Чем отличается якорь от ротора?

О происхождении терминов «якорь» и «ротор»

Электротехнический термин «якорь» намного старше слова электротехника. В эпоху великих географических открытий и развития мореплавания в мировом океане ощущалась острая потребность в магнитных компасах, основной частью которых была магнитная стрелка. Эти стрелки изготавливались из железа и намагничивались природными магнитами. Других попросту не было.

Для хорошего намагничивания требовались и хорошие магниты. Для усиления действия природных магнитов их армировали железом, прикрепляя его к камню с помощью немагнитных оправ из меди, серебра и даже золота. Все это украшалось стилизованными фигурками, орнаментами или надписями.

Магниты стоили дорого. В комплект магнита входил также съемный железный брусочек, который «прилепливался» к полюсам магнита. Этот брусочек имел с одной стороны кольцо, крючок или декоративную копию морского якоря для подвешивания гиревой чашки. Силу удержания этого брусочка магнитом всегда можно было измерить по весу гирь, укладываемых в чашку. Сам же брусочек с крючком и получил название «якорь магнита».

С изобретением в 1825 г. электромагнитов способ измерения их силы не изменился. Так, например, в преамбуле своего труда, вышедшего в 1838 г. в Петербурге под названием «О притяжении электромагнитов», российские академики Б.С. Якоби и Э.Х. Ленц прямо так и записали: «Сила притяжения определялась весом гирь, которые накладывались до тех пор, пока якорь не отрывался».

Электромагниты уже могли создавать мощные магнитные поля. Американский ученый Дж. Генри создал электромагнит, якорь которого был в состоянии удерживать груз весом в тонну. Но не в этом его главная заслуга как инженера. Он поставил якорь электромагнита на шарнир и заставил при притяжении ударять по колокольчику. Так появился первый электромагнитный звонок.

Приспособив контакты к подвижному якорю, американец получил никому доселе неизвестный прибор — реле, устройство для автоматической коммутации электрических цепей по сигналу извне, позволяющее передавать телеграфные сигналы на практически любые расстояния.

В современных электромагнитных реле подвижная часть магнитопровода и до сего времени называется якорем, хотя и не имеет никакого внешнего сходства с удерживающим устройством корабля на рейде.

Изобретательская мысль Дж. Генри на этом не остановилась. Он сделал магнитопровод с катушкой и установил его горизонтально, как коромысло лабораторных аналитических весов. При качаниях устройства (якоря), контакты, укрепленные на концах коромысла, периодически касались выводов двух гальванических элементов, запитывавших катушку токами различного направления. Соответственно, коромысло, качаясь, притягивалось к двум постоянным магнитам, входившим в систему.

Установка работала непрерывно, сообщая якорю 75 качаний в минуту. Так появилась одна из первых конструкций электродвигателя с возвратно-поступательным движением. Впрочем, превратить его во вращательное для того времени не составляло никакого труда.

Генри писал: «Мне удалось привести в движение небольшую машину силой, которая до сих пор не находила применения в механике, я говорю о магнитном притяжении. Я не придаю большого значения этому изобретению, ибо в теперешнем его виде оно представляет только физическую игрушку. Однако не исключена возможность, что при дальнейшем развитии принципа это сможет быть использовано для практических целей».

Машины с возвратно-поступательным движением тогда распространения не получили, хотя были предложены вполне работоспособные конструкции У. Кларком, Ч. Пейджем и др. Технологически более удобным в применении оказался электродвигатель с вращающимся якорем.

Затем наступила эра трехфазного переменного тока. Никто вращающиеся узлы у двигателей переменного тока якорем не называл, и это было справедливо. Как не назвать вращающееся магнитное поле вихрем, а вращающуюся часть ротором? Но в машинах постоянного тока (и в двигателях, и в генераторах) терминология осталась прежней. Якорь вращается, а полюсной наконечник называется башмаком, слово, которое можно встретить сейчас только в сказках XVIII в.

Может, стоит изменить технологию? Не будем спешить. Сейчас получают распространение многофазные линейные электродвигатели для монорельсовых поездов. Здесь в качестве ротора используется намертво укрепленный монорельс, а в качестве статора (от латинского — стоящий неподвижно) используются обмотки, установленные на магнитопроводе стремительно мчащегося электровоза. Да и надо ли менять установившиеся понятия, рискуя внести еще большую путаницу?

Что такое ротор, и где взялся якорь?

Опубликовано в Исторические факты Просмотров: 6293

Термины «якорь» и «ротор» довольно давно пополнили словарный запас электротехников и механиков, но откуда взялись эти два выражения, несмотря на их широкое применение в наше время, известно немногим. Слово «якорь», употребляемое для обозначения одной из составляющих двигателя, является довольно старым названием и, даже более того, по своему возрасту этот термин опережает большую массу электротехнических наименований. Впервые «якорем» в электротехнике был назван железный брусок, который притягивался к полюсам магнита.

Данное изобретение впервые нашло применение в производстве магнитных компасов, столь широко полюбившимся мореплавателям в эпоху географических открытий. Основной составной частью компаса являлась магнитная стрелка, изготавливаемая из железа и намагничиваемая природными магнитами. Работе компасов способствовал железный съемный брусок, который имел с одной стороны крючок либо миниатюрную декоративную копию морского якоря для подвешивания гиревой чашки. Гиря была необходима для определения силы прилипания магнита. Сам же брус с крюком, по причине внешнего сходства с общеизвестным приспособлением для кораблей, стал называться «якорем магнита».

Как стало известно, первые компасы работали благодаря действию исключительно только природных магнитов. Для того, что обеспечить большую «притягательность» природных магнитов, их укрепляли железом, присоединяемым к поверхности камня при помощи немагнитных соединений из меди, серебра и золота.

В 1825 году благодаря труду английского инженера Уильяма Стерджена миру стал известен электромагнит. Изобретение представляло собой согнутый стержень из мягкого железа с обмоткой толстой проволоки. С целью изолирования данный стержень покрывался лаком. Пропуская электрический ток, стержень становился очень сильным магнитом, но полностью терял свойства притягивания, как только ток прерывался. Такая способность электромагнитов и послужила причиной того, что они практически полностью вытеснили из обихода природные магниты, заняв их место в промышленности. Однако, несмотря на появление нового изобретения, способ измерения магнитной силы так и не изменился. В 1838 году в Петербурге была опубликована совместная научная работа двух российских академиков — Б.С. Якоби и Э.Х. Ленца, в которой ученые указали, что «сила притяжения определяется весом гирь, которые накладывались до тех пор, пока якорь не отрывается».

Открытие Уильяма Стерджена произвело настоящий фурор в области электротехники. Со временем это изобретение было несколько усовершенствовано и доработано, после чего нашло широкое применение в повседневной жизни. Создателем же первых мощных многовитковых электромагнитов является американский физик Джозеф Генри. Добиться большей силы притяжения ему удалось благодаря использованию провода, покрытого изоляцией. Конструкция «уплотненных» электромагнитов Дж. Генри была такова: на малой площади электромагнита размещалось несколько рядов витков изолированной шелком проволоки из меди, при этом каждый из рядов подсоединялся к отдельному аккумуляторы. Параллельно соединяя обмотки, американский ученый добивался существенного увеличения силы тока.

Благодаря изобретению многокатушечной обмотки получилось создать первые электромагниты с большой подъемной силой. Электромагниты Генри могли выдерживать груз от 30 до 325 килограмм при весе магнита всего в 10 килограмм. Примечательно то, что для определения подъемной силы электромагнита, физик пользовался все теми же гирями, закрепляемыми на якоре.

В 1831 году Джозеф Генри сконструировал первый в мире электромагнит, способный поднимать вес в одну тонну. Ещё одно достижение этого ученое – разработка электромагнитного звонка. Поставив якорь электромагнита на шарнир, Генри заставил его силой притяжения ударять по колоколу. Работая в области увеличения дальности передачи телеграфных сигналов, американец изобрел невиданный ранее прибор – реле, позволяющее усиливать начальный сигнал извне перед передачей его в последующую цепь. Данное устройство сделало возможной транспортировку телеграфных сигналов практически на любые расстояния.

В том же 1831 году Генри предложил модель электрического двигателя с качающимся коромыслом магнитопривода с катушкой. Якорь совершал в модели двигателя Генри около 75 качений в минуту, мощность же двигателя составляла 0,044 Вт. Качаясь между полюсами постоянных магнитов, входящих в систему, контакты якоря периодически соприкасались с выводами аккумуляторных батарей, подпитывающих катушку электрическим током. В основе работа электрического двигателя Генри лежал принцип возвратно-поступательного движения. Джозеф Генри не возлагал больших надежд на свое изобретение, однако надеялся, что все-таки когда-нибудь оно пригодится для практических целей.

В наше время движущаяся часть магнитного привода уж никак не похожа на корабельный якорь, но по сей день это устройство все же продолжает носить его название. Хоть в эру властвования трехфазного переменного тока вращающаяся часть моторов и получила название ротора, терминология, касаемая двигателей постоянного тока, осталась прежней. Обсуждая конструктивные особенности этих двигателей нередко можно услышать о так называемом якоре. Что обозначает это слово, знает сегодня практически каждый технарь.

Терминология электротехники довольно занимательна – чего стоит только слово «башмак», используемое для обозначения полюсного наконечника, или «cтатор», что в переводе с латинского звучит не иначе как «cтоящий неподвижно». Современная техника меняется год от года, не успеваешь даже следить за её конструктивным эволюционированием, не говоря уже о запоминании новых понятий. Возможно, потому и не стоит менять старую терминологию, что появление новых технических названий вызовет настоящую путаницу.

Принцип действия и устройство электродвигателя

Любой электрический двигатель предназначен для совершения механической работы за счет расхода приложенной к нему электроэнергии, которая преобразуется, как правило, во вращательное движение. Хотя в технике встречаются модели, которые сразу создают поступательное движение рабочего органа. Их называют линейными двигателями.

Читайте также  Чем отличается брабус от гелендвагена?

В промышленных установках электромоторы приводят в действие различные станки и механические устройства, участвующие в технологическом производственном процессе.

Внутри бытовых приборов электродвигатели работают в стиральных машинах, пылесосах, компьютерах, фенах, детских игрушках, часах и многих других устройствах.

Основные физические процессы и принцип действия

На движущиеся внутри магнитного поля электрические заряды, которые называют электрическим током, всегда действует механическая сила, стремящаяся отклонить их направление в плоскости, расположенной перпендикулярно ориентации магнитных силовых линий. Когда электрический ток проходит по металлическому проводнику или выполненной из него катушке, то эта сила стремится подвинуть/повернуть каждый проводник с током и всю обмотку в целом.

На картинке ниже показана металлическая рамка, по которой течет ток. Приложенное к ней магнитное поле создает для каждой ветви рамки силу F, создающую вращательное движение.

Это свойство взаимодействия электрической и магнитной энергии на основе создания электродвижущей силы в замкнутом токопроводящем контуре положено в работу любого электродвигателя. В его конструкцию входят:

обмотка, по которой протекает электрический ток. Ее располагают на специальном сердечнике-якоре и закрепляют в подшипниках вращения для уменьшения противодействия сил трения. Эту конструкцию называют ротором;

статор, создающий магнитное поле, которое своими силовыми линиями пронизывает проходящие по виткам обмотки ротора электрические заряды;

корпус для размещения статора. Внутри корпуса сделаны специальные посадочные гнезда, внутри которых вмонтированы внешние обоймы подшипников ротора.

Упрощенно конструкцию наиболее простого электродвигателя можно представить картинкой следующего вида.

При вращении ротора создается крутящий момент, мощность которого зависит от общей конструкции устройства, величины приложенной электрической энергии, ее потерь при преобразованиях.

Величина максимально возможной мощности крутящего момента двигателя всегда меньше приложенной к нему электрической энергии. Она характеризуется величиной коэффициента полезного действия.

По виду протекающего по обмоткам тока их подразделяют на двигатели постоянного или переменного тока. Каждая из этих двух групп имеет большое количество модификаций, использующих различные технологические процессы.

Электродвигатели постоянного тока

У них магнитное поле статора создается стационарно закрепленными постоянными магнитами либо специальными электромагнитами с обмотками возбуждения. Обмотка якоря жестко вмонтирована в вал, который закреплен в подшипниках и может свободно вращаться вокруг собственной оси.

Принципиальное устройство такого двигателя показано на рисунке.

На сердечнике якоря из ферромагнитных материалов расположена обмотка, состоящая из двух последовательно соединенных частей, которые одним концом подключены к токопроводящим коллекторным пластинам, а другим скоммутированы между собой. Две щетки из графита расположены на диаметрально противоположных концах якоря и прижимаются к контактным площадкам коллекторных пластин.

На нижнюю щетку рисунка подводится положительный потенциал постоянного источника тока, а на верхнюю — отрицательный. Направление протекающего по обмотке тока показано пунктирной красной стрелкой.

Ток вызывает в нижней левой части якоря магнитное поле северного полюса, а в правой верхней — южного (правило буравчика). Это приводит к отталкиванию полюсов ротора от одноименных стационарных и притяжению к разноименным полюсам на статоре. В результате приложенной силы возникает вращательное движение, направление которого указывает коричневая стрелка.

При дальнейшем вращении якоря по инерции полюса переходят на другие коллекторные пластины. Направление тока в них изменяется на противоположное. Ротор продолжает дальнейшее вращение.

Простая конструкция подобного коллекторного устройства приводит к большим потерям электрической энергии. Подобные двигатели работают в приборах простой конструкции или игрушках для детей.

Электродвигатели постоянного тока, участвующие в производственном процессе, имеют более сложную конструкцию:

обмотка секционирована не на две, а на большее количество частей;

каждая секция обмотки смонтирована на своем полюсе;

коллекторное устройство выполнено определенным количеством контактных площадок по числу секций обмоток.

В результате этого создается плавное подключение каждого полюса через свои контактные пластины к щеткам и источнику тока, снижаются потери электроэнергии.

Устройство подобного якоря показано на картинке.

У электрических двигателей постоянного тока можно реверсировать направление вращения ротора. Для этого достаточно изменить движение тока в обмотке на противоположное сменой полярности на источнике.

Электродвигатели переменного тока

Они отличаются от предыдущих конструкций тем, что электрический ток, протекающий в их обмотке, описывается по синусоидальному гармоническому закону, периодически изменяющему свое направление (знак). Для их питания напряжение подается от генераторов со знакопеременной величиной.

Статор таких двигателей выполняется магнитопроводом. Его делают из ферромагнитных пластин с пазами, в которые помещают витки обмотки с конфигурацией рамки (катушки).

На картинке ниже показан принцип работы однофазного двигателя переменного тока с синхронным вращением электромагнитных полей ротора и статора.

В пазах статорного магнитопровода по диаметрально противоположным концам размещены проводники обмотки, схематично показанные в виде рамки, по которой протекает переменный ток.

Рассмотрим случай для момента времени, соответствующего прохождению положительной части его полуволны.

В обоймах подшипника свободно вращается ротор с вмонтированным постоянным магнитом, у которого ярко выражены северный «N рот» и южный «S рот» полюса. При протекании положительной полуволны тока по обмотке статора в ней создается магнитное поле с полюсами «S ст» и «N ст».

Между магнитными полями ротора и статора возникают силы взаимодействия (одноименные полюса отталкиваются, а разноименные — притягиваются), которые стремятся повернуть якорь электродвигателя из произвольного положения в окончательное, когда осуществляется максимально близкое расположение противоположных полюсов относительно друг друга.

Если рассматривать этот же случай, но для момента времени, когда по рамочному проводнику протекает обратная — отрицательная полуволна тока, то вращение якоря будет происходить в противоположную сторону.

Для придания непрерывного движения ротору в статоре делают не одну обмотку-рамку, а определенное их количество с таким учетом, чтобы каждая их них питалась от отдельного источника тока.

Принцип работы трехфазного двигателя переменного тока с синхронным вращением электромагнитных полей ротора и статора показан на следующей картинке.

В этой конструкции внутри магнитопровода статора смонтированы три обмотки А, В и С, смещенные на углы 120 градусов между собой. Обмотка А выделена желтым цветом, В — зеленым, а С — красным. Каждая обмотка выполнена такими же рамками, как и в предыдущем случае.

На картинке для каждого случая ток проходит только по одной обмотке в прямом или обратном направлении, которое показано значками «+» и «-».

При прохождении положительной полуволны по фазе А в прямом направлении ось поля ротора занимает горизонтальное положение потому, что магнитные полюса статора формируются в этой плоскости и притягивают подвижный якорь. Разноименные полюса ротора стремятся приблизиться к полюсам статора.

Когда положительная полуволна пойдет по фазе С, то якорь повернется на 60 градусов по ходу часовой стрелки. После подачи тока в фазу В произойдет аналогичный поворот якоря. Каждое очередное протекание тока в очередной фазе следующей обмотки будет вращать ротор.

Если к каждой обмотке подвести сдвинутое по углу 120 градусов напряжение трехфазной сети, то в них будут циркулировать переменные токи, которые раскрутят якорь и создадут его синхронное вращение с подведенным электромагнитным полем.

Эта же механическая конструкция успешно применяется в трехфазном шаговом двигателе . Только в каждую обмотку с помощью управления специальным контроллером (драйвером шагового двигателя) подаются и снимаются импульсы постоянного тока по описанному выше алгоритму.

Их запуск начинает вращательное движение, а прекращение в определенный момент времени обеспечивает дозированный поворот вала и остановку на запрограммированный угол для выполнения определенных технологических операций.

В обеих описанных трехфазных системах возможно изменение направления вращения якоря. Для этого надо просто поменять чередование фаз «А»-«В»-«С» на другое, например, «А»-«С»-«В».

Скорость вращения ротора регулируется продолжительностью периода Т. Его сокращение приводит к ускорению вращения. Величина амплитуды тока в фазе зависит от внутреннего сопротивления обмотки и значения приложенного к ней напряжения. Она определяет величину крутящего момента и мощности электрического двигателя.

Эти конструкции двигателей имеют такой же статорный магнитопровод с обмотками, как и в ранее рассмотренных однофазных и трехфазных моделях. Они получили свое название из-за несинхронного вращения электромагнитных полей якоря и статора. Сделано это за счет усовершенствования конфигурации ротора.

Его сердечник набран из пластин электротехнических марок стали с пазами. В них вмонтированы алюминиевые либо медные тоководы, которые по концам якоря замкнуты токопроводящими кольцами.

Когда к обмоткам статора подводится напряжение, то в обмотке ротора электродвижущей силой наводится электрический ток и создается магнитное поле якоря. При взаимодействии этих электромагнитных полей начинается вращение вала двигателя.

У этой конструкции движение ротора возможно только после того, как возникло вращающееся электромагнитное поле в статоре и оно продолжается в несинхронном режиме работы с ним.

Асинхронные двигатели проще в конструктивном исполнении. Поэтому они дешевле и массово применяются в промышленных установках и бытовой домашней технике.

Взрывозащищенный электродвигатель ABB

Многие рабочие органы промышленных механизмов выполняют возвратно-поступательное или поступательное движение в одной плоскости, необходимое для работы металлообрабатывающих станков, транспортных средств, ударов молота при забивании свай …

Перемещение такого рабочего органа с помощью редукторов, шариковинтовых, ременных передач и подобных механических устройств от вращательного электродвигателя усложняет конструкцию. Современное техническое решение этой проблемы — работа линейного электрического двигателя.

Читайте также  Чем отличаются любительские права от профессиональных?

У него статор и ротор вытянуты в виде полос, а не свернуты кольцами, как у вращательных электродвигателей.

Принцип работы заключается в придании возвратно-поступательного линейного перемещения бегуну-ротору за счет передачи электромагнитной энергии от неподвижного статора с незамкнутым магнитопроводом определенной длины. Внутри него поочередным включением тока создается бегущее магнитное поле.

Оно воздействует на обмотку якоря с коллектором. Возникающие в таком двигателе силы перемещают ротор только в линейном направлении по направляющим элементам.

Линейные двигатели конструируются для работы на постоянном или переменном токе, могут работать в синхронном либо асинхронном режиме.

Якоря для болгарки — роторы углошлифовальных машин

Что хочет увидеть рачительный хозяин дома в своём «багаже» электроинструментов? На этот вопрос каждый, ни на секунду не задумываясь, ответит — дрель. И сразу же добавит — и, конечно, болгарку! Ведь именно она поможет разрезать металл, керамику, кирпич, бетон, асфальт, камень или дерево; выполнить работы по обустройству ниш, арочных и дверных проёмов. При помощи этого электроинструмента можно зачистить поверхности от ржавчины, паечных брызг и наплывов; избавиться от сварных швов или просто отполировать металл до блеска. Болгарка станет незаменимым помощником и в других видах домашнего ремонта.

Болгарка, краткое описание

Угловой шлифовальный электроинструмент (УШМ), в просторечии — болгарка, представляет собой разновидность машин, предназначенных для бытовых и производственных абразивных ремонтных работ. Своё народное название УШМ получило в СССР, из-за того, что эти машины массово завозились из Болгарии (завод «Элтос-Болгарка» в городе Пловдиве). В начале своей истории, болгарки применялись исключительно для полировки и шлифования поверхностей. Со временем, благодаря использованию других специальных насадок, они стали выполнять и функцию резки.

Устройство

«Строение» болгарки стандартно практически для всех моделей и отличается только неконструктивными отличиями компоновки внутренних модулей. Состав УШМ:

  • корпус — ударопрочный пластик;
  • электродвигатель — статор, ротор и помехоподавляющий фильтр;
  • шестерёночный редуктор с поворотом на 90° — в собственном алюминиевом отделении основного корпуса;
  • наружные графитные щёткодержатели и внутренний вентилятор охлаждения;
  • кожух защиты и дополнительная рукоятка.

Более продвинутые модели могут быть оснащены: кнопкой плавного включения/выключения; расцепительной муфтой; приспособлением, которое регулирует скорость вращения шпинделя; SJS-защитой двигателя от пиковых перегрузок при резком заклинивании.

Для функционального применения болгарки отдельно покупаются диски и насадки — шлифовальные, обдирочные с проволочной щёткой или отрезные.

Критерий подбора

Выбор разновидности болгарки зависит от планируемой частоты и непрерывной длительности использования — маломощные бытовые (700−900 Вт), средние полупрофессиональные (900−1500 Вт) и мощные профессиональные (свыше 1500 Вт) машины. Для круглосуточной производственной эксплуатации выпускаются индустриальные УШ-Машины.

Скорость современных профи-УШМ сегодня может достигать 11 000 об/мин. Мощность болгарки зависит от параметров ротора и напрямую влияет на размер применяемых дисков и насадок — чем выше мощность, тем больше размер, и тем большую площадь поверхности можно обработать за единицу времени.

Якорь

Конечно, сердцем любого строительного электроинструмента является мотор, а одной из главных частей электромотора считается ротор (якорь) — подвижная составляющая деталь, приводящая к вращательному движению нужных рабочих компонентов машины. Якорь (ротор) расположен внутри статора и вместе с ним крепится к корпусу. Статор болгарки — это 2 полюсные катушки из провода меди ПЭТ 155, 200.

Устройство

Ротор болгарки изготавливается из активного электротехнического железа и состоит из следующих компонентов:

  • коллекторный вал с медными пластинами баланса (1);
  • лемпели — провода обмотки в специальных шнурах для защиты от абразивной пыли (2);
  • 2 подшипника (3) с пылезащитными шайбами;
  • вентилятор (4).

Количество лемпелей, число пазов и оборотов шагоукладки — обмотка якоря, является составной подвижной частью электрической схемы болгарки и непосредственно влияет на составляющей скорость вращения редуктора и насадки. Для диагностики неполадок, связанных с нарушениями в электрической цепи, используют мультиметр.

Перед покупкой болгарки или запасного якоря к ней, стоит обратить пристальное внимание именно на качество укладки лемпелей и пропитку их лаком.

Причины поломок и диагностика

Основными причинами поломок болгарок, в том числе и их якорей, можно считать:

  1. Механический износ — чаще всего страдают щётки.
  2. Несоблюдение эксплуатационного «паспортного» режима работы — якорь и статор.
  3. Перегрузки и скачки напряжения в электросети — статор и ротор.
  4. Выход из строя небольших деталей — подшипники, фиксаторы, гайки, шайбы и др.
  5. Падение, удары и другое неосторожное отношение к УШМ — поломка корпуса.
  6. Отсутствие профилактической чистки — неисправности редуктора или поломка кнопки вкл./выкл.

У болгарки появились рывки в работе, чувствуется запах гари или она вообще не включается? Для начала можно провести самостоятельную предварительную диагностику — причиной могут быть: истёртость щёток; или нарушена плотность их соприкосновения с якорным коллектором; или щётка подвисает в канале держателя; или поломана кнопка вкл./выкл.

Если же из УШМ летят искры и/или она плохо набирает обороты — это точно поломка якоря. Можно перемотать якорь самостоятельно или отдать в мастерскую. Раньше так и делали. Но на сегодняшний момент, проще и дешевле купить новую болгарку, ведь перемотанный якорь редко работает дольше одного месяца.

Условия эксплуатации

Для продления срока службы якоря и болгарки в целом соблюдайте основные правила эксплуатации — бережно относитесь к машине, обеспечивайте технологические перерывы в непрерывной работе, периодически смазывайте трущиеся детали инструмента, используйте защитные масла, проводите профилактику пыли и грязи.

Якорь стартера: сердце системы электропуска двигателя

В каждом автомобиле есть специальный узел для запуска двигателя — стартер. Важным компонентом стартера является якорь — ротор электродвигателя, крутящий момент которого обеспечивает пуск мотора. О том, что такое якорь стартера, как он устроен и работает, а также о его ТО и ремонте читайте в статье.

Назначение якоря стартера

Во всех современных автомобилях используется система электропуска двигателя, в основе которой лежит электрический стартер — электромотор постоянного тока специальной конструкции, приводящий во вращение коленчатый вал двигателя и его основные системы. Как и во всяком электродвигателе, в стартере есть неподвижная часть — статор, и подвижная — ротор, который по давно сложившейся традиции принято называть якорем. Статор представляет собой многовитковую обмотку (которая называется обмоткой возбуждения), расположенную на стенке корпуса стартера, а якорь является более сложной и функциональной деталью.

Якорь стартера выполняет несколько функций:

  • Создание магнитного поля, которое при взаимодействии с магнитным полем статора (обмотки возбуждения) приводит якорь во вращение;
  • Передача крутящего момента на коленчатый вал двигателя;
  • Объединение всех компонентов — обмотки, коллектора, деталей привода — в единую конструкцию.

Несмотря на разнообразие существующих сегодня стартеров, они имеют принципиально одинаковые якоря, причем конструкция якоря за последние полвека не претерпела принципиальных изменений.

Типы и конструкция якорей стартера

Конструктивно якорь стартера состоит из четырех основных деталей:

  • Вал якоря;
  • Сердечник;
  • Обмотка;
  • Коллекторный узел;

Вал якоря является несущим элементом якоря. Он изготавливается из стали, в его двух или трех точках выполняются посадочные места под подшипники (это могут быть подшипники скольжения — втулки, или подшипники качения). На удлиненной стороне вала выполняются шлицы для передачи крутящего момента на привод стартера, эти шлицы в зависимости от типа привода могут быть прямыми или косозубым (спиралеобразным).

Сердечник собирается из пакета металлических пластин, жестко монтируемых на валу. Сердечник имеет цилиндрическую форму, на его внешней поверхности выполнены пазы для прокладки витков обмотки. Монтаж сердечника выполняется на шлицы, выполненные на валу, это обеспечивает конструкции необходимую жесткость и предотвращает от проворачивания сердечника на валу при больших нагрузках.

Обмотка выполняется толстым медным проводом большого сечения, причем возможны два варианта: неизолированный провод прямоугольного сечения и изолированный провод круглого сечения. Прямоугольный провод используется в якорях стартеров большой мощности, так как по ним во время пуска двигателя могут протекать токи в 600-800 и более ампер. Изолированный провод применяется в обмотках маломощных стартеров. В якорях с обмоткой из прямоугольного провода изоляция выполняется из гибкого листового материала, которым обматываются проводники в пазах сердечника. Обмотка является одновитковой, так как она состоит из некоторого количества проводников (обычно не более 12-15), проложенных в сердечнике петлями, каждая такая петля является одним витком. Части обмотки, выходящие за сердечник (со стороны коллектора и с обратной стороны) зафиксированы бандажами — кольцами из изоляционного материала с пропиткой смолами, скобами и т.д.

Коллекторный узел служит для подачи тока на витки обмотки в таком порядке, чтобы вокруг обмотки возникало магнитное поле определенной формы. Коллектор состоит из ряда медных пластин, с которыми соединены концы витков обмотки (соединение выполняется пайкой). Между пластинами якоря предусмотрены зазоры, заполненные изолирующим материалом с высоким показателем диэлектрической проницаемости. Медные контакты имеют низкое электрическое сопротивление, поэтому хорошо передают ток на обмотку, также они имеют хороший контакт с медно-графитовыми щетками.

В настоящее время существует два типа коллекторов:

  • Цилиндрический — коллектор выполнен в виде цилиндра, на наружной поверхности которого расположены контактные площадки;
  • Торцевой — коллектор выполнен в виде круга, сегментами которого являются контактные площадки.

Соответственно, в стартере с цилиндрическим коллектором щетки имеют радиальное расположение (упираются в коллектор по радиусам), в стартере с торцевым якорем щетки расположены вдоль оси якоря. Цилиндрический коллектор более надежен, однако торцевой коллектор экономит место и позволяет уменьшить габариты стартера.

Читайте также  Чем отличается докатка от запаски?

Якорь в сборе устанавливается в корпус стартера, он удерживается двумя или тремя подшипникам — два подшипника в торцах вала (в задней стенке корпуса стартера и в передней крышке привода стартера), еще один подшипник используется в качестве промежуточной опоры для якорей увеличенной длины. Обычно используются подшипники скольжения (втулки), так как они более просты, надежны и могут без труда выдерживать значительные нагрузки. В не которых стартерах применяются подшипники качения — роликовые или шариковые.

Вопросы ТО и ремонта якоря стартера

Стартер современных легковых автомобилей обычно не нуждается в специальном техническом обслуживании — необходимо лишь периодически проверять его крепление и общее состояние. В грузовых автомобилях используются более мощные стартеры, поэтому каждые ТО-2 обязательно проверяется состояние коллектора и щеток, при необходимости они очищаются от загрязнений. По мере износа заменяются щетки стартера, а также проводится регулировка привода.

Якорь стартера прост по конструкции и надежен, однако в нем могут возникать различные неисправности:

  • Деформация вала и, как следствие, заклинивание якоря в корпусе стартера;
  • Обрыв витков обмотки;
  • Пробой изоляции витков обмотки, что может привести к межвитковому замыканию или замыканию обмотки на якорь (и, соответственно, на массу);
  • Повреждение и износ коллектора, в том числе распайка соединений пластин с проводниками, расплавление пластин коллектора;
  • Механический износ или поломка шлицев под привод стартера.

Во всех этих случаях наблюдаются характерные признаки, свидетельствующие о проблеме. Например, при деформации якоря стартер может не работать или создавать шум (при задевании обмоткой статора или корпуса), при замыканиях витков снижается мощность стартера или он работает неравномерно, при износе коллектора также снижается эффективность работы стартера и т.д. Однако точно определить причину неисправности можно только при разборке стартера, смотре якоря и его проверки специальными приборами.

Большинство неисправностей якоря сложно устранить самостоятельно без специальных измерительных приборов и инструментов, поэтому при любых поломках имеет смысл обратиться к специалистам. Чаще всего бывает дешевле и проще заменить вышедший из строя якорь на новый, что сэкономит немало времени и сил.

Для продления ресурса стартера и его якоря следует придерживаться известных рекомендаций по бережному пуску двигателя, а при первых признаках неисправности следует обратиться в автосервис, так как поломка стартера может привести к самым неприятным последствиям.

Ротор — что это такое

Ротор – важная составляющая многих машин и механизмов. Наиболее важной деталью, обозначаемой при помощи данного понятия, является так называемый якорь электрического двигателя, генераторов переменного тока. Равно как и колесо, изобретение и использование ротора позволили сделать человечеству огромный шаг навстречу электрификации. Более подробно о том, что такое ротор, в каких механизмах и машинах он применяется, каких видов бывает, будет рассказано в этой статье.

Определение

С точки зрения электротехники, классический ротор – это вращающееся цилиндрическое тело, имеющее следующее строение:

  • Вал из прочной инструментальной стали с как минимум двумя подшипниками, расположенными по одному в передней и задней частях;
  • Сердечники из толстых металлических пластин;
  • Намотанные на собранные из пластин сердечники катушки;
  • Коллектор или пара специальных токопроводящих колец.

Для принудительного воздушного охлаждения вращающейся очень часто с большой скоростью детали служит расположенная в одном из его торцов крыльчатка. В генераторах вращение ротору передается от турбины, соединенной с ним через общий вал, или от работающего двигателя при помощи шкива, на который одет гибкий и прочный ремень (клинно-ременная передача).

Так, основная функция ротора – это вращение относительно неподвижной части. В электротехнике такой неподвижной частью является статор. Вместе ротор и статор являются важнейшими составляющими электродвигателей и генераторов переменного тока.

Виды электромеханических устройств

Используют ротор в таких электромеханических устройствах, как двигатели, работающие на постоянном и переменном электрическом токе, генераторы.

Агрегаты, работающие на переменном токе

К таким агрегатам относятся различные электродвигатели. Наиболее распространенная модель данного устройства состоит из следующих частей:

  • Алюминиевый или чугунный ребристый корпус с монтажной коробкой для подключения обмоток статора и ротора;
  • Статор – неподвижная часть в виде полого цилиндра, расположенная внутри корпуса. Обмотка статора состоит из 3 пар расположенных друг напротив друга намотанных в пазы корпуса катушек из медного изолированного провода
  • Цельнометаллический цилиндрический ротор с валом и пазами, в которые впаяны обладающие высокой токопроводящей способностью алюминиевые стержни.

Вращается ротор на двух опорных подшипниках, запрессованных на его валу. Охлаждение работающего на больших оборотах электродвигателя происходит, благодаря крыльчатке – небольшому вентилятору, состоящему из множества лопастей и расположенному на одном из концов вала ротора. Также эффективному охлаждению работающего агрегата способствует ребристая структура алюминиевого корпуса.

Принцип работы подобного двигателя заключается в следующем:

  1. При подключении тока к агрегату он попеременно проходит через одну из трех пар катушек статора.
  2. При протекании по парам статорных катушек электрического тока они создают магнитное поле, силовые линии которого пересекают ротор.
  3. Попеременно запитываемые пары катушек создают подвижное магнитное поле, которое по закону электромагнитной индукции провоцирует появление в неподвижных металлических стержнях ротора электрического тока.
  4. Индуцированный ток в роторе приводит к появлению силы, выталкивающей его из магнитного поля статора. Так как частота подачи тока на катушки статора в среднем составляет порядка 30 импульсов в секунду, появившаяся в роторе выталкивающая сила приводит к его вращению с большой скоростью.

Важно! В зависимости от одновременности вращения ротора и порождающего это движение магнитного поля электрический двигатель переменного тока может быть синхронный (ротор агрегата вращается синхронно с магнитным полем статора) и асинхронный (вращение якоря не синхронизировано с движением магнитного поля статора). Первый вид отличается высокой мощностью и надежностью, в то время как второй характеризуется большим разнообразием конструкций и областей применения.

Машины постоянного тока

Наиболее распространенный электродвигатель постоянного тока щеточного вида представляет собой электрический агрегат, состоящий из:

  • Чугунного корпуса с ребрами охлаждения и специальным монтажным коробом для подключения обмоток агрегата;
  • Вала из прочной инструментальной стали с двумя подшипниками;
  • Якоря, состоящего из сердечника (набора пластин из специальной электротехнической стали), якорной обмотки (размещенных в пазах сердечника катушек из медного провода);
  • Индуктора, состоящего из полюсов возбуждения с намотанными на них катушками из медного провода;
  • Коллектора – расположенных на валу медных пластин, к которым подключаются выводы катушек якорной обмотки;
  • Подпружиненных графитовых или металлографитовых щеток (щеточной группы).

Охлаждается такой двигатель, как и аналог, работающий от переменного тока, – расположенной на валу крыльчаткой.

Важно! В отличие от электродвигателя переменного тока частотой вращения ротора в таком силовом агрегате управляет специальный блок, который при помощи установленного на валу датчика Холла определяет положение ротора и его скорость.

Работает подобный агрегат следующим образом:

  1. На обмотку возбуждения подается напряжение, создавая тем самым постоянное магнитное поле;
  2. Через щетки и коллектор напряжение подается на катушки сердечника якоря – возникающее при этом магнитное поле отталкивается от такого же, образованного индуктором, вследствие чего двигатель начинает вращаться («запускается»);
  3. Впоследствии при вращении через щетки запитываются остальные катушки якорной обмотки, что приводит к равномерному вращению якоря с определённой скоростью.

Останавливают вращение такого агрегата прекращением подачи напряжения на щеточную группу.

Помимо описанных выше электромоторов, к машинам, работающим на постоянном токе, относится также роторный стартер – устройство, необходимое для запуска бензиновых и дизельных автомобильных двигателей внутреннего сгорания.

Типы роторов

В зависимости от области применения и строения, роторы бывают следующих типов:

  • Фазный – якоря данного типа представляют собой совокупность намотанных на сердечник катушек, расположенных относительно друг другу под углом 1200. Концы проводов катушек выводятся к пластинам коллектора и запитываются при помощи щёточного узла.
  • Короткозамкнутый –ротор такого типа состоит из цельного цилиндра с пазами, в которые укладываются стержни из электролитической меди или алюминия. Концы таких стержней соединяются между собой кольцом. Коллектора и щеточного узла в агрегатах, оборудованных подобным якорем, не имеется.

Двигатели с фазным типом якоря отличаются большими размерами и весом, но при этом обладают прекрасным пуском и регулировкой. Агрегаты с короткозамкнутыми роторами имеют меньшие размеры, меньшую подверженность поломкам, простоту в эксплуатации.

Разобравшись в том, что такое собой представляют ротор и статор, можно получить не только полезные теоретические знания, но и практические навыки: зная устройство агрегатов, работающих на постоянном и переменном токе, можно при наличии неисправности проверить работоспособность их основных узлов, определить, виноваты ли в поломке намотка якоря, статор, щеточный или коллекторный узел.

Также ответив на вопрос «ротор что это такое» и углубившись в устройство данной детали, можно производить перемотку сгоревших обмоток самостоятельно, что, в свою очередь, является достаточно востребованной и высокооплачиваемой работой.

Видео