มีตัวแปลงไฟฟ้าหลายคลาสด้วยกัน ใช้งานได้จริงพบสิ่งที่เรียกว่าอะนาลอกแบบอุปนัย ในนั้นการแปลงพลังงานเกิดขึ้นเนื่องจากการแปลงการเหนี่ยวนำของขดลวดซึ่งเป็นส่วนสำคัญของตัวเครื่อง ขดลวดตั้งอยู่บนสององค์ประกอบ - บนสเตเตอร์และโรเตอร์ ดังนั้น อะไรคือความแตกต่างระหว่างสเตเตอร์และโรเตอร์ (พวกมันคืออะไรและมีหน้าที่อะไร?)

คำจำกัดความที่ง่ายที่สุดของสองส่วนของทรานสดิวเซอร์คือฟังก์ชันการทำงาน ทุกอย่างเรียบง่ายที่นี่: สเตเตอร์ (มอเตอร์ไฟฟ้าหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) เป็นชิ้นส่วนคงที่ โรเตอร์สามารถเคลื่อนย้ายได้ ในกรณีส่วนใหญ่ ส่วนหลังจะอยู่ภายในส่วนเดิม และมีช่องว่างเล็กน้อยระหว่างกัน มีหน่วยที่เรียกว่าโรเตอร์ภายนอกซึ่งเป็นวงแหวนหมุนซึ่งภายในมีสเตเตอร์คงที่

ประเภทของตัวแปลง

เหตุใดการพิจารณามุมมองจึงสำคัญมากเพื่อทำความเข้าใจว่าสเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าแตกต่างจากส่วนที่เคลื่อนที่อย่างไร ประเด็นทั้งหมดก็คือ คุณสมบัติการออกแบบมอเตอร์ไฟฟ้ามีจำนวนมากเช่นเดียวกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (นี่คือตัวแปลง พลังงานกลเป็นไฟฟ้ามอเตอร์ไฟฟ้ามีการทำงานตรงกันข้าม)

ดังนั้นมอเตอร์ไฟฟ้าจึงแบ่งออกเป็น AC และ กระแสตรง. ประการแรกจะแบ่งออกเป็นซิงโครนัสอะซิงโครนัสและตัวสะสม ก่อนหน้านี้ความเร็วเชิงมุมของการหมุนของสเตเตอร์และโรเตอร์เท่ากัน ประการที่สอง ตัวบ่งชี้ทั้งสองนี้ไม่เท่ากัน ในประเภทตัวสะสมจะมีตัวแปลงความถี่ที่เรียกว่าและจำนวนเฟสของประเภทเชิงกลในการออกแบบซึ่งเรียกว่าตัวสะสม ดังนั้นชื่อของหน่วย เขาเป็นคนที่เชื่อมต่อโดยตรงกับขดลวดของโรเตอร์ของเครื่องยนต์และสเตเตอร์

เครื่อง DC บนโรเตอร์มีตัวสะสมเหมือนกัน แต่ในกรณีของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จะทำหน้าที่ของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า และในกรณีของมอเตอร์ไฟฟ้า จะทำหน้าที่ของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า

หากหน่วยไฟฟ้าเป็นเครื่องจักรที่โรเตอร์หมุนเท่านั้น ชื่อนั้นเป็นหนึ่งมิติ หากสององค์ประกอบหมุนสวนทางกันพร้อมกัน อุปกรณ์นี้เรียกว่าสองมิติหรือ birotative

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

เพื่อให้เข้าใจแนวคิดของโรเตอร์มอเตอร์และสเตเตอร์ จำเป็นต้องพิจารณาเครื่องแปลงไฟฟ้าประเภทใดประเภทหนึ่ง เนื่องจากมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสถูกใช้บ่อยที่สุดในอุปกรณ์การผลิตและ เครื่องใช้ในครัวเรือนแล้วมันคุ้มค่าที่จะพิจารณาพวกเขา

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสคืออะไร? โดยปกติจะเป็นกรณีเหล็กหล่อที่มีการกดวงจรแม่เหล็ก มีร่องพิเศษทำขึ้นโดยที่ขดลวดสเตเตอร์ประกอบจากลวดทองแดงพอดี ร่องถูกเลื่อนให้สัมพันธ์กัน 120º ดังนั้นจึงมีเพียงสามร่องเท่านั้น พวกเขาสร้างสามขั้นตอน

ในทางกลับกันโรเตอร์เป็นทรงกระบอกที่ประกอบจากแผ่นเหล็ก (เหล็กไฟฟ้าประทับตรา) และติดตั้งบนเพลาเหล็กซึ่งในทางกลับกันจะติดตั้งในตลับลูกปืนเมื่อประกอบเครื่องยนต์ไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับวิธีการประกอบขดลวดเฟสของยูนิต โรเตอร์ของมอเตอร์อาจเป็นเฟสหรือลัดวงจรก็ได้

• เฟสโรเตอร์คือทรงกระบอกที่ประกอบขดลวดเข้าด้วยกัน ขยับสัมพันธ์กัน 120º ในเวลาเดียวกันมีการติดตั้งวงแหวนสลิปสามวงในการออกแบบซึ่งไม่สัมผัสกับเพลาหรือซึ่งกันและกัน ด้านหนึ่งปลายของขดลวดสามเส้นติดอยู่กับวงแหวนและอีกด้านติดแปรงกราไฟต์ซึ่งอยู่ในหน้าสัมผัสแบบเลื่อนเมื่อเทียบกับวงแหวน ตัวอย่างของเครื่องดังกล่าวคือมอเตอร์เครนที่มีเฟสโรเตอร์
• โรเตอร์แบบกรงกระรอกประกอบขึ้นจากแท่งทองแดงที่ประกอบเข้ากับร่อง ในขณะเดียวกันก็เชื่อมต่อกันด้วยวงแหวนพิเศษที่ทำจากทองแดง

มอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสที่มีเฟสโรเตอร์เป็นเจ้าของขนาดและน้ำหนักที่มาก แต่มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับการสตาร์ทและการปรับแรงบิด เครื่องยนต์ที่มีโรเตอร์กรงกระรอกถือว่าน่าเชื่อถือที่สุดในปัจจุบัน มีการออกแบบที่เรียบง่ายและราคาถูก ข้อเสียเปรียบเพียงอย่างเดียวคือกระแสเริ่มต้นขนาดใหญ่ซึ่งขณะนี้กำลังต่อสู้โดยการเชื่อมต่อขดลวดสเตเตอร์จากดาวฤกษ์ไปยังเดลต้า นั่นคือการเริ่มต้นเกิดขึ้นเมื่อเชื่อมต่อด้วยดาวหลังจากการปฏิวัติชุดหนึ่งจะมีการสลับไปยังเดลต้า

กระทู้ที่เกี่ยวข้อง:

ขดลวดของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า (อุปกรณ์) - ชุดของการหมุนหรือขดลวดที่จัดเรียงและเชื่อมต่อในลักษณะที่กำหนดซึ่งออกแบบมาเพื่อสร้างหรือใช้สนามแม่เหล็กหรือเพื่อให้ได้ค่าความต้านทานที่กำหนดของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า (อุปกรณ์)ขดลวดของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า (อุปกรณ์) - ขดลวดของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า (อุปกรณ์) หรือบางส่วนทำเป็นหน่วยโครงสร้างแยกต่างหาก(GOST 18311-80)

บทความบอกเกี่ยวกับอุปกรณ์ของขดลวดสเตเตอร์และโรเตอร์ เครื่องไฟฟ้า กระแสสลับ.

สเตเตอร์ที่มีช่องสิบสองช่อง แต่ละช่องมีตัวนำหนึ่งตัว แสดงในแผนผังในรูปที่ 1, ก. มีการระบุการเชื่อมต่อระหว่างตัวนำที่วางอยู่ในร่องสำหรับหนึ่งในสามเฟสเท่านั้น จุดเริ่มต้นของขั้นตอน A, B, C ของขดลวดกำหนด C1, C2, C3; สิ้นสุด - C4, C5, C6 ส่วนของขดลวดที่วางอยู่ในร่อง (ส่วนที่ใช้งานของขดลวด) จะแสดงในรูปแบบของแท่งตามอัตภาพและการเชื่อมต่อระหว่างตัวนำในร่อง (การเชื่อมต่อปลาย) จะแสดงเป็นเส้นทึบ

แกนสเตเตอร์มีรูปร่างเป็นทรงกระบอกกลวงซึ่งเป็นชุดหรือชุดของบรรจุภัณฑ์ (แยกจากท่อระบายอากาศ) จากแผ่นเหล็กไฟฟ้า สำหรับเครื่องจักรขนาดเล็กและขนาดกลาง แต่ละแผ่นจะถูกประทับตราในรูปแบบของวงแหวนที่มีร่องตามเส้นรอบวงด้านใน บนมะเดื่อ 1b แสดงแผ่นสเตเตอร์ที่มีร่องของรูปทรงที่ใช้

ข้าว. 1. ตำแหน่งของขดลวดในช่องสเตเตอร์และการกระจายกระแสในตัวนำ

ให้ค่าทันทีของ iA ปัจจุบันของเฟสแรก ณ เวลาใดเวลาหนึ่งเป็นค่าสูงสุด และกระแสถูกกำหนดจากจุดเริ่มต้นของเฟส C1 ไปยังจุดสิ้นสุดของ C4 เราจะถือว่ากระแสนี้เป็นบวก

การกำหนดกระแสชั่วขณะในเฟสเป็นเส้นโครงของเวกเตอร์หมุนบนแกนคงที่ ON (รูปที่ 1, c) เราพบว่ากระแสของเฟส B และ C เป็นลบ ณ เวลาที่กำหนด นั่นคือพวกมันถูกกำกับจากปลาย ของขั้นตอนสู่จุดเริ่มต้น

ตามรูปเลยครับ 1, d การก่อตัวของสนามแม่เหล็กหมุน ในช่วงเวลาที่พิจารณา กระแสของเฟส A จะถูกส่งจากจุดเริ่มต้นไปยังจุดสิ้นสุด เช่น ถ้าในตัวนำ 1 และ 7 มันไปจากเราเลยระนาบของภาพวาด จากนั้นในตัวนำ 4 และ 10 มันจะไปจากด้านหลัง ระนาบของภาพวาดให้เรา (ดูรูปที่ 1, a และ d)

ในเฟส B กระแส ณ เวลานี้จะเปลี่ยนจากจุดสิ้นสุดของเฟสไปยังจุดเริ่มต้น โดยการเชื่อมต่อตัวนำของเฟสที่สองตามแบบจำลองของเฟสแรก จะได้ว่ากระแสของเฟส B ผ่านตัวนำ 12, 9, 6, 3; ในเวลาเดียวกันผ่านตัวนำ 12 และ 6 กระแสจะไหลจากเราเกินระนาบของภาพวาดและผ่านตัวนำ 9 และ 3 ถึงเรา จะได้ภาพการกระจายกระแสในเฟส C ตามตัวอย่างเฟส B

ทิศทางของกระแสน้ำแสดงในรูป 1,ง; เส้นประแสดงเส้นแม่เหล็กของสนามที่สร้างขึ้นโดยกระแสสเตเตอร์ ทิศทางของเส้นถูกกำหนดโดยกฎของสกรูขวา จะเห็นได้จากรูปที่ตัวนำประกอบกันเป็นสี่กลุ่มโดยมีทิศทางกระแสเดียวกันและจำนวนขั้ว 2p ของระบบแม่เหล็กคือสี่ พื้นที่ของสเตเตอร์ที่เส้นแม่เหล็กออกจากมันคือขั้วเหนือ และบริเวณที่เส้นแม่เหล็กเข้าสู่สเตเตอร์คือขั้วใต้ ส่วนโค้งของวงกลมสเตเตอร์ซึ่งมีขั้วเดียวเรียกว่าการแบ่งขั้ว

สนามแม่เหล็กที่จุดต่าง ๆ ของเส้นรอบวงสเตเตอร์นั้นแตกต่างกัน ภาพของการกระจายของสนามแม่เหล็กตามเส้นรอบวงของสเตเตอร์จะถูกทำซ้ำเป็นระยะ ๆ หลังจากการแบ่งขั้วคู่แต่ละครั้ง 2τ; มุมโค้ง 2τ คิดเป็น 360 องศาทางไฟฟ้า เนื่องจากมีการแบ่งขั้วคู่ตามเส้นรอบวงของสเตเตอร์ 360 องศาเรขาคณิตจึงเท่ากับ 360p องศาไฟฟ้า และหนึ่งองศาเรขาคณิตจึงเท่ากับ p องศาไฟฟ้า

บนมะเดื่อ 1d แสดงเส้นแม่เหล็กในช่วงเวลาหนึ่ง หากเราพิจารณาภาพของสนามแม่เหล็กเป็นระยะเวลาต่อเนื่องกัน เราจะเห็นว่าสนามแม่เหล็กหมุนด้วยความเร็วคงที่

ลองหาความเร็วการหมุนของสนามกัน หลังจากเวลาเท่ากับครึ่งหนึ่งของกระแสสลับ ทิศทางของกระแสทั้งหมดจะเปลี่ยนเป็นตรงกันข้าม ดังนั้นขั้วแม่เหล็กจึงเปลี่ยนตำแหน่ง กล่าวคือ ในครึ่งช่วงเวลา สนามแม่เหล็กจะหมุนโดยส่วนหนึ่งของการปฏิวัติเท่ากับ 1 /2r ในหนึ่งช่วงของกระแสสลับ สนามจะหมุน 1/ρ ของรอบ จากนั้นในหนึ่งวินาที สนามจะทำการปฏิวัติ 1/ρ โดยที่ f คือความถี่ของไฟฟ้ากระแสสลับ ดังนั้นความเร็วของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์คือความเร็วซิงโครนัส (เป็นรอบต่อนาที)

จำนวน p ของคู่ขั้วสามารถเป็นจำนวนเต็มเท่านั้น ดังนั้นที่ความถี่ เช่น 50 Hz ความเร็วซิงโครนัสสามารถเป็น 3000 1500; 1,000 รอบต่อนาที ฯลฯ

ข้าว. 2. แผนภาพรายละเอียดของขดลวดชั้นเดียวสามเฟส

ปริมาณลักษณะเฉพาะที่กำหนดประสิทธิภาพของขดลวดคือจำนวนช่องต่อเสาและเฟส เช่น จำนวนช่องที่ขดลวดของแต่ละเฟสภายในการแบ่งขั้วเดียว:

โดยที่ z คือจำนวนช่องสเตเตอร์

ขดลวดที่แสดงในรูป 1a มีข้อมูลต่อไปนี้:

แม้สำหรับการพันที่ง่ายที่สุดนี้ การวาดเชิงพื้นที่ของตัวนำและการเชื่อมต่อนั้นซับซ้อน ดังนั้นมันจึงมักจะถูกแทนที่ด้วยไดอะแกรมแบบขยาย โดยที่ตัวนำที่คดเคี้ยวไม่ได้แสดงบนพื้นผิวทรงกระบอก แต่อยู่บนระนาบ (ก พื้นผิวทรงกระบอกที่มีร่องและคดเคี้ยว "คลี่" ออกเป็นระนาบ) บนมะเดื่อ 2 และไดอะแกรมโดยละเอียดของขดลวดสเตเตอร์ที่พิจารณาจะได้รับ

ในรูปก่อนหน้า เพื่อความง่ายแสดงให้เห็นว่าส่วนหนึ่งของเฟส A ของขดลวดที่วางอยู่ในร่อง 1 และ 4 ประกอบด้วยตัวนำเพียงสองตัวนั่นคือหนึ่งรอบ ในความเป็นจริง แต่ละส่วนดังกล่าวของขดลวดต่อหนึ่งขั้วประกอบด้วยรอบ w นั่นคือ แต่ละคู่ของช่องประกอบด้วยตัวนำ w รวมกันเป็นหนึ่งขด ดังนั้นเมื่อข้ามในรูปแบบขยาย เช่น เฟส A จากช่อง 1 คุณต้องข้ามช่อง 1 และ 4 w ครั้งก่อนที่จะไปยังช่อง 7 ระยะห่างระหว่างด้านข้างของขดลวดหนึ่งม้วนหรือขดลวด ระดับเสียง y แสดงในรูปที่ 1, ง; โดยปกติจะแสดงเป็นจำนวนช่อง

ข้าว. 3. โล่ เครื่องอะซิงโครนัส

แสดงในรูป 1 และ 2 ขดลวดสเตเตอร์เรียกว่าชั้นเดียวเนื่องจากพอดีกับแต่ละร่องในชั้นเดียว ในการวางส่วนหน้าตัดกันบนระนาบ พวกมันจะถูกงอตามพื้นผิวต่างๆ (รูปที่ 2, b) ขดลวดชั้นเดียวทำด้วยขั้นตอนเท่ากับการแบ่งเสา y = τ: (รูปที่ 2, a) หรือขั้นตอนนี้เท่ากับการแบ่งขั้วเฉลี่ยสำหรับขดลวดต่าง ๆ ในเฟสเดียวกัน ถ้า ย > 1 , ย . ปัจจุบันขดลวดสองชั้นเป็นเรื่องปกติมากขึ้น

จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของขดลวดทั้งสามเฟสจะแสดงบนส่วนป้องกันของเครื่องจักรซึ่งมีแคลมป์หกตัว (รูปที่ 3) เส้นตรงสามเส้นจาก เครือข่ายสามเฟส. แคลมป์ด้านล่าง C4, C5, C6 (ปลายเฟส) เชื่อมต่อที่จุดเดียวด้วยจัมเปอร์แนวนอนสองตัว หรือแคลมป์แต่ละตัวเชื่อมต่อด้วยจัมเปอร์แนวตั้งกับแคลมป์ด้านบนที่วางอยู่เหนือ

ในกรณีแรก สามเฟสของสเตเตอร์สร้างการเชื่อมต่อแบบดาว ในกรณีที่สองคือการเชื่อมต่อแบบเดลต้า ตัวอย่างเช่นหากเฟสสเตเตอร์หนึ่งเฟสได้รับการออกแบบสำหรับแรงดันไฟฟ้า 220 V แรงดันไฟฟ้าเครือข่ายที่เชื่อมต่อมอเตอร์ต้องเป็น 220 V หากสเตเตอร์เปิดเป็นรูปสามเหลี่ยม เมื่อเปิดใช้งานโดยดาว แรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายจะต้องเป็น

เมื่อเชื่อมต่อสเตเตอร์กับดาวจะไม่ได้จ่ายลวดที่เป็นกลางเนื่องจากมอเตอร์เป็นโหลดแบบสมมาตรสำหรับเครือข่าย

โรเตอร์ของเครื่องอะซิงโครนัสประกอบขึ้นจากแผ่นเหล็กหุ้มฉนวนไฟฟ้าบนเพลาหรือบนโครงสร้างรองรับพิเศษ ช่องว่างในแนวรัศมีระหว่างสเตเตอร์และโรเตอร์ถูกสร้างให้เล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อให้แน่ใจว่ามีความต้านทานแม่เหล็กต่ำในเส้นทางของฟลักซ์แม่เหล็กที่ทะลุทะลวงทั้งสองส่วนของเครื่องจักร

ช่องว่างที่เล็กที่สุดที่อนุญาตโดยข้อกำหนดทางเทคโนโลยีคือตั้งแต่หนึ่งในสิบของมิลลิเมตรไปจนถึงหลายมิลลิเมตร ขึ้นอยู่กับกำลังและขนาดของเครื่องจักร ตัวนำของขดลวดโรเตอร์ถูกวางไว้ในร่องตามแนวกำเนิดของโรเตอร์โดยตรงที่พื้นผิว เพื่อให้แน่ใจว่ามีการเชื่อมต่อที่ดีที่สุดระหว่างขดลวดโรเตอร์และสนามหมุน

เครื่องอะซิงโครนัสผลิตขึ้นทั้งแบบเฟสและแบบ โรเตอร์กรงกระรอก.

ข้าว. 4. เฟสโรเตอร์

ตามกฎแล้วเฟสโรเตอร์มี ขดลวดสามเฟสดำเนินการเหมือนสเตเตอร์ที่มีจำนวนเสาเท่ากัน คดเคี้ยวเชื่อมต่อกันด้วยดาวหรือรูปสามเหลี่ยม ปลายทั้งสามของขดลวดถูกดึงออกมาที่วงแหวนกันลื่นสามอันที่หมุนไปพร้อมกับเพลาของเครื่องจักร ผ่านแปรงที่ติดตั้งบนส่วนที่อยู่กับที่ของเครื่องและเลื่อนไปตามวงแหวนสลิป โรเตอร์มีการเริ่มต้นหรือการปรับรีโอสแตตแบบสามเฟส นั่นคือ ความต้านทานแบบแอกทีฟจะถูกนำมาใช้ในแต่ละเฟสของโรเตอร์ รูปร่างเฟสโรเตอร์แสดงในรูปที่ 4 มองเห็นวงแหวนสลิปสามวงที่ปลายด้านซ้ายของเพลา มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีเฟสโรเตอร์ถูกใช้เมื่อต้องการการควบคุมความเร็วที่ราบรื่นของกลไกขับเคลื่อน เช่นเดียวกับการสตาร์ทมอเตอร์บ่อยครั้งภายใต้ภาระ

การออกแบบโรเตอร์กรงกระรอกนั้นง่ายกว่าเฟสโรเตอร์มาก สำหรับโครงสร้างแบบใดแบบหนึ่งในรูป 5 a แสดงรูปร่างของแผ่นที่ใช้ประกอบแกนโรเตอร์ ในกรณีนี้ รูที่อยู่ใกล้กับเส้นรอบวงด้านนอกของแผ่นแต่ละแผ่นจะทำให้เกิดร่องตามยาวในแกนกลาง อลูมิเนียมถูกเทลงในร่องเหล่านี้ หลังจากที่แข็งตัวแล้ว โรเตอร์จะก่อตัวเป็นแท่งนำไฟฟ้าตามยาว ที่ปลายทั้งสองของโรเตอร์ มีการหล่อวงแหวนอะลูมิเนียมพร้อมๆ กัน ทำให้แท่งอะลูมิเนียมลัดวงจร ระบบนำไฟฟ้าที่เกิดขึ้นมักเรียกว่ากรงกระรอก

ข้าว. 5. โรเตอร์กรงกระรอก

โรเตอร์กรงกระรอกกรงกระรอกแสดงในรูปที่ 5 บ. ที่ส่วนปลายของโรเตอร์ จะมองเห็นใบพัดระบายอากาศ หล่อหลอมรวมเข้ากับวงแหวนลัดวงจร ในกรณีนี้ ช่องจะเอียงด้วยการแบ่งช่องตามแนวโรเตอร์ กรงกระรอกนั้นเรียบง่ายไม่มีหน้าสัมผัสเลื่อน ดังนั้นมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสามเฟสที่มีโรเตอร์กรงกระรอกจึงมีราคาถูกที่สุด เรียบง่ายที่สุด และเชื่อถือได้มากที่สุด พวกเขาเป็นเรื่องธรรมดาที่สุด