Ротор (электрический) - Rotor (electric)

Выбор различных типов роторов

Ротор из Плотина Гувера генератор

Для использования в других целях см. Ротор.

В ротор движущийся компонент электромагнитный система в электрический двигатель, электрический генератор, или же генератор. Его вращение обусловлено взаимодействием между обмотки и магнитные поля который производит крутящий момент вокруг оси ротора.^[1]

Ранняя разработка

Ранний пример электромагнитный вращение было первым роторным машина построен Аньос Йедлик с электромагниты и коммутатор, в 1826-27 гг.^[2] Другие пионеры в области электричество включают Ипполит Пиксий кто построил переменный ток генератора в 1832 году, и конструкция Уильяма Ричи электромагнитного генератора с четырьмя катушки ротора, а коммутатор и кисти, также в 1832 году. В разработку быстро вошли и другие полезные приложения, такие как Мориц Херманн Якоби мотор, который мог поднять от 10 до 12 фунты со скоростью один фут в секунду, около 15 Вт механической силы в 1834 году. В 1835 году Фрэнсис Уоткинс описывает электрическую «игрушку», которую он создал; его обычно считают одним из первых, кто понял взаимозаменяемость двигателя и генератор.

Тип и конструкция роторов

Индукционные (асинхронные) двигатели, генераторы и генераторы (синхронный ) имеют электромагнитную систему, состоящую из статор и ротор. Существует две конструкции ротора асинхронного двигателя: с короткозамкнутым ротором и с обмоткой. В генераторах и генераторах роторы конструкции выдающийся полюс или же цилиндрический.

Ротор с короткозамкнутым ротором

В ротор с короткозамкнутым ротором состоит из ламинированного стали в сердечнике с равномерно расположенными медными стержнями или алюминий размещен в осевом направлении по периферии, постоянно закороченные на концах концевыми кольцами.^[3] Эта простая и прочная конструкция делает его идеальным для большинства приложений. В сборке есть изюминка: стержни наклонный, или перекошенный, чтобы уменьшить магнитный гул и гармоники паза, а также уменьшить тенденцию к блокированию. Размещенные в статоре, зубья ротора и статора могут блокироваться, когда они находятся в равном количестве, а магниты расположены одинаково друг от друга, противодействуя вращению в обоих направлениях.^[3] Подшипники на каждом конце устанавливают ротор в его корпус, причем один конец вала выступает вперед, чтобы обеспечить прикрепление нагрузки. У некоторых моторов есть удлинитель на не вождение конец для датчики скорости или другой электронное управление. Создаваемый крутящий момент заставляет движение через ротор к нагрузке.

Ротор с обмоткой

Ротор - это цилиндрический сердечник из листовой стали с прорезями для проводов трехфазных обмоток, которые равномерно разнесены под углом 120 электрических градусов друг к другу и соединены по схеме «Y».^[4] Клеммы обмотки ротора выведены и прикреплены щетками к трем контактным кольцам на валу ротора.^[5] Щетки на контактных кольцах позволяют подключать внешние трехфазные резисторы последовательно к обмоткам ротора для управления скоростью.^[6] Внешние сопротивления становятся частью цепи ротора, создавая большие крутящий момент при запуске мотора. По мере увеличения скорости двигателя сопротивление может быть уменьшено до нуля.^[5]

Явный полюс ротор

Цилиндрический ротор

Ротор с явным полюсом

Ротор большой магнит с полюсами, изготовленными из листовой стали, выступающими из сердечника ротора.^[7] Полюса питаются постоянным током или намагничиваются постоянные магниты.^[8] Якорь с трехфазной обмоткой находится на статоре, где индуцируется напряжение. Постоянный ток (DC), от внешнего возбудителя или от диод мост, установленный на валу ротора, создает магнитное поле и питает вращающиеся обмотки возбуждения, а переменный ток одновременно питает обмотки якоря.^[7][8]

Невыступающий ротор

Ротор цилиндрической формы состоит из прочного стального вала с прорезями, проходящими по внешней длине цилиндра, для удержания обмоток возбуждения ротора, которые состоят из пластин. медь планки вставляются в пазы и фиксируются клиньями.^[9] Прорези изолированы от обмоток и удерживаются на конце ротора контактными кольцами. Внешний источник постоянного тока (DC) подключен к концентрически установленным контактным кольцам с помощью щеток, движущихся вдоль колец.^[7] Щетки электрически контактируют с вращающимися контактными кольцами. Постоянный ток также подается посредством бесщеточного возбуждения от выпрямителя, установленного на валу машины, который преобразует переменный ток в постоянный.

Принцип работы

В трехфазной асинхронной машине переменный ток, подаваемый на обмотки статора, возбуждает его, создавая вращающийся магнитный поток.^[10] Поток создает магнитное поле в воздушном зазоре между статором и ротором и индуцирует напряжение, которое вызывает ток через стержни ротора. Цепь ротора закорочена, и в проводниках ротора течет ток.^[5] Действие вращающегося потока и тока создает силу, которая создает крутящий момент для запуска двигателя.^[10]

Ротор генератора переменного тока состоит из проволочной катушки, обернутой вокруг железного сердечника.^[11] Магнитный компонент ротора изготовлен из листовой стали, что помогает штамповать прорези для проводов до определенных форм и размеров. Когда токи проходят через проволочную катушку, вокруг сердечника создается магнитное поле, которое называется током поля.^[1] Сила тока поля контролирует уровень мощности магнитного поля. Постоянный ток (DC) управляет током возбуждения в одном направлении и подается к катушке с проволокой с помощью набора щеток и контактных колец. Как и любой магнит, создаваемое магнитное поле имеет северный и южный полюсы. Нормальный по часовой стрелке Направлением двигателя, на котором работает ротор, можно управлять с помощью магнитов и магнитных полей, установленных в конструкции ротора, что позволяет двигателю вращаться в обратном направлении или против часовой стрелки.^[1][11]

Характеристики роторов

• Ротор с короткозамкнутым ротором

Этот ротор вращается со скоростью, меньшей, чем скорость вращения магнитного поля статора или синхронная скорость.

Скольжение ротора обеспечивает необходимую индукцию токов ротора для крутящего момента двигателя, который пропорционален скольжению.

Когда скорость ротора увеличивается, скольжение уменьшается.

Увеличение скольжения увеличивает индуцированный ток двигателя, что, в свою очередь, увеличивает ток ротора, что приводит к увеличению крутящего момента для увеличения нагрузки.

• Ротор с обмоткой

Этот ротор работает с постоянной скоростью и имеет более низкий пусковой ток.

Внешнее сопротивление, добавленное к цепи ротора, увеличивает пусковой момент

Эффективность работы двигателя повышается, поскольку внешнее сопротивление уменьшается при увеличении скорости двигателя.

Более высокий крутящий момент и контроль скорости

• Ротор с явным полюсом

Этот ротор работает со скоростью ниже 1500 об / мин (оборотов в минуту) и 40% от номинального крутящего момента без возбуждения

Имеет большой диаметр и короткая осевая длина

Воздушный зазор неравномерный

Ротор имеет низкую механическую прочность

• Цилиндрический ротор

Ротор работает со скоростью 1500-3000 об / мин.

Обладает сильной механической прочностью

Воздушный зазор равномерный

Его диаметр небольшой, имеет большую осевую длину и требует более высокого крутящего момента, чем ротор с явнополюсным ротором.

Уравнения ротора

Напряжение на шине ротора

Вращающееся магнитное поле индуцирует Напряжение в стержнях ротора, когда он проходит над ними. Это уравнение применимо к наведенному напряжению в стержнях ротора.^[10]

${displaystyle E=BL(V_{syn}-V_{m})}$

куда:

${displaystyle E}$= индуцированное напряжение

${displaystyle B}$= магнитное поле

${displaystyle L}$= длина проводника

${displaystyle V_{syn}}$= синхронная скорость

${displaystyle V_{m}}$= скорость проводника

Крутящий момент в роторе

А крутящий момент создается силой, возникающей в результате взаимодействия магнитного поля и тока, что выражается следующим образом: Там же

${displaystyle F=(BxI)L}$

${displaystyle T=Fxr}$

куда:

${displaystyle F}$= сила

${displaystyle T}$= крутящий момент

${displaystyle r}$= радиус колец ротора

${displaystyle I}$= стержень ротора

Скольжение асинхронного двигателя

Магнитное поле статора вращается с синхронной скоростью, ${displaystyle n_{s}}$ Там же

${displaystyle n_{s}={frac {120f}{p}}}$

куда:

${displaystyle f}$= частота

${displaystyle p}$= количество полюсов

Если ${displaystyle n_{m}}$= скорость ротора, скольжение S для асинхронного двигателя выражается как:

${displaystyle s={frac {n_{s}-n_{m}}{n_{s}}} imes 100\%}$

механическая скорость ротора в единицах скольжения и синхронной скорости:

${displaystyle n_{m}=(1-s)n_{s}}$

${displaystyle omega _{m}=(1-s)omega _{s}}$

Относительная скорость скольжения:

${displaystyle n_{slip}=n_{s}-n_{m}}$

Частота наведенных напряжений и токов

${displaystyle f_{r}=sf_{e}}$

Смотрите также

• Арматура (электротехника) - любой «ротор», несущий какую-либо форму чередование Текущий
• Балансировочная машина
• Коммутатор (электрический)
• Электрический двигатель
• Катушка возбуждения
• Роторная динамика
• Статора

Рекомендации

1. Сотрудники. "Понимание Генераторы. Что такое генератор переменного тока и как он работает. "N.p., n.d. Web. 24 ноября 2014 г. «Архивная копия». В архиве из оригинала 11 декабря 2014 г.. Получено 11 декабря 2014..
2. Инг Доппельбауэр Мартин Доктор Изобретение Электрический двигатель 1800–1854. 29 Web. Ноябрь 2014 г .: Web. 28 ноября 2014 г.http://www.eti.kit.edu/english/1376.php
3. Парех, Ракеш. 2003. Основы индукции переменного тока, 30 ноября 2014 г., Интернет. 29 ноября 2014 г.http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00887a.pdf
4. Промышленная электроника. Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором. 10 ноября 2014 г. Web. 1 декабря 2014 г. «Архивная копия». В архиве из оригинала 17 февраля 2015 г.. Получено 10 декабря 2014.
5. Университет Таксилы. Три асинхронных двигателя. 2012. Интернет. 28 ноября 2014 г. http://web.uettaxila.edu.pk/CMS/SP2012/etEMbs/notes%5CThree%20Phase%20Induction%20Motors.pdf
6. Фатизаде Масуд, PhD, PE. Асинхронные двигатели. нет данных Интернет. 24 ноября 2014 г. «Архивная копия» (PDF). В архиве (PDF) из оригинала 10 октября 2015 г.. Получено 25 ноября 2014.
7. Донохо. СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ.n.d. Интернет. 30 ноября 2014 г. http://www.ece.msstate.edu/~donohoe/ece3614synchronous_machines.pdf
8. Карделл Дж. ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ (н.о.). Интернет.http://www.science.smith.edu/~jcardell/Courses/EGR325/Readings/SynchGenWiley.pdf
9. Консультационные услуги O&M. Основные электрические генераторы переменного тока. нет данных Интернет. 2 декабря 2014 г. «Архивная копия» (PDF). В архиве (PDF) из оригинала 3 марта 2016 г.. Получено 2 января 2016.
10. Шахл, Суад Ибрагим, Трехфазная индукционная машина. нет данных Интернет. 2 декабря 2014 г. «Архивная копия» (PDF). В архиве (PDF) из оригинала 5 ноября 2015 г.. Получено 12 декабря 2014.
11. Слемон, Гордон. Encyclopdia Britannica Inc., 17 марта 2014 г., Web. 25 ноября 2014 г.«Архивная копия». В архиве из оригинала 23 октября 2014 г.. Получено 25 ноября 2014.