Ротор (электрический)

редактировать
Нестационарная часть роторного электродвигателя

Выбор различных типов роторов Ротор из Плотина Гувера генератор

ротор - подвижный компонент электромагнитной системы в электродвигателе, электрогенераторе или генератор. Его вращение происходит из-за взаимодействия между обмотками и магнитными полями, которое создает крутящий момент вокруг оси ротора.

Содержание

  • 1 Ранняя разработка
  • 2 Тип и конструкция роторов
    • 2.1 Ротор с короткозамкнутым ротором
    • 2.2 Ротор с обмоткой
    • 2.3 Ротор с явным полюсом
    • 2.4 Невыступающий ротор
  • 3 Принцип работы
  • 4 Характеристики роторов
  • 5 Уравнения ротора
    • 5.1 Напряжение на стержне ротора
    • 5.2 Крутящий момент в роторе
    • 5.3 Асинхронный двигатель
    • 5.4 Частота наведенных напряжений и токов
  • 6 См. Также
  • 7 Ссылки

Ранняя разработка

Ранним примером электромагнитного вращения была первая роторная машина, построенная Аньосом Йедликом с электромагниты и коммутатор , 1826-27 гг. Другие пионеры в области электричества включают Ипполита Пиксии, который построил генератор переменного тока в 1832 году, и конструкцию Уильяма Ричи электромагнитного генератора с четырьмя, коммутатор и щетки, также в 1832 году. В разработку быстро вошли и другие полезные приложения, такие как двигатель Морица Германа Якоби, который мог поднимать от 10 до 12 фунтов со скоростью один фут в секунду, примерно 15 ватт механической мощности 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 генератора.

Тип и конструкция роторов

Асинхронные двигатели, генераторы и генераторы ( синхронный ) имеют электромагнитную систему, состоящую из статора и ротора. Существует две конструкции ротора асинхронного двигателя: с короткозамкнутым ротором и с обмоткой. В генераторах и генераторах переменного тока ротор имеет конструкцию явнополюсный или цилиндрический.

ротор с короткозамкнутым ротором

ротор с короткозамкнутым ротором состоит из пластин сталь в сердечнике с равномерно расположенными стержнями из меди или алюминия, размещенными по периферии, постоянно закороченными на концах концевыми кольцами. Эта простая и прочная конструкция делает его идеальным для большинства приложений. Узел имеет изгиб: стержни скошены или перекошены для уменьшения магнитного шума и гармоник паза, а также для уменьшения тенденции к блокировке. 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. Подшипники на каждом конце устанавливают ротор в его корпус, причем один конец вала выступает вперед, чтобы обеспечить прикрепление нагрузки. В некоторых двигателях на конце есть удлинитель для датчиков скорости или других. Создаваемый крутящий момент заставляет движение через ротор к нагрузке.

Ротор с обмоткой

Ротор представляет собой цилиндрический сердечник из листовой стали с прорезями для удержания проводов трехфазных обмоток, равномерно распределенных под углом 120 электрических градусов. отдельно и соединены в Y-образную конфигурацию. Клеммы обмотки ротора выведены и прикреплены щетками к трем контактным кольцам на валу ротора. Щетки на контактных кольцах позволяют подключать внешние трехфазные резисторы последовательно к обмоткам ротора для обеспечения контроля скорости. Внешние сопротивления становятся частью цепи ротора, создавая большой крутящий момент при запуске двигателя. По мере увеличения скорости двигателя сопротивление может быть уменьшено до нуля.

Явный полюс ротор Цилиндрический ротор

Ротор с явным полюсом

Ротор представляет собой большой магнит с полюсами из листовой стали, выступающими из сердечника ротора. Полюса питаются постоянным током или намагничиваются постоянными магнитами . Якорь с трехфазной обмоткой находится на статоре, где индуцируется напряжение. Постоянный ток (DC) от внешнего возбудителя или от диодного моста , установленного на валу ротора, создает магнитное поле и возбуждает вращающиеся обмотки возбуждения, а переменный ток возбуждает обмотки якоря.

Невыступающий ротор

Ротор цилиндрической формы состоит из цельного стального вала с прорезями, проходящими по внешней длине цилиндра, для удержания обмоток возбуждения ротора, которые состоят из пластин медные стержни вставляются в пазы и фиксируются клиньями. 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. 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 ее, создавая вращающийся магнитный поток. 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. Действие вращающегося магнитного потока и тока создает силу, которая создает крутящий момент для запуска двигателя.

Ротор генератора переменного тока состоит из проволочной катушки, обернутой вокруг железного сердечника. 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. 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. Нормальным направлением по часовой стрелке двигателя, приводимого в действие ротором, можно управлять с помощью магнитов и магнитных полей, установленных в конструкции ротора, что позволяет двигателю вращаться в обратном направлении или против часовой стрелки.

Характеристики роторов

Этот ротор вращается со скоростью меньше, чем вращающееся магнитное поле статора или синхронная скорость.
Скольжение ротора обеспечивает необходимую индукцию токов ротора для крутящего момента двигателя, который пропорционально скольжению.
Когда скорость ротора увеличивается, скольжение уменьшается.
Увеличение скольжения увеличивает индуцированный ток двигателя, который, в свою очередь, увеличивает ток ротора, что приводит к более высокому крутящему моменту для увеличения нагрузки
Этот ротор работает с постоянной скоростью и имеет более низкий пусковой ток
Внешнее сопротивление, добавленное к цепи ротора, увеличивает пусковой крутящий момент
Эффективность работы двигателя повышается за счет внешнего сопротивления уменьшается при увеличении скорости двигателя.
Более высокий крутящий момент и управление скоростью
Этот ротор работает со скоростью ниже 1500 об / мин (оборотов в минуту) и 40% от номинального крутящего момента без возбуждения
Он имеет большую диаметр и короткая осевая длина
Воздушный зазор неоднороден
Ротор имеет низкую механическую прочность
Ротор работает со скоростью 1500-3000 об / мин
Он обладает высокой механической прочностью
Воздушный зазор однороден
Его диаметр небольшой, большая осевая длина и требует более высокого крутящего момента, чем у ротора с явным полюсом

Уравнения ротора

Напряжение на стержнях ротора

Вращающееся магнитное поле индуцирует напряжение в стержнях ротора, когда оно проходит по ним. Это уравнение применяется к наведенному напряжению в стержнях ротора.

E = BL (V syn - V m) {\ displaystyle E = BL (V_ {syn} -V_ {m})}E = BL (V _ {{syn}} - V_ {m})

где:

E {\ displaystyle E}E = индуцированное напряжение
B {\ displaystyle B}B = магнитное поле
L {\ displaystyle L}L = проводник длина
V syn {\ displaystyle V_ {syn}}V _ {{syn}} = синхронная скорость
V m {\ displaystyle V_ {m}}V_ {m} = скорость проводника

крутящий момент ротор

A крутящий момент создается силой, возникающей в результате взаимодействия магнитного поля и тока, что выражается следующим образом: Ibid

F = (B x I) L {\ displaystyle F = (BxI) L }F = (BxI) L
T = F xr {\ displaystyle T = Fxr}T = Fxr

где:

F {\ displaystyle F}F = force
T {\ displaystyle T}T = крутящий момент
r {\ displaystyle r}r = радиус колец ротора
I {\ displaystyle I}I = стержень ротора

скольжение асинхронного двигателя

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

ns = 120 fp {\ dis playstyle n_ {s} = {\ frac {120f} {p}}}n_ {s} = {\ frac {120f} {p}}

где:

f {\ displaystyle f}f = частота
p {\ displaystyle p}p = количество полюсов

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

s = ns - nmns × 100% {\ displaystyle s = {\ frac {n_ {s} -n_ {m}} {n_ {s}}} \ times 100 \%}{\ displaystyle s = {\ frac {n_ {s} -n_ {m}} {n_ {s }}} \ times 100 \%}

механическая скорость ротора в единицах скольжение и синхронная скорость:

нм = (1 - s) ns {\ displaystyle n_ {m} = (1-s) n_ {s}}n_ {m} = (1-s) n_ {s}
ω m = (1 - s) ω s {\ displaystyle \ omega _ {m} = (1-s) \ omega _ {s}}\ omega _ {m} = (1-s) \ omega _ {s }

Относительная скорость скольжения:

nslip = ns - nm {\ displaystyle n_ {slip} = n_ {s} -n_ { m}}n _ {{slip}} = n_ {s} -n_ {m}

Частота наведенных напряжений и токов

fr = sfe {\ displaystyle f_ {r} = sf_ {e}}f_ {r} = sf_ {e}

См. также

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-04 11:02:17
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте