روتور چیست؟ روتور (rotor) یک قطعه متحرک از یک سیستم الکترومغناطیسی در موتور الکتریکی (electric motor)، ژنراتور الکتریکی (electric generator) و یا آلترناتور (alternator) است. چرخش روتور به دلیل تعامل بین سیم‌پیچ‌ها و میدان‌های مغناطیسی است که در اطراف محور روتور تولید گشتاور می‌کنند.
موتور‌های القایی (induction motors) یا موتور‌های آسنکرون (asynchronous motors)، ژنراتور‌ها (generators) و آلترناتور‌ها (alternators) دارای یک سیستم الکترومغناطیسی متشکل از یک استاتور (stator) و rotor هستند.
rotor از ورقه های نازک فولادی ساخته شده که در درون آن هسته هایی از جنس آلومینیوم یا مس قرار دارد. کاربردی ترین نوع rotor، روتور قفس سنجابی است که به علت ساختار محکم و ساده آن در 90 درصد موتور های الکتریکی استفاده می شود. شکاف هوایی بین rotor و استاتور وجود دارد. القای مغناطیسی انرژی را از استاتور به روتور منتقل می کند و گشتاور تولید شده برای چرخیدن به rotor نیرو وارد می کند و باعث چرخش آن می شود. موتور های AC در شکل ها و اندازه های مختلف وجود دارند اما شما نمیتوانید موتور AC بدون روتور و استاتور داشته باشید. برای بررسی بیشتر تا انتهای مقاله با فرنام الکتریک همراه باشید.
روتور چیست؟
روتور قطعه ای متحرک در ساختمان موتور های AC که در بخش ثابت (غیر فعال) موتور، یعنی استاتور، قرار دارد. روتور که از واژه (rotation/rotate) گرفته شده یکی از اجزا اصلی در موتور های جریان متناوب (AC) است. به عبارت دیگر هیچ موتور AC را نمی توان یافت که فاقد روتور باشد.
این قطعه با قرار گرفتن روی شفت استاتور، داخل یک استوانه توخالی با قطب الکترومغناطیسی ناهنمام چرخیده و منجر به ایجاد میدان مغناطیسی می شود.
ساختار و اصول کار روتور چیست؟
در موتور‌های القایی سه فاز، هنگامی که AC به روتور اعمال می‌شود، سیم پیچ‌های استاتور تقویت می‌شوند تا یک شار مغناطیسی دوار ایجاد کنند. شار، یک میدان مغناطیسی در شکاف هوا بین استاتور و روتور ایجاد می‌کند تا ولتاژی را برای تولید جریان در سراسر میله‌ها القا کند. مدار این می‌تواند کوتاه شود و جریان در هادی‌ها جریان یابد.
عمل شار و جریان چرخشی نیرویی به منظور تولید گشتاور برای شروع موتور ایجاد می‌کند. روتور در دینام را می‌توان با سیم پیچی که در ناحیه یک هسته آهنی محصور شده است طراحی نمود.
جزء مغناطیسی این را می‌توان با لایه‌های فولادی برای کمک به مهر زنی شکاف هادی به اندازه‌ها و شکل‌های دقیق ساخت. هرگاه جریان در سیم پیچ در یک میدان مغناطیسی حرکت کند، جریان می‌دانی در ناحیه هسته ایجاد می‌کند.
شدت جریان میدان عمدتاً سطح قدرت میدان مغناطیسی را کنترل می‌کند. جریان DC (جریان مستقیم) میدان را در جهت سیم پیچ سیم از طریق مجموعه‌ای از حلقه‌های لغزنده و جاروبک‌ها هدایت می‌کند.
مشابه هر آهنربایی، میدان مغناطیسی تولید شده شامل دو قطب جنوب و شمال خواهد بود. جهت حرکت موتور در جهت عقربه‌های ساعت را می‌توان از طریق آهنربا‌ها و میدان‌های مغناطیسی ثابت شده در این طرح کنترل کرد که به موتور اجازه می‌دهد در جهت خلاف جهت عقربه‌های ساعت کار کند.
وظیفه روتور چیست؟
وظیفه روتور در موتور های جریان متناوب، ایجاد میدان مغناطیسی و در نتیجه به حرکت در آوردن لوازمی چون ماشین لباسشویی، آسانسور و… می شود.
اجزا روتور (شکل روتور)
ساختمان روتور به صورتی طراحی شده است که با اتصال و قرار گیری به شفت استاتور امکان چرخیدن روتور را فراهم می کند. بخش های مهم در اجزا تشکیل دهنده روتور به صورت زیر است:
- چنگگ روی روتور
- سیم پیج داخل روتور
- کلکتور های مثبت و منفی
- فن (fan)
انواع روتور
روتور ها انواع مختلفی دارند که بسته به ساختمان و نوع کاربرد، مورد استفاده قرار می گیرند و در این مقاله شهباز موتور، به طور کامل توضیح داده می شود. در حالت کلی موتور های AC به دو دسته اصلی سنکرون و القایی تقسیم بندی می شوند. در هر دسته روتور های مخصوص به آن وجود دارد که در ادامه به بررسی هر کدام می پردازیم.
روتور قطب برجسته
روتور قطب برجسته یکی از انواع روتور برای موتور های سنکرون است که در ژنراتور و آلترناتور ها استفاده می شود. این نوع روتور ها دارای آهنربای بزرگی هستند که قطب های آن از ورقه های فولادی ساخته شده است. در طراحی این نوع روتور قطب ها در خارج از هسته روتور قرار دارند.
روتورهای قطب برجسته قطر بزرگی دارند در حالی که طول آن ها کوتاه تر است. استفاده روتور قطب برجسته بیشتر در ماشین های الکتریکی با سرعت پایین (100 تا 1500 دور در دقیقه) می باشد. این روتورها عموما به سیم پیچ میرا کننده نوسان (دمپر) نیاز دارند تا از نوسانات روتورها در حین کار جلوگیری شود. این روتور ها در نیروگاه ها آبی استفاده زیادی دارند.
روتور سلیندری (استوانه ای)
روتور استوانه ای یا غیر برجسته از دیگر انواع روتور های مخصوص سنکرون است که از شفت فولادی توپر ساخته شده است. در این روتور ها جریان مستقیم از یک منبع خارجی به رینگ های لغزشی دارای براش (برس) متصل می شود. این اتصال منجر به ایجاد اتصالات الکتریکی می شود. همچنین با استفاده از یک سو ساز می توانیم جریان متناوب (AC) را بدون براش به جریان مستقیم (DC) تبدیل کنیم.
روتور استوانه ای به دلیل ساخت ویژه آن بیشتر در توان و سرعت های بالا مورد استفاده قرار می گیرد. (برعکس روتور قطب برجسته). برای مثال در موتور های الکتریکی که یکی از کاربردهای آن انتقال دور به گیربکس صنعتی جهت کاهش دور است، از روتور استوانه ای استفاده می شود. یک روتور استوانه ای با 2 یا 4 قطب می تواند 3600 یا 1800 دور بچرخد.
تعداد دوری که روتور در الکتروموتور ها ایجاد می کند، یکی از عوامل تاثیر گذار در قیمت الکتروموتور است.
روتور قفس سنجابی
روتور قفس سنجابی در دسته القایی قرار دارد. ساختمان این روتور مانند قفس سنجاب طراحی شده است. ظاهر این روتور به صورت یک استوانه یا سیلندر است که داخل آن میله هایی از جنس رسانا وجود دارد، به طوری که این میله ها از دو طرف سیلندر خارج شده و به حلقه های کوتاه کننده متصل شده اند.
روتور سیم پیچی یا کلافی و مشخصات آن
روتور سیم پیچی یا کلافی در دسته القایی قرار دارد. همان گونه که از اسم این روتور مشخص است، دارای سیم پیچ های کلافی شکل است. این سیم پیچ ها با استفاده از شیار های موجود روی بدنه روتور قرار می گیرند. بدنه روتور کلافی به صورت استوانه ای طراحی شده است. همچنین بر روی شفت این روتور حلقه های لغزشی به همراه براش قرار گرفه اند.
این روتور ها با استفاده از تبدیل مقاومت خارجی به مدار روتور می توانند گشتاور بزرگی ایجاد کنند. یکی از تفاوت های اصلی روتور سیم پیچی با روتور قفس سنجابی در کنترل سرعت موتور است. در روتور های کلافی با استفاده از تنظیم مقاومت خارجی می توان سرعت و گشتاور را تغییر داد.
کاربرد سیم پیچی‌های مختلف روتور چیست؟
کاربرد‌ها عمدتاً شامل موارد زیر می‌باشد:
- موتور‌های خودرو
- یخچال‌های صنعتی
- برف کوب‌ها
- در صنایع غذایی برای تأمین هوای پاک
- پزشکی
- اهداف بهداشتی
- در کامیون‌های سیلو برای واحد‌های تحت فشار به منظور جابجایی مواد خشک مانند پلاستیک، گرانول، ماسه، سیمان، آهک، سیلیکات و آرد