют диаметральным, если он равен полюсному делению и сокращенным, если он меньше полюсного деления, так как шаг секции больше полюсного деления не делают.

Характерной величиной, определяющей выполнение обмотки, является число пазов на полюс и фазу, т. е. число пазов, занимаемых обмоткой каждой фазы в пределах одного полюсного деления:

где z— число пазов статора.

Обмотка, приведенная на рис. 1, а, имеет следующие данные:

Даже для этой простейшей обмотки пространственный чертеж проводников и их соединений получается сложным, поэтому он обычно заменяется развернутой схемой, где проводники обмотки изображаются расположенными не на цилиндрической поверхности, а на плоскости (цилиндрическая поверхность с пазами и обмоткой «развертывается» в плоскость). На рис. 2, а дана развернутая схема рассмотренной обмотки статора.

На предыдущем рисунке было для простоты показано, что часть фазы А обмотки, уложенная в пазах 1 и 4, состоит всего из двух проводников, т. е. из одного витка. В действительности же каждая такая часть обмотки, приходящаяся на один полюс, состоит из w витков, т. е. в каждой паре пазов помещается по w проводников, объединенных в одну катушку. Поэтому при обходе по развернутой схеме, например, фазы А от паза 1 нужно w раз обойти пазы 1 и 4, прежде чем перейти к пазу 7. Расстояние между сторонами витка одной катушки, или шаг обмотки, у показан на рис. 1, г; он обычно выражается в числах пазов.

Рис. 3. Щиток асинхронной машины

Приведенная на рис. 1 и 2 обмотка статора называется однослойной, так как она укладывается в каждом пазу в один слой. Для того чтобы разместить лобовые части, пересекающиеся на плоскости, их изгибают по разным поверхностям (рис. 2, б). Однослойные обмотки выполняются с шагом, равным полюсному делению (рис. 2, а), или этот шаг равен в среднем полюсному делению для разных катушек одной фазы, если y > 1 , y . В настоящее время более распространены двухслойные обмотки.

Начало и конец каждой из трех фаз обмотки выводятся на щиток машины, где имеется шесть зажимов (рис. 3). К верхним зажимам C1, С2, СЗ (начала фаз) подводятся три линейных провода от трехфазной сети. Нижние зажимы С4, С5, С6 (концы фаз) либо соединяются в одну точку двумя горизонтальными перемычками, либо каждый из этих зажимов соединяется вертикальной перемычкой с лежащим над ним верхним зажимом.

В первом случае три фазы статора образуют соединение звездой, во втором — треугольником. Если, например, одна фаза статора рассчитана на напряжение 220 В, то линейное напряжение сети, в которую включается двигатель, должно быть 220 В в случае включения статора треугольником; при включении его звездой линейное напряжение сети должно быть

При соединении статора звездой нейтральный провод не подводится, так как двигатель является для сети симметричной нагрузкой.

Ротор асинхронной машины набирается из штампованных листов изолированной электротехнической стали на валу или на специальной несущей конструкции. Радиальный зазор между статором и ротором делается возможно меньшим для обеспечения малого магнитного сопротивления на пути магнитного потока, пронизывающего обе части машины.

Наименьший зазор, допустимый по технологическим требованиям, составляет от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров в зависимости от мощности и габаритов машины. Проводники обмотки ротора располагают в пазах вдоль образующих ротора непосредственно у его поверхности с тем, чтобы обеспечить наибольшую связь обмотки ротора с вращающимся полем.

Асинхронные машины выпускаются как с фазным, так и с короткозамкнутым ротором.

Рис. 4. Фазный ротор

Фазный ротор имеет, как правило, трехфазную обмотку, выполняемую, подобно статорной, с тем же числом полюсов. Обмотка соединяется звездой или треугольником; три конца обмотки выводятся на три изолированных контактных кольца, вращающихся вместе с валом машины. Через щетки, укрепленные на неподвижной части машины и скользящие по контактным кольцам, в ротор включается трехфазный пусковой или регулировочный реостат, т. е. в каждую фазу ротора вводится активное сопротивление. Внешний вид фазного ротора представлен на рис. 4, на левом конце вала видны три контактных кольца. Асинхронные двигатели с фазным ротором применяются там, где требуется плавное регулирование скорости приводимого в движение механизма, а также при частых пусках двигателя под нагрузкой.

Конструкция короткозамкнутого ротора значительно проще, чем фазного. Для одной из конструкций на рис. 5, а показана форма листов, из которых набирается сердечник ротора. При этом отверстия вблизи наружной окружности каждого листа составляют в сердечнике продольные пазы. В эти пазы заливается алюминий, после его затвердения в роторе образуются продольные токопроводящие стержни. По обоим торцам ротора заодно отливаются алюминиевые кольца, замыкающие накоротко алюминиевые стержни. Полученная при этом токопроводящая система обычно называется беличьей клеткой.

Рис. 5. Короткозамкнутый ротор

Короткозамкнутый ротор с беличьей клеткой представлен на рис. 5,б. На торцах ротора видны вентиляционные лопатки, отливаемые заодно с короткозамыкающими кольцами. В данном случае пазы скошены на одно пазовое деление вдоль ротора. Беличья клетка проста, не имеет скользящих контактов, поэтому трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором наиболее дешевы, просты и надежны; они наиболее распространены.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Значение слова «ротор»

РО́ТОР, -а, м. Тех. Вращающаяся часть машины (турбины, электрического двигателя и т. п.).

[От лат. rotare — вращать]

Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

• Ро́тор — (от лат. roto — вращаться)

Ротор — то же, что вихрь векторного поля, то есть вектор, характеризующий вращательное движение в данной точке векторного поля.

Ротор многогранника — выпуклое тело способное свободно вращаться в многограннике постоянно касаясь всех его граней; см. тело постоянной ширины и фигура постоянной ширины.

Синдром Ротора — одна из четырёх форм синдрома гипербилирубинемии.

Ротор — вращающаяся часть двигателей и рабочих машин, на которой расположены органы, получающие энергию от рабочего тела (например, ротор двигателя Ванкеля) или отдающие её рабочему телу (например, ротор роторного насоса). Ротор двигателей связан с ведущим валом, ротор рабочих машин — с приводным валом. Ротор выполняется в виде барабанов, дисков, колёс.

Ротор — вращающаяся часть паровой турбины, компрессора, гидронасоса, гидромотора и т. д.

Буровой ротор — механизм, являющийся многофункциональным оборудованием буровой установки, который предназначен для вращения бурильных труб и поддержания колонны бурильных или обсадных труб при свинчивании и развинчивании в процессе спуско-подъемных операций, при поисковом бурении и капитальном ремонте скважин. Привод — цепной или карданный. Роторное бурение.

Ротор — устройство управления поворотом антенны в направлении приёма или передачи сигнала.

Ротор — любое вращающееся тело в теории балансировки.

Ротор — система вентилятора.

Ротор — вращающаяся часть электрической машины (генератора или двигателя переменного тока внутри неподвижной части — статора). Ротор асинхронной электромашины обычно представляет собой собранное из листовой электротехнической стали цилиндрическое тело с пазами для размещения обмотки. Ротор в электромашинах постоянного тока называется якорем.

Ротор — автоматически управляемая машина (транспортное устройство, прибор), в которой заготовки двигаются вместе с обрабатывающими их орудиями по дугам окружности. Роторная печь. Роторный экскаватор. Роторная линия (комплекс роторов).

Ротор — несущий винт вертолёта.

Ротор Дарье — составная часть вертикально-осевого ветрогенератора, крыльчатка которого представляет собой двояковыпуклые лопасти, закреплённые при помощи штанг на вертикально вращающейся оси.

Ротор Савониуса — составная часть вертикально-осевого ветрогенератора в виде двух смещенных относительно друг друга полуцилиндрических лопастей и небольшого (10—15 % от диаметра лопасти) перекрытия, которые образуют параллельно оси вращения ротора.

Ротор Флеттнера — «парусная мачта» или заменяющий паруса ротор (на судне их устанавливается несколько), с помощью которого судно приводится в движение посредством ветра, благодаря эффекту Магнуса. Роторное судно Флеттнера.

Ротор, Артуро (1907—1988) — филиппинский врач, государственный служащий, музыкант и писатель.

РОТОР — Сетевой конкурс «Российский Онлайн ТОР».

НПО «Ротор» — предприятие — разработчик и производитель гироскопических приборов для ракетно-космической техники (СССР, Россия).

Приборостроительный завод «Ротор» — промышленное предприятие в Барнауле.

«Ротор» — футбольный клуб из Волгограда.

«Ротор-Волгоград» — пляжный футбольный клуб из Волгограда.

«Ротор» — тренировочная база в Волгограде.

«Ротор» — официальный журнал волгоградского футбольного клуба.
РОТОР (Российский Онлайн ТОР; произносится «ро́тор») — сетевой конкурс, организованный Международным союзом интернет-деятелей «ЕЖЕ». Впервые был проведён в 1999 году.

Целями являются выявление значимых проектов и персоналий Рунета и определение тенденций его развития.

Члены жюри РОТОРа, подписчики дискуссионного мейл-листа «ЕЖЕ», сами являются значимыми и опытными интернет-деятелями, авторами различных сетевых проектов, что придаёт конкурсу авторитетность.

РО’ТОР, а, м. [от латин. roto — вращаю] (тех.). 1. Вращающаяся часть в электромашинах и турбинах, в противоп. статору. 2. Устройство на судах в виде вертикально поставленных труб, служащее для приведения в движение судна силой ветра (мор.).

Источник: «Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова (1935-1940); (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

ро́тор

1. техн. вращающаяся деталь ◆ В порядке эксперимента городские власти решили оснастить московских дворников мотоблоками со щетками, поливалками и снегоуборочными роторами. На дворниках станут ставить эксперименты, «2002» // «Вечерняя Москва» (цитата из НКРЯ) ◆ Дело в том, что основной рабочий орган экскаватора ― ротор с насаженными на него ковшами, ― преодолевая огромное сопротивление грунта, может при этом смещаться по оси, что и приводит к искажениям профиля канала. Ромэн Яров, «Глубокий след степного корабля», 1976 г. // «Техника — молодежи» (цитата из НКРЯ)

2. матем. операция над векторным полем ◆ Величины потоков, циркуляции, дивергенции и ротора были рассчитаны нами численными методами. Сергей Паничев и др, «Модель пространства состояний в химии», 2000 г. // «Российский химический журнал» (цитата из НКРЯ)

Делаем Карту слов лучше вместе

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.

Вопрос: небывалый — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?

Ротор — что это такое

Определение

С точки зрения электротехники, классический ротор – это вращающееся цилиндрическое тело, имеющее следующее строение:

• Вал из прочной инструментальной стали с как минимум двумя подшипниками, расположенными по одному в передней и задней частях;
• Сердечники из толстых металлических пластин;
• Намотанные на собранные из пластин сердечники катушки;
• Коллектор или пара специальных токопроводящих колец.

Для принудительного воздушного охлаждения вращающейся очень часто с большой скоростью детали служит расположенная в одном из его торцов крыльчатка. В генераторах вращение ротору передается от турбины, соединенной с ним через общий вал, или от работающего двигателя при помощи шкива, на который одет гибкий и прочный ремень (клинно-ременная передача).

Так, основная функция ротора – это вращение относительно неподвижной части. В электротехнике такой неподвижной частью является статор. Вместе ротор и статор являются важнейшими составляющими электродвигателей и генераторов переменного тока.

Значение слова «ротор»

Ротор — то же, что вихрь векторного поля, то есть вектор, характеризующий вращательное движение в данной точке векторного поля.

Ротор многогранника — выпуклое тело способное свободно вращаться в многограннике постоянно касаясь всех его граней; см. тело постоянной ширины и фигура постоянной ширины.

Синдром Ротора — одна из четырёх форм синдрома гипербилирубинемии.

Ротор — вращающаяся часть двигателей и рабочих машин, на которой расположены органы, получающие энергию от рабочего тела (например, ротор двигателя Ванкеля) или отдающие её рабочему телу (например, ротор роторного насоса). Ротор двигателей связан с ведущим валом, ротор рабочих машин — с приводным валом. Ротор выполняется в виде барабанов, дисков, колёс.

Ротор — вращающаяся часть паровой турбины, компрессора, гидронасоса, гидромотора и т. д.

Буровой ротор — механизм, являющийся многофункциональным оборудованием буровой установки, который предназначен для вращения бурильных труб и поддержания колонны бурильных или обсадных труб при свинчивании и развинчивании в процессе спуско-подъемных операций, при поисковом бурении и капитальном ремонте скважин. Привод — цепной или карданный. Роторное бурение.

Ротор — устройство управления поворотом антенны в направлении приёма или передачи сигнала.

Ротор — любое вращающееся тело в теории балансировки.

Ротор — система вентилятора.

Ротор — вращающаяся часть электрической машины (генератора или двигателя переменного тока внутри неподвижной части — статора). Ротор асинхронной электромашины обычно представляет собой собранное из листовой электротехнической стали цилиндрическое тело с пазами для размещения обмотки. Ротор в электромашинах постоянного тока называется якорем.

Ротор — автоматически управляемая машина (транспортное устройство, прибор), в которой заготовки двигаются вместе с обрабатывающими их орудиями по дугам окружности. Роторная печь. Роторный экскаватор. Роторная линия (комплекс роторов).

Ротор — несущий винт вертолёта.

Ротор Дарье — составная часть вертикально-осевого ветрогенератора, крыльчатка которого представляет собой двояковыпуклые лопасти, закреплённые при помощи штанг на вертикально вращающейся оси.

Ротор Савониуса — составная часть вертикально-осевого ветрогенератора в виде двух смещенных относительно друг друга полуцилиндрических лопастей и небольшого (10—15 % от диаметра лопасти) перекрытия, которые образуют параллельно оси вращения ротора.

Ротор Флеттнера — «парусная мачта» или заменяющий паруса ротор (на судне их устанавливается несколько), с помощью которого судно приводится в движение посредством ветра, благодаря эффекту Магнуса. Роторное судно Флеттнера.

Ротор, Артуро (1907—1988) — филиппинский врач, государственный служащий, музыкант и писатель.

РОТОР — Сетевой конкурс «Российский Онлайн ТОР».

НПО «Ротор» — предприятие — разработчик и производитель гироскопических приборов для ракетно-космической техники (СССР, Россия).

Приборостроительный — промышленное предприятие в Барнауле.

«Ротор» — футбольный клуб из Волгограда.

«Ротор-Волгоград» — пляжный футбольный клуб из Волгограда.

«Ротор» — тренировочная база в Волгограде.

«Ротор» — официальный журнал волгоградского футбольного клуба.

Виды электромеханических устройств

Статор — понятие и принцип действия

Используют ротор в таких электромеханических устройствах, как двигатели, работающие на постоянном и переменном электрическом токе, генераторы.

Агрегаты, работающие на переменном токе

К таким агрегатам относятся различные электродвигатели. Наиболее распространенная модель данного устройства состоит из следующих частей:

• Алюминиевый или чугунный ребристый корпус с монтажной коробкой для подключения обмоток статора и ротора;
• Статор – неподвижная часть в виде полого цилиндра, расположенная внутри корпуса. Обмотка статора состоит из 3 пар расположенных друг напротив друга намотанных в пазы корпуса катушек из медного изолированного провода
• Цельнометаллический цилиндрический ротор с валом и пазами, в которые впаяны обладающие высокой токопроводящей способностью алюминиевые стержни.

Двигатель, запитываемый от переменного тока

Вращается ротор на двух опорных подшипниках, запрессованных на его валу. Охлаждение работающего на больших оборотах электродвигателя происходит, благодаря крыльчатке – небольшому вентилятору, состоящему из множества лопастей и расположенному на одном из концов вала ротора. Также эффективному охлаждению работающего агрегата способствует ребристая структура алюминиевого корпуса.

Принцип работы подобного двигателя заключается в следующем:

1. При подключении тока к агрегату он попеременно проходит через одну из трех пар катушек статора.
2. При протекании по парам статорных катушек электрического тока они создают магнитное поле, силовые линии которого пересекают ротор.
3. Попеременно запитываемые пары катушек создают подвижное магнитное поле, которое по закону электромагнитной индукции провоцирует появление в неподвижных металлических стержнях ротора электрического тока.
4. Индуцированный ток в роторе приводит к появлению силы, выталкивающей его из магнитного поля статора. Так как частота подачи тока на катушки статора в среднем составляет порядка 30 импульсов в секунду, появившаяся в роторе выталкивающая сила приводит к его вращению с большой скоростью.

Важно! В зависимости от одновременности вращения ротора и порождающего это движение магнитного поля электрический двигатель переменного тока может быть синхронный (ротор агрегата вращается синхронно с магнитным полем статора) и асинхронный (вращение якоря не синхронизировано с движением магнитного поля статора). Первый вид отличается высокой мощностью и надежностью, в то время как второй характеризуется большим разнообразием конструкций и областей применения.

Машины постоянного тока

Наиболее распространенный электродвигатель постоянного тока щеточного вида представляет собой электрический агрегат, состоящий из:

• Чугунного корпуса с ребрами охлаждения и специальным монтажным коробом для подключения обмоток агрегата;
• Вала из прочной инструментальной стали с двумя подшипниками;
• Якоря, состоящего из сердечника (набора пластин из специальной электротехнической стали), якорной обмотки (размещенных в пазах сердечника катушек из медного провода);
• Индуктора, состоящего из полюсов возбуждения с намотанными на них катушками из медного провода;
• Коллектора – расположенных на валу медных пластин, к которым подключаются выводы катушек якорной обмотки;
• Подпружиненных графитовых или металлографитовых щеток (щеточной группы).

Охлаждается такой двигатель, как и аналог, работающий от переменного тока, – расположенной на валу крыльчаткой.

Двигатель, работающий от постоянного тока

Важно! В отличие от электродвигателя переменного тока частотой вращения ротора в таком силовом агрегате управляет специальный блок, который при помощи установленного на валу датчика Холла определяет положение ротора и его скорость.

Работает подобный агрегат следующим образом:

1. На обмотку возбуждения подается напряжение, создавая тем самым постоянное магнитное поле;
2. Через щетки и коллектор напряжение подается на катушки сердечника якоря – возникающее при этом магнитное поле отталкивается от такого же, образованного индуктором, вследствие чего двигатель начинает вращаться («запускается»);
3. Впоследствии при вращении через щетки запитываются остальные катушки якорной обмотки, что приводит к равномерному вращению якоря с определённой скоростью.

Останавливают вращение такого агрегата прекращением подачи напряжения на щеточную группу.

Помимо описанных выше электромоторов, к машинам, работающим на постоянном токе, относится также роторный стартер – устройство, необходимое для запуска бензиновых и дизельных автомобильных двигателей внутреннего сгорания.

Типы роторов

Генератор тока переменного

В зависимости от области применения и строения, роторы бывают следующих типов:

• Фазный – якоря данного типа представляют собой совокупность намотанных на сердечник катушек, расположенных относительно друг другу под углом 1200. Концы проводов катушек выводятся к пластинам коллектора и запитываются при помощи щёточного узла.
• Короткозамкнутый –ротор такого типа состоит из цельного цилиндра с пазами, в которые укладываются стержни из электролитической меди или алюминия. Концы таких стержней соединяются между собой кольцом. Коллектора и щеточного узла в агрегатах, оборудованных подобным якорем, не имеется.

Двигатели с фазным типом якоря отличаются большими размерами и весом, но при этом обладают прекрасным пуском и регулировкой. Агрегаты с короткозамкнутыми роторами имеют меньшие размеры, меньшую подверженность поломкам, простоту в эксплуатации.

Разобравшись в том, что такое собой представляют ротор и статор, можно получить не только полезные теоретические знания, но и практические навыки: зная устройство агрегатов, работающих на постоянном и переменном токе, можно при наличии неисправности проверить работоспособность их основных узлов, определить, виноваты ли в поломке намотка якоря, статор, щеточный или коллекторный узел.

Также ответив на вопрос «ротор что это такое» и углубившись в устройство данной детали, можно производить перемотку сгоревших обмоток самостоятельно, что, в свою очередь, является достаточно востребованной и высокооплачиваемой работой.

Математическое определение

Ротор векторного поля — есть вектор, проекция которого на каждое направлениеn

есть предел отношения циркуляции векторного поля по контуру
L
, являющемуся краем плоской площадки Δ
S
, перпендикулярной этому направлению, к величине этой площадки, когда размеры площадки стремятся к нулю, а сама площадка стягивается в точку:

Направление обхода контура выбирается так, чтобы, если смотреть в направлении , контур L

обходился по часовой стрелке[4].

В трёхмерной декартовой системе координат ротор (в соответствии с определением выше) вычисляется следующим образом (здесь F

— обозначено некое векторное поле с декартовыми компонентами , а — орты декартовых координат):

(что можно считать альтернативным определением, по сути совпадающим с определением в начале параграфа, по крайней мере при условии дифференцируемости компонент поля).

Для удобства можно формально представлять ротор как векторное произведение оператора набла(слева) и векторного поля:

(Последнее равенство формально представляет векторное произведение как определитель).

Как проверить ротор на межвитковое замыкание мультиметром

Электрические двигатели используются в огромном количестве бытовых и промышленных устройств, а также механизмов. Есть они в стиральных и швейным машинах, в болгарках и электродрелях, в столярных и токарных станках. Электрические силовые установки приводят в движение трамваи и троллейбусы. Независимо от размера и предназначения, практически все электродвигатели включают в свою конструкцию статор и ротор. Первый является неподвижной частью двигателя и представляет из себя проволочную обмотку, уложенную в корпус.

Ротор, который еще называют якорем, это подвижная, вращающаяся внутри статора часть. Существует несколько разновидностей роторов. Они бывают:

• короткозамкнутыми;
• фазными.

Конструкцию короткозамкнутого ротора составляют стальные листы, нанизанные на сердечник и образующие пазы-стержни. Свободное пространство пазов заполняется расплавленным алюминием или медью. С обеих сторон стержни замыкаются кольцами, которые называются короткозамыкающими. От этого и произошло название двигателя. Еще его называют «беличьей клеткой», сравнивая с колесом, куда помещают этих пушистых зверьков. Обычно такие роторы применяются в двигателях большой мощности.

Фазные роторы имеют обмотку, которая похожа на обмотку статора. Провода на концах такого якоря собирают в виде звезды, а концы соединяют с контактными кольцами. К кольцам подключают и токосъемные щетки. В статье речь пойдет о поиске межвиткового замыкания именно у фазного ротора.

Как правило, сам ротор не может сломаться или износиться. С течением времени лишь возникает необходимость замены токосъемных щеток. Но другая роторная неисправность, касающаяся работоспособности электродвигателя, действительно происходит довольно часто. Это межвитковое замыкание обмотки якоря, которое является причиной поломки почти половины электродвигателей.

Причины межвиткового замыкания у ротора

Есть несколько причин того, что проводка на витках ротора может замкнуть. Среди них:

• перегрев из-за высоких нагрузок;
• механическое повреждение обмотки;
• попадание влаги.

Превышение нагрузки на электродвигатель и последующий перегрев с замыканием может произойти, вследствие неправильной эксплуатации оборудования оператором. Нельзя превышать нагрузку на механизм, которая указана в технической документации. Поэтому всегда нужно внимательно читать инструкцию электробытовых устройств. На промышленных предприятиях такое тоже случается, но там работники проходят обучение, перед тем как их допустят к работе со станками и другими механизмами на электрической тяге.

Другой причиной превышения нагрузки может стать повреждение подшипников якоря. Они могут заклинить из-за заводского брака, износа или отсутствия смазки. Это значительно затруднит вращение и приведет к критическим перегрузкам. Кроме этого, помешать вращению ротора может попавшая в корпус грязь или твердый мусор, например, металлическая стружка. А также осколки сломавшейся детали внутри двигателя. Они могут не только затормозить ротор, но и повредить изоляцию обмотки, что также приведет к межвитковому замыканию.

Попадание воды внутрь двигателя само по себе опасно, так как это отличный проводник, который может привести к замыканию. Но, даже если этого не произойдет, высокая влажность вызовет коррозию, которая будет препятствовать вращению ротора. А это, как разобрались выше, приводит к перегреву из-за повышенных нагрузок и замыканию проводов.

Понять, что произошло замыкание витков катушки ротора можно по неустойчивой работе двигателя, искрению щеток и неравномерному нагреву корпуса. Также наблюдается снижение мощности и резкие скачки напряжения при включении устройства с замкнутым ротором в сеть. Это можно понять по миганию света в лампочке. Возможно, что появится запах горелой изоляции.

Даже при малейших сомнениях необходимо проверить ротор на замыкание. Иначе, это может привести к более серьезной поломке и двигателя, и всего механизма или машины. Один замкнувший участок приведет к перегреву, нарушению изоляции соседних витков и к более обширному замыканию. Поэтому двигатель с межвитковым замыканием на роторе долго не проработает.

Выявление межвиткового замыкания

Понять, что, возможно, произошло замыкание витков ротора, можно не только по звуку и запаху работающего двигателя, искрению на щетках и его неравномерному нагреву. Есть и другие способы определения этой неисправности. Правда, делается это на отключенном от сети электромоторе. Вот эти способы.

• визуальный осмотр якоря;
• замер нагрузки на каждой фазе ротора с использованием токоизмерительных клещей;
• использование специального тестера;
• применение самодельного дросселя;
• проверка с помощью мультиметра.

О проверке ротора на межвитковое замыкание мультиметром и пойдет речь дальше. Но перед этим, коротко разберем устройство и принцип работы мультиметра.

Мультиметр

Мультиметр — это устройство, предназначенное для измерения силы тока, потребляемого электроприбором, сопротивления проводника и напряжения электричества в сети. То есть в нем соединены омметр, амперметр и вольтметр. Прибор включает в себя два провода со штекерами на одном конце и с щупами или зажимами, на другом. Эти провода окрашены в красный и черный цвет. Штекер черного провода всегда вставляется в минусовое гнездо, обозначенное на корпусе мультиметра буквами «COM» или значком минус «–». Провод красного цвета подсоединяется к одному из двух оставшихся гнезд, в зависимости от того, что необходимо измерить.

На корпусе с электронной начинкой расположен вращающийся переключатель. С его помощью выставляется режим работы прибора и измеряемый предел. Информация о результатах замеров выводится на дисплей или цифровую шкалу со стрелкой. В зависимости от этого, мультиметры делят на два вида: цифровые и аналоговые. Цифровые устройства более современные и точно фиксируют показания, которые удобно считывать. Аналоговые мультиметры, хотя сейчас менее распространены, все же имеют некоторые положительные качества, среди которых профессионалы выделяют большую чувствительность к изменениям характеристик электромагнитного поля.

Прежде, чем приступать к проверке на межвитковое замыкание, необходимо разобрать двигатель и подготовить якорь к проверке.

Особенности разборки электродвигателя

Еще перед тем, как начинать пытаться извлечь ротор из электромотора, можно попробовать заменить щетки. Конечно это стоит делать, только если их состояние дает понять, что элементы отслужили свой срок. Ведь чрезмерное искренние, потеря мощности и запах жженой проводки могут быть следствием износа токосъемных щеток. И только после того, как их замена не принесла результатов, нужно браться за ротор со статором.

Разбирать двигатель нужно очень аккуратно, чтоб не повредить узлы и исправную обмотку. Рекомендуется обратить внимание на подбор отвертки, так как инструмент неподходящего размера может повредить головки болтов и придется приложить немало усилий, чтобы их выкрутить. Начинающим электрикам советуют фотографировать все этапы разбирания электронного устройства, чтобы потом не было проблем со сборкой двигателя. Тем более, что электрические двигатели часто устанавливаются в технически сложных изделиях со множеством различных крепежных элементов.

Подготовка ротора к проверке мультиметром

Закончив с извлечением ротора из электродвигателя, нужно его тщательно очистить. Для это используют ветошь, слегка смоченную в спирте, которой протирают ламели. Даже если нет посторонней грязи и влаги, то все равно будет присутствовать графитная пыль от щеток.

Если не провести тщательную очистку, как от влаги, так и от графитового налета, — это может сказаться на точности результатов, показав замыкание там, где его нет. Иногда, при сильном нагаре, советуют воспользоваться наждачной бумагой. Этого делать не стоит. Грубый абразив поцарапает ламели и может изменить геометрию коллектора. Щетки к такой поверхности будут очень долго притираться и усиленно изнашиваться. Лучше воспользоваться школьным ластиком. Он ведь специально сделан, чтобы стирать след карандаша, который оставляет стержень из графита.

После очистки якоря необходимо внимательно его осмотреть. Сначала обращают внимание, чтобы не было сильного нагара на ламелях. Затем ищут видимые следы короткого замыкания или порывы в витках катушки. Анализ прочности контактов — следующий этап осмотра. Проверяются все соединения проводов обмотки к ламелям на коллекторе. Если будут обнаружены следы горения или слишком большой износ коллектора – якорь можно сдать в металлолом. Серьезные повреждения отремонтировать сложно и проще купить новую деталь. Если же якорь кажется исправным, то нужно переходить к непосредственной проверке на межвитковое замыкание с помощью мультиметра.

Проверка ротора мультиметром

Процедура проверки ротора на межвитковое замыкание включает две стадии:

• определение наличия замыкания;
• обнаружение конкретного места замыкания.

Для установления самого факта наличия межвиткового замыкания, нужно установить мультиметр в режим прозвона. Для этого рукоятку переключателя устанавливают на символ динамика. Один щуп прикладывают к ламелям, а второй к корпусу обмотки якоря. Если раздастся звуковой сигнал, значит есть межвитковое замыкание. И нужно приступать к его поиску.

Чтобы найти конкретный участок обмотки, в котором произошло замыкание, мультиметр переводится в режим измерения сопротивления и выставляется предел в 200 Ом. Далее щупами измеряется сопротивление между обмотками, находящимися по соседству. Затем тестируются ламели. На исправном якоре все показания сопротивления должны быть одинаковыми. В замкнутой части обмотки сопротивление будет стремиться к нулю.

Ремонт или замена якоря

После того, как факт межвиткового замыкания установлен, нужно принять решение о ремонте или замене якоря. Можно отдать его на перемотку или сделать это самостоятельно. Но большинство предпочитают более простой вариант — покупают новый ротор. Независимо от того, какой вариант выбран, при установке якоря на штатное место, необходимо заменить щетки. Стоят они недорого, а после замены будет уверенность в их качестве.

Видео по теме