РемЭлектрик

Ротор и статор в электродвигателях

Электрическое оборудование, в том числе и бытовое, которое мы используем буквально повсеместно, по своей сути основано на работе электрических двигателей различного типа. Их существует огромное количество – от миниатюрных двигателей в шуруповерте, до многотонных конструкций в станках, на производствах различного профиля.

В этом ракурсе частенько возникает вопрос о том, что такое ротор и статор, поскольку эти определения встречаются довольно часто, причем не только в профессиональной литературе, но и общенаучной, а также развивающей. Таким образом, любой интеллигентный, считающий себя образованным, человек обязан понимать разницу между ротором и статором.

Для того, чтобы преобразовать электричество в механическое движение, необходимо наличие двух частей: подвижной и неподвижной. Причем электрический ток может протекать по любой из них. Вот подвижную часть назвали ротором, а неподвижную – соответственно, статором. 

Что такое ротор?

Как уже отмечалось, основной характеристикой данного компонента электрических двигателей является его подвижность. По сути, он вращается вокруг неподвижного основания под действием магнитного поля. В литературе и быту данное устройство еще принято называть якорем. Конструктивно ротор состоит из следующих составных частей:

  • Сердечник. Он выполнен по тому же принципу, что и аналогичный компонент в трансформаторах, то есть из отдельных, предельно тонких, металлических пластин, разделенных между собой диэлектрическим материалом. Это сделано для повышения практичности, меньшего нагрева, соответственно, потерь электричества, повышения КПД. Можно еще вспомнить токи Фуко, как паразитное явление. «Слоеность» сердечника позволяет нивелировать эту проблему.
  • Обмотки. Изолированная проволока по специальным технологиям наматывается на сердечник. Важно соблюдать целостность изоляции, чтобы избежать коротких замыканий. Поскольку оборудование, зачастую, работает в экстремальных условиях при механических нагрузках, вибрациях, важно дополнительно зафиксировать в пространстве обмоточную проволоку. Для этого используется эпоксидная смола.
  • Вращающийся вал. Он исполняется из металла. Собственно говоря, именно этот элемент конструкции и обладает механической энергией, в которую через ротор преобразуется электрическая.
  •  
  • Во многих случаях на валу дополнительно размещают вентиляторы. Каким бы ни было высоким КПД, но нагрева избежать невозможно. Вентиляторы охлаждают двигатель.

Что такое статор?

Статор – неподвижно закрепленное устройство, через которое проходит электрических ток, формируя магнитное поле. В большинстве случаев он крепится к корпусу электрического двигателя – так проще и надежнее с практической точки зрения. Статор конструктивно выполнен по аналогии (с небольшими уточнениями на специфику) с ротором. То есть он имеет сердечник, состоящий из отдельных надежно изолированных пластиночек из-за тех же токов Фуко и снижения пути «разгона» для электронов, что уменьшает потери. Присутствуют также обмотки, посадочные места на торцевых сторонах под размещение подшипников.

Частой и серьезной проблемой для электронщиков-ремонтников является выход из строя обмоток статора. Подобные проблемы случаются достаточно часто. Причинами выступают постоянные вибрации, избежать которых в полной мере технически невозможно. Как следствие, обмотки статора стараются изначально надежно зафиксировать. Для этого применяются различные составы, а также такой «хитрый» конструктивный прием как выемки в металлическом корпусе специально под обмотку.

Типы роторов

На сегодняшний день на практике используют следующие типы роторов:

  • Фазный. В данном случае используется несколько независимых катушек с проводниками, которые располагаются относительно друг друга под углом 120 градусов (или 60 градусов, смотря с какой стороны смотреть). Провода катушек выводятся наружу и поочередно запитываются с помощью щеточной системы.
  •  
  • Короткозамкнутые конструкции. Устройство оснащается цельным сердечником цилиндрической формы и выфрезерованными пазами под стержни. Их изготавливают из меди или алюминия. Короткозамкнутыми они называются по той причине, что концы соединяются между собой по кругу.

Какой тип ротора лучше – фазовый или короткозамкнутый?

Если мы встречаем на практике оба описанных выше типа роторного оборудования, значит они имеют как положительные, так и отрицательные стороны своего использования. Считается, что фазовые роторы обладают более быстрым и плавным пуском, возможностью более точно и, можно сказать, «ювелирно» регулировать скорость. С другой стороны, как это ни парадоксально, большей популярностью все же пользуются именно короткозамкнутые варианты. Обусловлено это чаще всего экономической стороной вопроса. В таких системах подвижная часть несравнимо проще и дешевле. Кроме того, короткозамкнутые роторы долговечнее, меньше требуют внимания при проведении технического обслуживания. Здесь все просто: нет щеток, которые «вылетают» всегда первыми или просто стираются в процессе работы.