Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Prędzej czy później osoba zainteresowana inżynierią elektryczną słyszy wzmiankę o wirniku i stojanie i zadaje pytanie: „Co to jest i jaka jest różnica między tymi urządzeniami?” W prostych słowach wirnik i stojan to dwie główne części umieszczone w silniku elektrycznym (urządzenie konwersja energii elektrycznej na energię mechaniczną). Bez nich istnienie nowoczesnych silników, a tym samym większości opartych na nich urządzeń elektrycznych, byłoby niemożliwe. Stojan jest stałą częścią urządzenia, a wirnik jest ruchomy, obracają się w przeciwnych kierunkach względem siebie. W tym artykule szczegółowo przeanalizujemy konstrukcję tych części i ich zasadę działania, tak aby czytelnicy witryny po przeczytaniu artykułu nie mieli już na ten temat pytań.Czym jest wirnik
Wirnik, czasami nazywany kotwicą, jest ruchomą, to znaczy obracającą się częścią w generatorze lub silnikach elektrycznych, które są powszechnie stosowane w urządzeniach domowych i przemysłowych.
Jeśli weźmiemy pod uwagę wirnik silnika prądu stałego lub uniwersalny silnik kolektora, to składa się on z kilku głównych elementów, a mianowicie:
- Rdzeń Wykonany jest z zestawu tłoczonych cienkich metalowych płyt, odizolowanych od siebie specjalnym dielektrykiem lub tylko warstwą tlenku, która przewodzi prąd znacznie gorzej niż czysty metal. Rdzeń jest z nich rekrutowany i jest „tortem”. W rezultacie elektrony nie mają czasu na przyspieszanie ze względu na małą grubość metalu, a ogrzewanie wirnika jest znacznie mniejsze, a wydajność całego urządzenia jest wyższa ze względu na zmniejszenie strat. Ta decyzja projektowa została podjęta, aby zmniejszyć prądy wirowe Foucaulta, które nieuchronnie powstają, gdy silnik pracuje z powodu magnetycznego odwrócenia rdzenia. Ta sama metoda radzenia sobie z nimi jest stosowana w transformatorach AC.
- Uzwojenie. Drut miedziany pokryty izolacją lakieru jest owinięty w specjalny sposób wokół rdzenia, aby zapobiec pojawieniu się zwarć cewek, które są niedopuszczalne. Całe uzwojenie jest dodatkowo impregnowane żywicą epoksydową lub lakierem w celu zamocowania uzwojeń, aby nie zostały uszkodzone w wyniku drgań spowodowanych obrotem.
- Uzwojenia wirnika można podłączyć do kolektora - specjalnej jednostki ze stykami, bezpiecznie zamontowanej na wale. Te kontakty nazywane są lamelami, są one wykonane z miedzi lub jej stopu, aby zapewnić lepszy przepływ prądu elektrycznego. Pędzle, zwykle wykonane z grafitu, przesuwają się wzdłuż niego, a prąd elektryczny jest doprowadzany do uzwojeń w odpowiednim momencie. Nazywa się to kontaktem ślizgowym.
- Sam wał jest metalowym prętem, na jego końcach znajdują się gniazda dla łożysk tocznych, może on mieć gwinty lub rowki, rowki pod kluczem do montażu kół zębatych, kół pasowych lub innych części napędzanych silnikiem elektrycznym.
- Na wale umieszczony jest również wirnik wentylatora, dzięki czemu silnik się ochładza i nie ma potrzeby instalowania dodatkowego urządzenia do rozpraszania ciepła.
Należy zauważyć, że nie każdy wirnik ma uzwojenie, które w istocie jest elektromagnesem. Zamiast tego można stosować magnesy stałe, jak w bezszczotkowych silnikach prądu stałego. A w przypadku silnika asynchronicznego z wirnikiem klatkowym nie ma w ogóle znanego uzwojenia uzwojenia, lecz zwarte pręty metalowe, ale więcej na ten temat poniżej.
Czym jest stojan
Stojan jest częścią stałą w silniku elektrycznym. Zazwyczaj jest połączony z korpusem urządzenia i jest częścią cylindryczną. Składa się również z zestawu płyt do redukcji ciepła z powodu prądów Foucaulta, koniecznie lakierowanych. Siedzenia do łożysk ślizgowych lub tocznych znajdują się na końcach.
Projekt nazywa się pakietem stojana, jest on wciśnięty w żeliwną obudowę urządzenia. Wewnątrz tego cylindra są obrabiane rowki pod uzwojeniami, które, podobnie jak wirnik, są impregnowane specjalnymi związkami, tak że ciepło jest równomiernie rozłożone w urządzeniu, a uzwojenia nie ocierają się o siebie z powodu wibracji.
Uzwojenia stojana można łączyć na różne sposoby w zależności od celu i rodzaju maszyny elektrycznej. W przypadku trójfazowych silników elektrycznych zastosowanie mają połączenia w gwiazdę i trójkąt. Są one przedstawione na schemacie:
Aby wykonać połączenia w obudowie urządzenia, dostarczona jest specjalna skrzynka połączeniowa („Borno”). Początek i końce trzech zwojów są wprowadzane do tego pudełka i dostarczane są specjalne listwy zaciskowe o różnych konstrukcjach, w zależności od mocy i przeznaczenia maszyny.
Istnieją poważne różnice w działaniu silników z różnymi połączeniami uzwojeń. Na przykład, gdy gwiazda jest połączona, silnik zacznie płynniej pracować, jednak nie będzie możliwe rozwinięcie maksymalnej mocy. Po połączeniu trójkątem silnik wytworzy cały moment obrotowy zadeklarowany przez producenta, ale prądy rozruchowe w tym przypadku osiągną wysokie wartości. Sieć energetyczna nie może być po prostu zaprojektowana dla takich obciążeń. Używanie urządzenia w tym trybie jest obarczone nagrzewaniem przewodów, aw słabym miejscu (są to połączenia i złącza) drut może się wypalić i spowodować pożar. Główną zaletą silników asynchronicznych jest wygoda w zmianie kierunku obrotów, wystarczy zamienić punkty połączenia dowolnych dwóch uzwojeń.
Stator i wirnik w silnikach asynchronicznych
Trójfazowe silniki asynchroniczne mają swoje własne charakterystyki, wirnik i stojan w nich różnią się od stosowanych w innych typach silników elektrycznych. Na przykład wirnik może mieć dwie konstrukcje: zwarte i fazowe. Rozważmy bardziej szczegółowo cechy strukturalne każdego z nich. Jednak na początek przyjrzyjmy się krótko, jak działa asynchroniczny silnik.
Obrotowe pole magnetyczne powstaje w stojanie. Indukuje indukowany prąd na wirniku, a tym samym uruchamia go. Zatem wirnik zawsze próbuje „dogonić” wirujące pole magnetyczne.
Konieczne jest również wspomnienie tak ważnej cechy silnika asynchronicznego, jak przesuwanie się wirnika. Zjawisko to jest różnicą częstotliwości rotacji wirnika i pola magnetycznego generowanego przez stojan. Tłumaczy to fakt, że prąd jest indukowany w wirniku tylko wtedy, gdy porusza się względem pola magnetycznego. A gdyby prędkości obrotowe były takie same, to ten ruch po prostu by się nie wydarzył. W rezultacie wirnik próbuje „nadrobić” obroty pola magnetycznego, a jeśli tak się stanie, prąd w uzwojeniach przestaje być indukowany, a wirnik zwalnia. W tym momencie siła działająca na niego rośnie, znów zaczyna przyspieszać. Uzyskuje się więc efekt stabilizacji prędkości obrotowej, dla którego te silniki elektryczne są bardzo poszukiwane.
Wirnik klatkowy
Jest to również struktura składająca się z metalowych płyt, które pełnią funkcję rdzenia. Jednak zamiast miedzianego uzwojenia instaluje się pręty lub pręty, które nie stykają się ze sobą i są zwarte między sobą metalowymi płytkami na końcach. W tym przypadku pręty nie są prostopadłe do płyt, ale skierowane pod kątem. Ma to na celu zmniejszenie tętnienia pola magnetycznego i momentu. W ten sposób cewki są zwarte, stąd nazwa.
Wirnik fazowy
Główną różnicą między wirnikiem fazowym a zwartym jest obecność trójfazowego uzwojenia ułożonego w rowkach rdzenia i połączonego w specjalnym kolektorze z trzema pierścieniami zamiast lameli. Uzwojenia te są zwykle połączone „gwiazdą”. Takie silniki elektryczne są bardziej pracochłonne w produkcji ze względu na złożoność konstrukcji, jednak ich prądy rozruchowe są niższe niż w przypadku silników z wirnikiem klatkowym, a także są bardziej podatne na regulację.
Mamy nadzieję, że po przeczytaniu tego artykułu nie będziecie już mieli pytań o to, czym jest wirnik i stojan silnika elektrycznego i jaka jest ich zasada działania. Na koniec zalecamy obejrzenie filmu, w którym ten problem jest wyraźnie rozważany:
Materiały na ten temat:
- Jaka jest różnica między prądem stałym i zmiennym?
- Czym jest pole elektryczne
- Jak wybrać przetwornicę częstotliwości dla silnika