สเตเตอร์และโรเตอร์ในมอเตอร์เหนี่ยวนำคืออะไร

สเตเตอร์คือส่วนที่อยู่กับที่ (คงที่) ของมอเตอร์เหนี่ยวนำ ซึ่งติดตั้งอยู่บนโครงของมอเตอร์ หน้าที่หลักของมันคือการสร้างสนามแม่เหล็กหมุน (RMF) เมื่อมีการเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ AC สนามแม่เหล็กที่กำลังหมุนนี้เป็นแรงผลักดันที่กระตุ้นให้เกิดการเคลื่อนที่ในโรเตอร์

1.โครงสร้างของสเตเตอร์

สเตเตอร์ประกอบด้วยสามส่วนหลัก:

•แกนสเตเตอร์: ทำจากแผ่นเหล็กซิลิกอนเคลือบบาง (หนา 0.35-0.5 มม.) วางซ้อนกัน การเคลือบเสร็จสิ้นเพื่อลดการสูญเสียกระแสเอ็ดดี้-กระแสที่เกิดขึ้นในแกนกลางเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็ก ซึ่งจะสร้างความร้อนและพลังงานสิ้นเปลือง แกนกลางมีช่องบนพื้นผิวด้านในเพื่อยึดขดลวดสเตเตอร์

•ขดลวดสเตเตอร์: ขดลวดทองแดงหรืออลูมิเนียมพันเข้าไปในช่องของแกนสเตเตอร์ ในมอเตอร์เหนี่ยวนำส่วนใหญ่ สเตเตอร์เป็นแบบขดลวดสาม-เฟส (เชื่อมต่อในรูปแบบดาวหรือเดลต้า) ซึ่งจ่ายไฟ AC สาม-เฟส การจัดเรียงขดลวดเหล่านี้ได้รับการออกแบบเพื่อให้เมื่อไฟฟ้ากระแสสลับไหลผ่านขดลวดเหล่านี้จะเกิดสนามแม่เหล็กที่หมุนด้วยความเร็วคงที่ (ความเร็วซิงโครนัส)

•โครงสเตเตอร์: โครงสร้างภายนอกที่แข็งแกร่ง (มักทำจากเหล็กหล่อหรืออะลูมิเนียม) ที่รองรับแกนสเตเตอร์และปกป้องส่วนประกอบภายใน นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นแผงระบายความร้อนเพื่อกระจายความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงาน

2.หน้าที่ของสเตเตอร์

เมื่อจ่ายไฟ AC สามเฟส-ให้กับขดลวดสเตเตอร์ แต่ละเฟสจะสร้างสนามแม่เหล็กที่แปรผันตามไซน์ซอยด์ตามเวลา การรวมกันของสนามแม่เหล็กสามเฟสนี้ส่งผลให้เกิดสนามแม่เหล็กหมุนเดี่ยว (RMF) ที่หมุนรอบแกนของสเตเตอร์ด้วยความเร็วที่เรียกว่าความเร็วซิงโครนัส(นส). ความเร็วซิงโครนัสขึ้นอยู่กับความถี่ของแหล่งจ่ายไฟ AC (f) และจำนวนคู่ขั้ว (P) ในสเตเตอร์ ซึ่งกำหนดโดยสูตร: Ns=(120f)/P สนามแม่เหล็กที่กำลังหมุนนี้จะตัดผ่านตัวนำโรเตอร์ ทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) ในโรเตอร์-ซึ่งเป็นพื้นฐานของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าในมอเตอร์

โรเตอร์คือส่วนที่หมุนของมอเตอร์เหนี่ยวนำ ซึ่งติดตั้งอยู่บนเพลาที่ยื่นออกไปนอกโครงมอเตอร์ ตั้งอยู่ภายในสเตเตอร์ โดยมีช่องว่างอากาศเล็กๆ (โดยทั่วไปคือ 0.2-2 มม.) ระหว่างสเตเตอร์และแกนโรเตอร์ หน้าที่ของโรเตอร์คือการแปลงพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากสนามแม่เหล็กที่กำลังหมุนของสเตเตอร์ให้เป็นพลังงานกล ซึ่งขับเคลื่อนโหลด (เช่น ปั๊ม พัดลม สายพานลำเลียง)

ประเภทและโครงสร้างของโรเตอร์

โรเตอร์มีสองประเภทหลักที่ใช้ในมอเตอร์เหนี่ยวนำ ซึ่งแตกต่างกันในด้านโครงสร้างและการใช้งาน:

1.โรเตอร์กรงกระรอก

โรเตอร์ชนิดนี้เป็นประเภทที่พบบ่อยที่สุด ตั้งชื่อตามลักษณะที่คล้ายกับกรงกระรอก โครงสร้างประกอบด้วย:

•แกนโรเตอร์: คล้ายกับแกนสเตเตอร์ ทำจากแผ่นเหล็กซิลิกอนเคลือบพร้อมช่องบนพื้นผิวด้านนอก

•โรเตอร์บาร์: แท่งทองแดงหรืออะลูมิเนียมสอดเข้าไปในช่องของแกนโรเตอร์ แท่งเหล่านี้ถูกลัดวงจร-ที่ปลายทั้งสองข้างด้วยวงแหวนทองแดงหรืออะลูมิเนียมหนาสองตัว (เรียกว่าวงแหวนส่วนปลาย) ทำให้เกิดวงปิด

โรเตอร์กรงกระรอกนั้นเรียบง่าย ทนทาน ต้นทุนต่ำ- และต้องการการบำรุงรักษาเพียงเล็กน้อย ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมและครัวเรือนส่วนใหญ่ (เช่น พัดลม ปั๊ม คอมเพรสเซอร์)

2.โรเตอร์บาดแผล

โรเตอร์พันแผล (หรือเรียกว่าโรเตอร์แหวนสลิป) มีโครงสร้างที่ซับซ้อนกว่า ออกแบบมาสำหรับการใช้งานที่ต้องการความเร็วแปรผันหรือแรงบิดเริ่มต้นสูง (เช่น เครน ลิฟต์ เครื่องย่อย) โครงสร้างประกอบด้วย:

•แกนโรเตอร์: แผ่นเหล็กซิลิกอนเคลือบมีช่องสำหรับยึดขดลวดโรเตอร์

•ขดลวดโรเตอร์: ขดลวดสาม-เฟสคล้ายกับขดลวดสเตเตอร์ เชื่อมต่อกันในรูปแบบดาว ปลายทั้งสามของขดลวดเชื่อมต่อกับแหวนสลิปสามอันที่ติดตั้งอยู่บนเพลาโรเตอร์

•แหวนสลิปและแปรง: แหวนสลิปสัมผัสกับแปรงคาร์บอนที่อยู่กับที่ ซึ่งช่วยให้สามารถเชื่อมต่อตัวต้านทานภายนอกกับขดลวดโรเตอร์ได้ ช่วยให้สามารถควบคุมกระแสของโรเตอร์ได้ จึงสามารถปรับความเร็วของมอเตอร์และแรงบิดสตาร์ทได้

หน้าที่ของโรเตอร์

เมื่อสนามแม่เหล็กที่กำลังหมุนของสเตเตอร์ตัดผ่านตัวนำโรเตอร์ กฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์จะเหนี่ยวนำให้เกิด EMF ในโรเตอร์ เนื่องจากตัวนำโรเตอร์ก่อตัวเป็นวงปิด (ไม่ว่าจะผ่านทางวงแหวนปลายในโรเตอร์กรงกระรอกหรือตัวต้านทานภายนอกในโรเตอร์แบบพันแผล) EMF ที่ถูกเหนี่ยวนำนี้จะสร้างกระแสในโรเตอร์ (เรียกว่ากระแสของโรเตอร์) กระแสของโรเตอร์มีปฏิกิริยาโต้ตอบกับสนามแม่เหล็กที่กำลังหมุนของสเตเตอร์ ทำให้เกิดแรงเชิงกล (แรงลอเรนซ์) ที่ทำให้โรเตอร์หมุนไปในทิศทางเดียวกับสนามแม่เหล็กที่กำลังหมุน

ลักษณะสำคัญของมอเตอร์เหนี่ยวนำคือความเร็วของโรเตอร์ (N) จะน้อยกว่าความเร็วซิงโครนัส (Ns) ของสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์เสมอ-ความแตกต่างนี้เรียกว่าลื่น(s) กำหนดโดยสูตร: s=(Ns - N)/Ns × 100% การสลิปเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้การเหนี่ยวนำเกิดขึ้น (หากความเร็วของโรเตอร์เท่ากับความเร็วซิงโครนัส จะไม่เกิดการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กกับตัวนำของโรเตอร์ ดังนั้นจึงไม่มี EMF เกิดขึ้น) ค่าสลิปโดยทั่วไปสำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำอยู่ในช่วงตั้งแต่ 1% ถึง 5% ภายใต้โหลดเต็ม