Razlika između izmjena na stranici "Rotor (elektrotehnika)"

Dodano 13.889 bajtova ,  prije 4 godine
Članak je proširen i potkrijepljen obradom sadržaja sa en wiki i dr.
m (Ispravak parametra)
(Članak je proširen i potkrijepljen obradom sadržaja sa en wiki i dr.)
{{Nedostaju izvori}}
{{Drugo_značenje|Rotor (čvor)}}
[[Datoteka:Ankerde.jpg|desno|mini| Rotor jednog elektro motoraelektromotora]]
'''Rotor''' je naziv pokretnog dijela elektromotora. Zavisno od vrste motora, na rotoru se najčešće nalaze navoji koji [[Električna energija|električnu energiju]] preuzimaju preko komutatora ([[kolektor]]a).Sam kolektor je napravljen od međusobno izloiranih [[lamela]] na koje dolaze četkice. Postoje i druge vrste rotora na kojima nema kolektora, a ti rotori se obično nalaze u većim [[elektromotor]]ima naizmjenične struje, čija je snaga po pravilu preko 1 kw (iz razloga cijene).
 
'''Rotor''' je naziv pokretnog dijela [[Elektromotor|elektromotora]] ili [[Električni generator|generatora]] [[Električna struja|električne struje]]. Zavisno od vrste [[Električna mašina|električne mašine]], na rotoru se najčešće nalaze namotaji koji [[Električna energija|električnu energiju]] preuzimaju preko komutatora ([[kolektor]]a). Sam kolektor je napravljen od međusobno izoliranih [[lamela]] na koje dolaze četkice. Postoje i druge vrste rotora na kojima nema kolektora, a ti rotori se obično nalaze u većim [[elektromotor]]ima [[Naizmjenična struja|naizmjenične struje]], čija je snaga veća od 1 kW.
 
Rotaciono kretanje kod rotora nastaje usljed interakcije između namotaja i [[Magnetno polje|magnetnog polja]] koja proizvodi [[Moment sile|obrtni momenat]] na osovini rotora.<ref name="alternator">{{cite web | url = http://alternatorparts.com/understanding-alternators.html| title = Understanding Alternators. What Is an Alternator and How Does It Work.| last = By AlternatorParts.com| first = | date = | website = alternatorparts.com| publisher = | accessdate = 21. 6. 2016| language = en}}</ref>
 
== Razvoj ==
 
Prvu rotacionu mašinu koja je radila na principu obrtnog magnetnog polja a sastojala se od elektromagneta i komutatora kreirao je [[Mađari|mađarski]] naučnik [[Istvan Jedlik]] 1826-27. godine.<ref name="KIT">{{cite web | url = http://www.eti.kit.edu/english/1376.php| title = The Invention of the Electric Motor 1800-1854| last = Prof. dr. ing. Doppelbauer Martin| first = | date = | website = Karlsruhe Institute of Technology | publisher = | accessdate = 21. 6. 2016| language = en}}</ref> Nakon njega, pionirski doprinos u oblasti [[Elektricitet|elektriciteta]] dali su i drugi: [[Francuzi|Francuz]] [[Hippolyte Pixii]] napravio je generator naizmjenične struje 1832. godine;<ref>{{cite web|title=Pixii Machine|url=https://nationalmaglab.org/education/magnet-academy/watch-play/interactive/pixii-machine|website=National Mag Lab/Magnet Academy|accessdate=21. 6. 2016}}</ref><ref name="KIT"/> iste godine je [[Britanci|Britanac]] [[William Ritchie]] konstruirao elektromagnetni generator sa četiri namotaja na rotoru, komutatorom i četkicama.<ref name="KIT"/> Ubrzo su uslijedila i konstrukcijska rješenja koja su imala i praktičnu primjenu: naturalizovani [[Rusi|Rus]] [[Prusi|pruskog porijekla]] [[Moritz Hermann Jacobi]], 1834. godine sagradio je elektromotor koji je mogao dizati teret težak oko 5 kg brzinom od oko 30 centimetara u sekundi zahvaljujući svojoj snazi od 15 W,<ref name="KIT"/> a 1835. godine [[Francis Watkins]], još jedan Britanac, opisao je električnu "igračku" koju je napravio - smatra se da je on bio prvi koji je shvatio sličnosti između elektromotora i električnog generatora.<ref>{{cite web|last1=Francis Watkins|title=On Electro-magnetic Motive Machines|url=https://www.princeton.edu/ssp/joseph-henry-project/electric-motor/watkins_1838_philosophical_magazine.pdf|website=Princeton Univarsity|accessdate=21. 6. 2016}}</ref><ref name="KIT"/>
 
== Vrste rotora ==
 
Indukcioni (asinhroni) [[Elektromotor|elektromotori]], [[Električni generator|generatori]] i [[Alternator|alternatori]] (sinhroni), u osnovi, sastoje se od dva elementa: [[Stator|statora]] i rotora. Postoje dva konstrukcijska rješenja za rotore kod indukcionih motora: asinhrone mašine sa kaveznim (kratkospojenim rotorom) i asinhrone mašine sa namotanim rotorom (sa kliznim prstenovima). Sinhrone mašine, kao što su generatori i alternatori, imaju dva glavna konstrukcijska rešenja rotora: cilindrični rotor (sa neistaknutim polovima) i rotor sa istaknutim polovima.
 
=== Kavezni rotor ===
 
[[Datoteka:AM Klietka stoc.jpg|mini|Kavezni rotor sa šipkama vodiča koje imaju otklon od uzdužne ose]]
 
Kavezni rotor sastoji se od feromagnetne jezgre igrađene od laminiranog [[Čelik|čelika]] koji su sa spoljašnje strane (po obodu rotora) ožljebljeni. U žljebovima, ravnomjerno raspoređenim, nalaze se namotaji od [[Bakar|bakra]] ili [[Aluminij|aluminija]]. Tako izveden namotaj rotora podjeća na kavez. Kod motora manjih i srednjih snaga rotor izliven od aluminijuma i kratko spojen, a kod motora većih snaga rotor se izrađuje od neizolovanih bakrenih štapnih provodnika, koji su na bočnim stranama kratko spojeni prstenovima.<ref name="Ind">{{cite web | url = http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00887a.pdf| title = AC Induction Fundamentals| last = Rakesh Parekh| first = | date = | website = Microchip| publisher = | accessdate = 21. 6. 2016| language = en}}</ref> Segmenti jezgra i namotaji rotora nisu paraleleni sa osovinom: lagano su "uvrnuti" da bi se smanjio magnetni "šum" - kovitlanje magnetnog polja koje bi uticalo na efikasnost motora i da bi se spriječilo blokiranje vrtnje.<ref name="Ind"/> Osovina rotora leži u kugličnim ležajevima učvršćenim u kućištu motora. Jedan kraj osovine (ili oba) izlazi van kućišta i na njega se montira vratilo, odnosno, određeno opterećenje (lopatice ventilatora, transportna traka, vučno uže, alati za bušenje, rezanje i sl.) Prema potrebi, na osovinu se mogu montirati i različiti sklopovi radi praćenja i kontrole radnih parametara (npr. brojač/senzor broja okretaja).
 
=== Rotor sa namotajima ===
 
[[Datoteka:Rotor eisenlos vorne.jpeg|mini|Rotor motora sa namotajima]]
 
[[Datoteka:Hoover dam rotor.jpg|mini|Rotor generatora]]
 
[[Datoteka:Screenshot-2014-01-15 13.20.58.png|mini|Skica prikazuje provodnik u magnetnom polju sa smjerom sila i struje]]
 
Rotor sa namotajima sastoji se od cilindričnog jezgra izrađenog od laminiranog čelika sa utorima u kojima se polažu trofazni namotaji ravnomjerno raspoređeni na razmaku od po 120 [[Elektrotehnika|elektrotehničkih]] stepeni i spojenih u konfiguraciju "zvijezda" ili "Y".<ref>{{cite web | url = http://www.industrial-electronics.com/elecy4_17.html| title = Three-Phase Wound-Rotor Induction Motor| last = | first = | date = | website = Industrical-Electronics| publisher = | accessdate = 21. 6. 2016| language = }}</ref> Tri kraja namotaja spojena su u neutralnu tačku, a preostala tri kraja se spajaju se odvojeno na tri klizna prstena. Prstenovi su međusobno i od osovine/vratila električno [[Izolacija|izolovani]].<ref>{{cite web | url = http://www.keep.ftn.uns.ac.rs/predmeti/masinski_4g_PrimenaPLC_u_meh/PPuM%20-%20ppt%20pogoni%20-%20asinhrone.pdf| title = Asinhrone mašine| last = | first = | date = | website = FTNUNS| publisher = | accessdate = 21. 6. 2016| language = sr}}</ref> Preko kliznih prstenova klize četkice koje su u vezi sa trofaznim rotorskim [[Otpornik|otpornikom]] koji se često naziva i otpornik za puštanje u rad. Rotorski otpornik je potreban samo za puštanje u rad, nakon pokretanja, četkice se podižu a namotaj rotora se kratko spaja preko odgovarajućeg uređaja.<ref>{{cite web | url = http://turbolab.tamu.edu/proc/pumpproc/P20/11.pdf| title = The Fundamentals Of AC Electric Induction Motor Design And Application| last = Thornton i Arminton| first = | date = | website = Turbolab| publisher = | accessdate = 21. 6. 2016| language = en}}</ref>
 
=== Rotor sa istaknutim polovima ===
 
Rotor je veliki [[magnet]] čiji su polovi izrađeni od laminiranog [[Čelik|čelika]] koji "štrče" iz jezgra rotora.<ref name="Sin">{{cite web | url = http://www.ece.msstate.edu/~donohoe/ece3614synchronous_machines.pdf| title = Synchronous Machines| last = Donohoe| first = | date = | website = MSSTATE| publisher = | accessdate = 21. 6. 2016| language = en}}</ref> Polovi magneta-rotora mogu biti stalni magnet ili elektormagnet napajan [[Istosmjerna struja|istosmjernom strujom]].<ref name="Prince">{{cite web | url = http://www.science.smith.edu/~jcardell/Courses/EGR325/Readings/SynchGenWiley.pdf| title = Principles Of Operation Of Synchronous Machine| last = Cardell| first = | date = | website = Clark Science Center| publisher = | accessdate = 21. 6. 2016| language = en}}</ref> Armatura [[Stator|statora]] sa trofaznim namotajima je povezana sa tri klizna prstena preko kojih klize četkice.<ref name="Prince" /> Namotaji elektromagneta se nalaze na rotoru i proizvode elektromagnetno polje a armaturni namotaji su na [[stator]]u na koji je narinut [[električni napon]]. Istosmjerna struja, dovedena iz vanjskog izvora ili preko sklopa [[Dioda|dioda]] služi za stvaranje magnetnog polja u namotajima rotora a naizmjenična struja istovremeno napaja namotaje armature na [[stator]]u.<ref name="Sin" /><ref name="Prince" />
 
=== Cilindrični rotor ===
 
Rotor ima oblik cilindra, izrađen je od masivnog [[Čelik|čelika]] sa utorima koji se protežu obodom cilindra u kojima se nalaze učvršćeni namotaji rotora izrađeni od lakiranih (izolacioni lak) [[bakar]]nih vodiča.<ref>{{cite web | url = http://www.asope.org/pdfs/AC_Electrical_Generators_ASOPE.pdf| title = Basic AC Electrical Generators| last = | first = | date = | website = American SOciety of Power Engineers| publisher = | accessdate = 21. 6. 2016| language = en}}</ref> Namotaji su izolirani od utora a glave namota mehanički su učvršćene rotorskim kapama izrađenim od posebnog čelika jer moraju izdržati velika mehanička naprezanja.<ref>{{cite web | url = http://ss-tehnicka-kt.skole.hr/upload/ss-tehnicka-kt/multistatic/58/sinkroni%20konstrukcija.pdf| title = Izvedbe sinkronih strojeva| last = | first = | date = | website = Tehnička škola Kutina| publisher = | accessdate = 21. 6. 2016| language = hr}}</ref> Vanjski izvor istosmjerne struje doveden je na koncentrično postavljene prstenove preko četkica.<ref name="Sin" />
 
== Princip rada ==
 
[[Datoteka:Electric motor.gif|mini|Električni motor: smjer okretanja rotora može se mijenjati promjenom smjera struje]]
 
Kod trofazne indukcione mašine, [[naizmjenična struja]] koja se dovodi na namotaje [[Stator|statora]], stvara rotirajući [[magnetni tok]]<ref name="Ibro">{{cite web | url = http://www.uotechnology.edu.iq/dep-eee/lectures/3rd/Electrical/Machines%202/IV_I.Machines.pdf| title = Three-Phase Induction Machines| last = Dr. Suad Ibrahim Shahl | first = | date = | website = | publisher = | accessdate = 21. 6. 2016| language = en}}</ref> Magnetni tok stvara [[magnetno polje]] u zazoru između statora i rotora i inducira napon koji "tjera" električnu struju kroz šipke rotora. Električno kolo rotora je kratkospojeno a struja teče kroz vodiče u rotoru. Djelovanje rotirajućeg magnetnog fluksa i električne struje stvara silu koja proizvodi moment koji pokreće motor.<ref name="Ibro" />
 
Rotor alternatora napravljen je od namotaja žice oko željeznog jezgra.<ref name="EB">{{cite web | url = http://www.britannica.com/EBchecked/topic/182667/electric-motor| title = Electric Motor| last = Gordon Slemon| first = | date = | website = Encyclopædia Britannica| publisher = | accessdate = 21. 6. 2016.| language = en}}</ref> Magnetna komponenta rotora sastoji se od čeličnih segmenata koji su oblikom prilagođeni za smještaj namotaja vodiča. Prolazak električne struje (struje polja) kroz namotaje u jezgru se stvara magnetno polje.<ref name="alternator" /> Jačina struje polja kontrolira jačinu magnetnog polja. [[Istosmjerna struja]] koja usmjerava struju polja u jednom smjeru dovodi se na namotaje preko četkica i kliznih prstenova. Kao i svi [[Magnet|magneti]], i magnetno polje u električnim mašinama ima sjeverni i južni pol. Smjer obrtanja rotora može se kontrolirati odgvorajućim konstrukcijskim rješenjima.<ref name="alternator" /><ref name="EB" />
 
== Karakteristike rotora ==
*Kavezni rotor
 
:Ovaj rotor se okreće sporije od [[Magnetno polje|magnetnog polja]] [[Stator|statora]] ili sinhrone brzine.
:Klizanje rotora omogućava potrebnu [[Indukcija|indukciju]] [[Struja|struje]] u rotoru kako bi motor dobio [[moment sile]]; struja je proporcionalna klizanju.
:Kada brzina rotora raste, klizanje se smanjuje.
:S povećanjem klizanja povećava se i struja motora, što dalje povećava i struju u rotoru. Rezultat je jači moment sile, potreban kod većeg opterećenja.
 
*Rotor sa namotajima
 
:Ovaj rotor radi na konstantnoj brzini a zahtijeva slabiju struju pokretanja.
:Vanjski otpor se dodaje [[Električni krug|električnom kolu]] rotora čime se povećava početni moment sile.
:Efikasnost rada motora se povećava sa smanjenjem vanjskog otpora po ubrzanju motora.
:Veći moment sile i bolja kontrola brzine.
 
*Rotor sa istaknutim polovima
 
:Ovaj rotor radi na brzinama manjim od 1500 obrtaja u minuti i sa 40% nazivnog momenta sile bez pobude.
:Ima veliki [[prečnik]] i kratku osovinsku [[Dužina|dužinu]].
:Zazor između statora i rotora nije ujednačen.
:Ima malu mehaničku snagu.
 
*Cilindrični rotor
 
:Rotor se okreće brzinom od 1500 do 3000 obrtaja u minuti.
:Ima veliku mehaničku snagu.
:Zazor između rotora i [[Stator|statora]] je ujednačen.
:Ima mali prečnik a veliku osovinsku dužinu, zahtijeva veći [[moment sile]] nego rotor sa istaknutim polovima.
 
== Parametri rotora ==
 
=== Napon šipke rotora ===
 
Rotirajuće [[magnetno polje]] inducira [[napon]] u šipkama rotora kada prolazi kroz njih. Ova formula odnosi se na inducirani napon u šipkama rotora.<ref name="Ibro" />
:<math> E=BL(V_{sin}-V_m) </math>
gdje je:
:<math>E</math>= inducirani napon
:<math>B</math>= magnetno polje
:<math>L</math>= dužina vodiča
:<math>V_{sin}</math>= sinhrona brzina
:<math>V_m</math>= brzina vodiča
 
=== Moment sile u rotoru ===
 
Moment sile (obrtni) proizvodi sila koja nastaje kao rezultat interakcije magnetnog polja i električne struje a izražava se kao:<ref name="Ibro" />
 
:<math>F=(BxI)L </math>
:<math>T=Fxr </math>
gdje je:
:<math>F</math>=sila
:<math>T</math>=moment sile
:<math>r</math>=prečnik prstenova rotora
:<math>I</math>=šipka rotora
 
=== Klizanje kod indukcionog motora ===
 
Magnetno polje statora rotira se sinhronom brzinom, <math>n_s </math>
 
:<math> n_s=\frac{120f}{p} </math>
gdje je:
:<math>f</math>= [[frekvencija]]
:<math>p</math>= broj polova
 
Ako je <math> n_m </math>= brzina rotora, klizanje se za indukcioni motor prikazuje kao:<ref name="Ibro" />
:<math> s=\frac{n_s - n_m}{n_s} \times 100% </math>
 
Mehanička brzina rotora, u smislu klizanja i sinhrone brzine:<ref name="Ibro" />
 
:<math> n_m = (1-s)n_s </math>
:<math> \omega_m=(1-s)\omega_s </math>
 
Relativna brzina klizanja:
 
:<math> n_{klizanje}=n_s-n_m </math>
 
=== Frekvencija induciranog napona i struje ===
 
:<math> f_r= sf_e </math>
 
==Reference==
{{Reflist|2}}
 
== Također pogledajte ==
* [[Stator]]
 
{{stub-tehn}}
[[Kategorija:Električne mašine]]
[[Kategorija:Tehnika]]