چکیده مطلب
روتور چیست و چه کاربردی دارد؟ انواع آن کدام‌اند؟ هر یک از انواع این قطعه چه ویژگی‌های دارند؟
در این مقاله با ما همراه باشید تا علاوه بر پاسخ سؤالات فوق، اطلاعات لازم و مفیدی را در مورد این قطعه به دست آورید.
روتور چیست؟
به قطعه متحرک موجود در یک سیستم الکترومغناطیسی در ژنراتور الکتریکی، موتور الکتریکی و یا آلترناتور الکتریکی روتور (به انگلیسی: Rotor) گفته می‌شود. گشتاور ایجاد شده بر اثر تعامل بین سیم‌پیچ‌ها و میدان‌های مغناطیسی موجود در اطراف محور روتور باعث چرخش و شروع به حرکت آن می‌شود.
روتور و استاتور سیستم الکترومغناطیسی را تشکیل می‌دهند که در ژنراتورها، آلترناتورها، موتورهای القایی و موتورهای آسنکرون موجود میباشد.
در واقع، روتور قطعه‌ای است که با استفاده از ورقه‌های نازک فولادی ساخته شده است و درون آنها هسته‌هایی از جنس مس یا آلومینیوم قرار داده می‌شود. این قطعه انواع مختلفی دارد که کاربردی‌ترین نوع آن که در 90% موتورهای الکتریکی به کار برده می‌شود و ساختار محکم و ساده‌ای دارد، روتور قفس سنجابی است.
انواع طرح‌های روتور در موتورهای القایی
در یک موتور القایی دو طرح روتور وجود دارد که در ادامه آنها را معرفی می‌کنیم:
- روتور قفس سنجابی
- روتور پیچی
در ژنراتورها و آلترناتورها نیز روتورها در دو طرح وجود دارند که در ادامه آنها را معرفی کرده‌ایم:
- قطب برجسته
- استوانه‌ای
انواع روتور
انواع روتورها عبارتند از:
-
قفس سنجابی
هسته این نوع روتورها متشکل از فولاد لایه‌لایه است که حول محیط آن محورهایی با فاصله برابر که حاوی تسمه‌هایی از جنس آلومینیوم و یا مس هستند، وجود دارد. انتهای این محورها اتصال کوتاه دائمی دارد که با کمک رینگ‌های انتهایی تشکیل شده است. سادگی و ماهرانه بودن ساختار این نوع روتورها آنها را به قطعات بسیار کاربردی تبدیل کرده است. -
کلافی
هسته روتورهای سیم پیچی یا روتورهای کلافی متشکل از ورقه لایه‌ای میباشد که شیارهایی برای نگه داشتن سیم‌های سیم‌پیچ ۳ فاز آن بر روی هسته روتور قرار گرفته‌اند. ساختار آنها به گونه‌ای است که این سیم‌ها در فواصل مساوی در 120 درجه الکتریکی از یکدیگر جدا هستند و در یک پیکر بندی Y به یکدیگر متصل می‌گردند.
با ایجاد اتصال سری بین مقاومت‌های 3 فاز خارجی به سیم پیچ‌های روتور توسط جاروبک‌های روی رینگ لغزشی، سرعت حرکت آن کنترل می‌شود. هنگامی که برای تولید یک گشتاور بزرگ استارت موتور زده می‌شود، مقاومت خارجی به بخشی از مدار روتور تبدیل شده و این مقاومت کم‌کم با سرعت گرفتن موتور، به صفر می‌رسد. -
قطب برجسته
روتور قطعه‌ای است که به عنوان یک آهنربای بزرگ شناخته می‌شود که هسته آن را ورقه‌های فولادی تشکیل داده‌اند و بخش بیرون زده این ورقه‌ها از هسته، قطب‌های آن را تشکیل می‌دهند. این قطب‌ها با استفاده از آهنرباهای دائمی و یا توسط جریان مستقیم تغذیه می‌شوند. نصب آرمیچر بر روی شافت پس از متصل کردن سیم پیچ 3 فاز به سه رینگ لغزشی صورت می‌گیرد.
تولید میدان مغناطیسی توسط سیم پیچی که بر روی روتور پیچیده شده است صورت می‌گیرد و ولتاژی را در سیم‌پیچ آرمیچر که بر روی استاتور قرار گرفته است، القا می‌کند. یک پل دیود که بر روی شافت متصل شده است و یا یک محرک خارجی جریان مستقیمی را ایجاد می‌کنند که موجب تولید میدان مغناطیسی شده که سیم‌پیچ‌های دوار میدان از آن تغذیه می‌شوند و هم‌زمان با آن جریان متناوبی باعث انرژی دار شدن سیم پیچ آرمیچر می‌شود. -
سیم پیچی
در این نوع سیم پیچ‌ها به جای اینکه از میله در روتور استفاده شود، انتهای سیم پیچ‌های تشکیل دهنده روتور را به حلقه‌های لغزنده‌ای که توسط جاروبک‌هایی به خارج از موتور هدایت شده‌اند، وصل شده و این کار باعث می شود که امکان تغییر جریان کشی الکتروموتور با کم و زیاد کردن مقاومت روتور با استفاده از قرار دادن بانک‌های مقاومتی بر سر راه سیم پیچ‌های آن وجود داشته باشد. -
استوانه‌ای
این نوع روتور دارای محور فولادی توپری میباشد که در امتداد طول خارجی استوانه آن شیارهایی قرار گرفته‌اند که سیم پیچ‌های میدان روتور را نگه می‌دارند. تسمه‌های مسی لایه‌ای که درون شیارهایی قرار گرفته‌اند، سیم پیچ‌های میدان روتور را تشکیل می‌دهند و باله‌هایی وظیفه نگه داشتن آنها را بر عهده دارند.
شیارهای این نوع روتور از انتها توسط رینگ‌های لغزشی نگه داشته می‌شوند و همچنین در تماس با سیم پیچ‌ها عایق شده‌اند. رینگ‌های لغزشی دارای جاروبک با متصل شدن به یک منبع جریان مستقیم (DC) خارجی اتصال الکتریکی را ایجاد می‌کنند. همچنین می‌توان جریان الکتریکی DC را با استفاده از یک یک‌سوساز که بر روی شافت ماشین تأمین شده است و بدون نیاز به جاروبک، اقدام به تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم نمود.
ویژگی انواع روتورها
در ادامه ویژگی انواع روتورها را بیان کرده‌ایم:
-
روتور قفس سنجابی
سرعت چرخش روتور قفس سنجابی از سرعت چرخش میدان مغناطیسی استاتور یا سرعت سنکرون کم‌تر است. جریان‌های القایی لازم برای گشتاور موتور توسط لغزش روتور ایجاد می‌گردد. با افزایش سرعت روتور مقدار لغزش‌های آن کاهش پیدا می‌کند. گشتاور لازم برای تأمین افزایش بار موتور نیاز به افزایش لغزش روتور دارد. -
روتور سیم‌پیچی
روتورهای سیم پیچی نیاز به جریان راه اندازی کم‌تری دارند و سرعت کار آنها ثابت میباشد. بالا رفتن مقدار گشتاور راه اندازی با اضافه شدن مقاومت خارجی به مدار روتور صورت می‌گیرد. با کاهش مقاومت خارجی سرعت و کارایی موتور بهبود پیدا می‌کند و به این ترتیب سرعت و گشتاور موتور بهتر کنترل می‌شود. -
روتور با قطب برجسته
شروع به کار این نوع روتورها در سرعت‌های زیر 1500 دور در دقیقه بدون تحریک شدن، در 40% گشتاور خود اتفاق می‌افتد. طول محور روتورهای با قطب برجسته بلند بوده و قطر بزرگی دارند و فاصله هوایی در آنها غیر یکنواخت میباشد. استحکام مکانیکی این نوع روتورها پایین است. -
روتور استوانه‌ای
سرعت کار روتورهای استوانه‌ای بین 1500 تا 3000 دور در دقیقه است. از دیگر ویژگی‌های این نوع روتورها بالا بودن میزان استحکام مکانیکی آنها، بزرگ بودن طول محور و نیاز داشتن به تورک بالاتر در مقایسه با روتورهای با قطب برجسته میباشد.
سؤالات متداول
-
پرکاربردترین نوع روتورها کدام‌اند؟
کاربردی‌ترین و رایج‌ترین نوع روتورها در موتوربرق، روتورهای قفس سنجابی میباشد. -
انتقال انرژی از استاتور به روتور چگونه است؟
بین استاتور و روتور شکاف هوایی وجود دارد. انتقال انرژی از استاتور به روتور توسط القای مغناطیسی صورت می‌گیرد و بر اثر این انتقال انرژی گشتاوری تولید می‌شود که با وارد کردن نیرو به روتور باعث چرخیدن و شروع به کار آن می‌گردد. شرکت‌های سازنده موتورهای AC را در اندازه و شکل‌های مختلفی تولید می‌کنند، اما این نوع موتورها بدون روتور و استاتور وجود ندارند. -
اجزای روتور کدام‌اند؟
اجزای تشکیل دهنده روتور شامل موارد زیر هستند:- چنگک
- فن
- سیم پیچ
- کلکتور
