روتور چیست؟ بررسی کاربردها و ویژگی انواع روتور

روتور جزء اصلی یک موتور الکتریکی است که در آن الکتریسیته به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود (موتور را به چرخش در می‌آورد) یا یک ژنراتور که در آن برعکس، انرژی مکانیکی به الکتریسیته تبدیل می‌شود. علت چرخش روتور به خاطر ارتباط بین سیم‌پیچ‌ها و میدان‌های مغناطیسی است. اگر روتور را از دید یک موتور الکتریکی در نظر بگیریم، آنگاه روتور قسمت متحرک مکانیزمی است که به دلیل میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط سیم‌ها می‌چرخد که به نوبه خود به‌گونه‌ای چیده شده‌اند که یک گشتاور حول محور روتور ایجاد می‌شود. روتور از سیم‌پیچی تشکیل شده است که به طور محکم دور یک هسته فلزی پیچیده شده است. جریان، یک میدان مغناطیسی در سیم‌های اطراف هسته ایجاد می‌کند.

قسمت مغناطیسی روتور از صفحات فولادی ساخته شده است. در عین حال، روتور فقط از جریان مستقیم استفاده می‌کند، به این معنی که میدان مغناطیسی آن همیشه فقط در یک جهت جریان دارد. علاوه‌ بر خود روتور، بخش دومی نیز در موتور الکتریکی یا ژنراتور وجود دارد که به آن استاتور می‌گویند و همراه با روتور، جزء اصلی یک موتور الکتریکی مدرن است. استاتور معمولا از مس ساخته شده است. استاتور دومین مجموعه سیم پیچ‌ها به عنوان پوسته بیرونی روتور است که بر خلاف روتور چرخان همیشه در یک موقعیت ثابت باقی می‌ماند.

به بیان ساده تر: در کل روتور یکی از اجزای مهم موتور الکتریکی است که موتور را به چرخش در می‌آورد و باعث چرخش دستگاه هایی مانند ماشین لباسشویی و همچنین دستگاه های مهم صنعتی می شود، که در ادامه این مقاله از سایت فروشگاه قطعات هیدرولیک راجع به کاربرد های روتور و انواع روتور توضیح خواهیم داد.

خرید پمپ هیدرولیک پیستونی

وظیفه روتور چیست؟

وظایف روتور بسته به نوع دستگاه متفاوت است:

• در موتورهای الکتریکی: وظیفه روتور تبدیل انرژی الکتریکی ورودی به انرژی مکانیکی چرخشی است. جریان الکتریکی باعث ایجاد میدان مغناطیسی شده و برهم‌کنش آن با میدان استاتور، روتور را مجبور به چرخش می‌کند. این نیروی چرخشی از طریق شفت به تجهیزاتی مانند پمپ‌ها، گیربکس‌ها و فن‌ها منتقل می‌شود .
• در ژنراتورها: روتور نقش تولیدکننده میدان مغناطیسی متحرک را بازی می‌کند. با چرخش روتور (توسط یک نیروی خارجی مثل توربین)، میدان مغناطیسی خطوط شار را در سیم‌پیچ‌های استاتور قطع کرده و ولتاژ الکتریکی تولید می‌کند.

اجزای تشکیل‌دهنده روتور

ساختمان روتور برای تحمل تنش‌های مکانیکی و حرارتی طراحی شده است. اجزای اصلی آن عبارتند از:

• هسته روتور : معمولاً از ورقه‌های نازک فولادی (لایه لایه) ساخته می‌شود تا تلفات جریان گردابی و حرارت کاهش یابد.
• شفت یا محور : قطعه‌ای فولادی که در مرکز قرار دارد و نیروی مکانیکی را به بیرون از موتور منتقل می‌کند.
• سیم‌پیچ یا میله‌های هادی : در روتورهای قفس سنجابی از میله‌های مس یا آلومینیوم و در نوع سیم‌پیچی از کلاف‌های مس استفاده می‌شود.
• فن خنک‌کننده : در انتهای روتور نصب می‌شود تا با گردش هوا، گرمای ناشی از کارکرد موتور را دفع کند.
• حلقه‌های لغزشی : در روتورهای سیم‌پیچی شده برای اتصال الکتریکی به مدار خارجی استفاده می‌شوند.

استعلام قیمت پمپ هیدرولیک دنده ای

انواع روتور بر اساس گشتاور

روتور قفس سنجابی

روتور قفس سنجابی ساختاری متشکل از صفحات فلزی (فولادی) است که به عنوان یک هسته عمل می‌کنند. اما به جای سیم پیچ مسی، میله‌هایی در آن جا تعبیه شده است که با یکدیگر تماس ندارند. در این مورد، میله‌ها عمود بر صفحات نیستند، بلکه در یک زاویه هدایت می شوند. این کار برای کاهش ضربان های میدان مغناطیسی و گشتاور انجام می شود. به این ترتیب، پیچ‌های اتصال کوتاه به دست می‌آیند.

در میان تمام مزایای موتورهای قفس سنجابی، می‌توان موارد زیر را تشخیص داد:

• سرعت تقریباً یکسان با بارهای مختلف
• سادگی و راحتی اتوماسیون راه اندازی
• نرخ بهره وری بالا
• سادگی سازنده

روتور با قطب برجسته

این نوع روتر، دارای یک آهنربای قدرتمند با قطب‌های تشکیل شده از لایه‌های فولاد است. قطب‌ها توسط آهن‌رباهای دائمی مغناطیسی فعال می‌شوند و از هسته اصلی آهنربا خارج شده‌اند. آرمیچر به وسیله سیم‌پیچی سه‌فاز به سه رینگ لغزنده وصل است و جاروبک‌هایی روی این رینگ‌ها قرار دارند که آرمیچر را در حرکت نگه می‌دارند. سیم‌پیچی روی روتور، میدان مغناطیسی تولید می‌کند. همزمان، سیم‌پیچی آرمیچر که روی استاتور قرار دارد، تحت ولتاژ قرار می‌گیرد. جریان مستقیم (DC) از یک محرک خارجی یا پل دیود نصب شده روی شفت روتور، میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند و به سیم‌پیچ‌های پیچیده شده دور میدان، انرژی می‌دهد. این انرژی به صورت جریان متناوب (AC) به آرمیچر منتقل می‌شود. این ساختار موجب ایجاد میدان مغناطیسی در روتور و آرمیچر می‌شود و در نتیجه، گشتاور مورد نیاز برای چرخش موتور ایجاد می شود.

روتور استوانه ای

روتور استوانه ای، محور فولادی توپری دارد که در ادامه طول خارجی استوانه آن شیار هایی دارد که برای نگه داشتن سیم پیچ میدان روتور اقدام می کند. سیم پیچ های میدان روتور را تسمه های مسی لایه ای که درون شیار هستند را تشکیل می دهند و باله هایی نقش نگهداری آنها را دارند. این نوع روتور شیار های خود را از انتها به وسیله رینگ های لغزشی نگه میدارد و علاوه بر آن در تماس با سیم پیچ ها عایق می شوند. در این رینگ های لغزشی، جاروبک با متصل شدن به یک منبع جریان مستقیم (DC) خارجی اتصال الکتریکی را تولید می کند. همچنین جریان الکتریکی (DC) را با کمک از یک، یک سوساز که روی شافت ماشین تکمیل شده است و بدون احتیاج به جاروبک، می توان اقدام به تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم کرد.

روتور سیم پیچی

در این نوع موتور الکتریکی، روتور فاقد سیم‌پیچی مستقیم است. به جای آن، سیم‌پیچ‌ها در انتهای خود به رینگ‌های لغزنده متصل هستند. این رینگ‌های لغزنده به وسیله جاروبک‌هایی به بیرون از موتور هدایت می‌شوند. این ویژگی امکان تغییر مقاومت روتور را فراهم میکند. با قرار دادن بانک‌های مقاومتی در مسیر این سیم‌پیچ‌ها، می‌توان مقاومت روتور را تغییر داد و در نتیجه، جریان کشی موتور را طبق نیاز تغییر داد. این قابلیت تنظیم مقاومت روتور، امکان کنترل بهتر و دقیق‌تر موتور را ایجاد می‌کند و به افزایش کارایی و بهره‌وری آن کمک زیادی می‌نماید.

نوع روتور	ویژگی‌های کلیدی	سرعت و کاربرد	مزایا و معایب
روتور قفس سنجابی	ساختار ساده شامل میله‌های هادی، بدون نیاز به جاروبک.	پرکاربردترین نوع (90% موتورها). مناسب برای سرعت ثابت و پمپ‌های هیدرولیک .	مزایا: استحکام بالا، هزینه کم، نگهداری آسان.معایب: جریان راه‌اندازی بالا، کنترل سرعت دشوار.
روتور سیم‌پیچی/کلافی	دارای سیم‌پیچ سه فاز و حلقه‌های لغزشی برای اتصال مقاومت خارجی.	مناسب برای بارهای سنگین اولیه مانند جرثقیل‌ها، آسانسورها و آسیاب‌ها.	مزایا: گشتاور راه‌اندازی بالا، امکان کنترل سرعت.معایب: نیاز به نگهداری بیشتر (جاروبک‌ها) .
روتور قطب برجسته	قطر زیاد و طول کم، دارای قطب‌های بیرون زده.	سرعت‌های پایین (زیر 1500 دور بر دقیقه). استفاده در نیروگاه‌های برق‌آبی .	مزایا: عملکرد خوب در دور پایین.معایب: صدای زیاد و اصطکاک هوا در دور بالا.
روتور استوانه‌ای	قطر کم و طول زیاد، سطح صاف و یکنواخت.	سرعت‌های بالا (1500 تا 3000 دور). استفاده در توربین‌های بخار و گازی .	مزایا: تعادل مکانیکی عالی در سرعت بالا، استحکام زیاد.معایب: ساخت پیچیده‌تر.

برای دریافت مشاوره رایگان و اطلاع از قیمت روز قطعات و محصولات هیدرولیکی، با فروشگاه صنعت هیدرولیک تماس حاصل فرمایید. 021-66683260

ویژگی انواع روتور

حال که با انواع روتور آشنا شدید در این بخش به بررسی ویژگی هر یک از این قطعات می‌پردازیم:

ویژگی روتور قفس سنجابی

1. سرعت چرخش این روتور کمتر از سرعت چرخش میدان مغناطیسی استاتور یا سرعت سنکرون است.
2. لغزش روتور، دلیلی است برای ایجاد جریان های القایی لازم برای گشتاور موتور
3. وقتی که سرعت روتور افزایش پیدا می کند، لغزش های آن نیز کم می شود.
4. افزایش لغزش روتور، باعث گشتاور بالاتر و لازم برای تامین افزایش بار موتور می شود.

ویژگی روتور با قطب برجسته

1. در شروع کار این نوع روتور، بدون تحریک شدن در سرعت های زیر 1500 دور در دقیقه ، 40% گشتاور کار میکند.
2. قطر این روتور بزرگ و طول محور آن کوتاه است.
3. استحکتم مکانیکی آن کم است

ویژگی روتور استوانه ای

1. سرعت کار در روتور استوانه ای 1500 تا 3000 دور در دقیقه است.
2. استحکام مکانیکی آن قوی است.
3. فاصله هوایی یک نواخت دارد.
4. قطر آن کوچک و طول محور بزرگ دارد و در مقایسه با روتور با قطب برجسته نیازمند تورک بالاتر است.

ویژگی روتور سیم پیچی

1. سرعت کار روتور سیم پیچی ثابت است
2. نیازمند جریان راه اندازی پایین تر است.
3. با افزایش مقاومت خارجی به مدار روتور، گشتاور راه اندازی افزایش می یابد.
4. در صورت کاهش مقاومت خارجی، کارکرد و سرعت موتور بهتر می شود در نتیجه سرعت و گشتاور موتور، دلیلی است تا بهتر کنترل شود.

روتور فاز

تفاوت اصلی بین موتور با روتور فاز و موتور با روتور اتصال کوتاه، وجود سیم‌پیچی سه‌فاز در روتور است. در موتور با روتور فاز، این سیم‌پیچی در شیارهای هسته قرار گرفته و به جای لاملا، به یک کلکتور مخصوص با سه حلقه متصل می‌شود. این ویژگی موجب می‌شود که موتورهای با روتور فاز، پیچیدگی طراحی و ساخت بیشتری داشته باشند. با این حال، این موتورها دارای جریان راه‌اندازی کمتری نسبت به موتورهای با روتور قفس سنجابی هستند. همچنین، امکان تنظیم و کنترل بهتر موتور با روتور فاز وجود دارد.

موتورهای آسنکرون با روتور فاز، بر خلاف موتورهای آسنکرون با روتور قفس سنجابی، دارای یک سیم پیچ کامل سه فاز روی روتور هستند. همان طور که یک سیم پیچ سه فاز روی استاتور گذاشته می‌شود، یک سیم پیچ سه فاز نیز در شیارهای روتور فاز گذاشته می‌شود. سیم‌های سیم پیچ روتور فاز به حلقه‌های لغزشی که روی شفت نصب شده و از یکدیگر و از شفت جدا شده‌اند وصل می‌شوند. سیم پیچ روتور فاز از سه قسمت تشکیل شده است. هر کدام برای فاز خود که اغلب طبق طرح “ستاره” متصل می‌شوند. یک رئوستات تنظیم کننده از طریق حلقه‌های لغزنده و برس‌ها به سیم پیچ روتور متصل می‌شود. علیرغم پیچیدگی طراحی، موتورهای القایی حلقه لغزشی از نظر گشتاور شفت نسبت به موتورهای القایی قفس سنجابی که به مبدل فرکانس صنعتی نیاز دارند، کنترل بهتری دارند.

سیم پیچی استاتور موتور القایی با روتور فاز به همان روشی که در استاتورهای موتورهای ناهمزمان با روتور قفس سنجابی انجام می‌شود و به روشی مشابه بسته به تعداد سیم پیچ‌ها (سه سیم پیچ) ایجاد می‌کند. سیم پیچ‌های استاتور به میزان 120، 60، 40 و غیره بین خود جابه‌جا می‌شوند. در این حالت روی روتور فاز همان تعداد قطب روی استاتور ساخته می‌شود.  با تنظیم جریان در سیم پیچ‌های روتور، گشتاور عملیاتی موتور و میزان لغزش تنظیم می‌شود.

سرعت روتور چیست؟

سرعت روتور معیاری است که نشان‌دهنده‌ی سرعت چرخش روتور موتور نسبت به فرکانس منبع تغذیه است. این سرعت از طریق درصد لغزش و فرکانس منبع تغذیه در یک سیستم موتور القایی تعیین می‌شود. درصد لغزش تفاوت میان سرعت روتور و سرعت سنکرون (سرعت ایده‌آل) را نشان می‌دهد. این ویژگی در سیستم‌های موتوری تأثیر زیادی بر عملکرد و بازدهی دستگاه‌های الکتریکی و مکانیکی دارد. در نتیجه، تنظیم و نظارت بر سرعت روتور از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

خرید هیدروموتور دنده پیستونی

علت خرابی روتور

روتور قسمت دوار موتور الکتریکی است که داخل قسمت ثابت آن قرار دارد و یک ماشین الکتریکی یک دستگاه الکتریکی پیچیده در نظر گرفته می‌شود که از قطعاتی مانند شفت، مدار مغناطیسی و سیم پیچ تشکیل شده است. عملکرد موتور به طور کلی به وضعیت قطعات آن بستگی دارد. برای جلوگیری از تعمیرات پرهزینه توصیه نمی‌شود که تعمیر و نگهداری روتور را برای مدت نامحدود به تعویق بیندازید.  مانند بسیاری از دستگاه‌ها، روتور ممکن است از کار بیفتد.

دلایلی که باعث خرابی روتور می‌شود، می‌تواند مکانیکی و الکتریکی یا در نتیجه سایش و پارگی طبیعی باشد.

• خطاهای الکتریکی
• شکست های داخلی در سیم پیچ روتور
• اتصال کوتاه سیم پیچ که باعث گرم شدن و از کار افتادن موتور الکتریکی می‌شود

علائم خرابی روتور

اصلی ترین نشانه خرابی این قطعه، کند چرخیدن روتور است. موتوری که به خوبی کار می‌کند را می‌توان با صدای ثابتی که مشخصه اکثر ماشین‌های AC است شناسایی کرد. افزایش صدا، که شبیه زمزمه است، نشان‌دهنده خرابی موتور است. خرابی با گرم شدن کیس همراه است که در نتیجه عایق از بین می‌رود. اگر متوجه شدید که موتور ناپایدار است، صدا می‌دهد، گرم می‌شود، بوی سوختگی می‌دهد، سرعت به هم می‌خورد، باید دستگاه را از برق خاموش کنید و با متخصصان تماس بگیرید تا مشکل را تشخیص دهند.

تعمیر روتور

تعمیر روتورها می‌تواند توسط سازمان‌های تخصصی انجام شود که شامل کارکنان حرفه‌ای می‌شود که پایگاه داده مناسب ابزار اندازه‌گیری را دارند. به عنوان یک قاعده، تعمیر در بیش‌تر موارد با بازرسی و تشخیص خرابی شروع می‌شود. در نتیجه، محدوده کار تخمین زده می‌شود و تصمیم برای تعمیر یا تعویض روتور گرفته می‌شود. اگر تمام قطعات یدکی موجود باشد، زمان تعمیر تنها به میزان پیچیدگی خرابی بستگی دارد. پس از تعمیر، تمامی پارامترهای مکانیکی و الکتریکی روتور بررسی و تست می‌شود. برای جلوگیری از خرابی‌های احتمالی در روتورها، تعمیر و نگهداری پیشگیرانه باید انجام شود. بیش‌تر مشکلات به دلیل نگهداری ضعیف و کارکرد با بار زیاد موتور است.

خرید پمپ هیدرولیک دنده ای

قیمت روتور

ماشین‌های الکتریکی، متشکل از یک استاتور و یک روتور، مدت‌ها پیش اختراع شدند، اما آن‌ها بودند که در مهندسی برق پیشرفت کردند.  هر وسیله خانگی، ابزار برقی و تجهیزات مختلف یک موتور الکتریکی در طراحی خود دارد. ژنراتورها در اتومبیل‌ها و دستگاه‌های بنزینی یا دیزلی خودران استفاده می‌شوند. هزینه تجهیزات بستگی به اندازه و قدرت دارد. اگر استاتور یا روتور از کار بیفتد، دیگر نیازی به خرید یک ماشین الکتریکی جدید ندارید. با استفاده از قطعات یدکی اصلی که قیمت و مشخصات آن مشخص است، می‌توانید عملکرد هر نوع تجهیزات را بازیابی کنید.

نکات پایانی

دستگاه و اصل کار یک موتور القایی با روتور فاز و با روتور قفس سنجابی به طور کلی مشابه است، تفاوت‌های اصلی در طراحی روتور، نمودار اتصال و اصل راه‌اندازی نهفته است. عناصر اصلی یک ماشین القایی استاتور و روتور هستند. استاتور یک عنصر ثابت یک ماشین الکتریکی است که از یک هسته با یک سیم پیچ تشکیل شده است.

از آن جایی که شار مغناطیسی در یک موتور ناهمزمان متغیر است، هسته استاتور به صورت چند لایه ساخته می‌شود، یعنی از مجموعه‌ای از صفحات نازک تشکیل شده است که توسط مقیاس از یکدیگر جدا شده و لاک زده می‌شوند. این برای کاهش جریان‌های گردابی و تلفات ضروری است. موتور القایی با روتور فاز دارای خواص راه‌اندازی و تنظیم بهتر است، اما جرم، ابعاد و هزینه بیش‌تری نسبت به موتور با روتور قفس سنجابی دارد. به دلیل گنجاندن مقاومت‌ها در مدار روتور، بازده موتور در حالتی که روتور با سرعت کم می‌چرخد ​​کاهش می‌یابد. برای به دست آوردن راندمان بیش‌تر، از موتورهایی با مبدل فرکانس استفاده می‌شود.