Πώς κατασκευάζονται οι κινητήρες AC

Οι τριφασικοί κινητήρες AC χρησιμοποιούνται για τις περισσότερες βιομηχανικές εφαρμογές. Τα τρία κύρια μέρη ενός κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος είναι ο ρότορας, ο στάτορας και το περίβλημα με τα λειτουργικά μέρη να είναι ο στάτορας και ο ρότορας, ενώ το περίβλημα προστατεύει τον κινητήρα και χρησιμεύει ως περίβλημά του.

 

Οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος χρησιμοποιούνται για μια μεγάλη ποικιλία βιομηχανικών εφαρμογών λόγω της αντοχής, της προσαρμοστικότητας, της αντοχής και της απλότητας σχεδιασμού τους, γεγονός που καθιστά εύκολη τη συντήρηση. Μπορούν να λειτουργήσουν μια βιομηχανική αντλία ή έναν οικιακό μίκτη και να προσαρμόζονται σε κάθε λειτουργία με ευκολία.

 

Πυρήνας στάτορα

Ο στάτορας είναι το ακίνητο τμήμα ενός κινητήρα AC και το ηλεκτρομαγνητικό κύκλωμα του κινητήρα. Είναι κατασκευασμένο από ελάσματα, τα οποία είναι λεπτά μεταλλικά φύλλα, που στοιβάζονται το ένα πάνω στο άλλο για να σχηματίσουν έναν κοίλο κύλινδρο. Η χρήση ελασμάτων μειώνει την απώλεια ενέργειας.

 

Περιελίξεις στάτορα
Οι περιελίξεις του στάτορα αναφέρονται στο χάλκινο σύρμα που τυλίγεται γύρω από τον στάτορα στις υποδοχές του. Ο αριθμός των σχισμών στον στάτορα εξαρτάται από τις φάσεις ισχύος που παρέχεται στα πηνία. Ένας τριφασικός κινητήρας έχει έξι υποδοχές με τρία ζεύγη περιελίξεων πηνίου που μετατοπίζονται κατά 120o. Ο όρος περιέλιξη χρησιμοποιείται για να περιγράψει ένα ολόκληρο ηλεκτρομαγνητικό κύκλωμα που αποτελείται από πολλαπλά πηνία. Τα πηνία έχουν το ίδιο σχήμα και μέγεθος. Όσο περισσότερα πηνία έχει ένας κινητήρας, τόσο πιο ομαλά θα λειτουργεί.

 

Ο αριθμός των ηλεκτρικών ρευμάτων που ενεργοποιούν τα πηνία είναι γνωστός ως η φάση του κινητήρα. Ένας τριφασικός κινητήρας μπορεί να έχει τρία, έξι ή δώδεκα πηνία.

 

Όταν ο κινητήρας ενεργοποιείται, ο στάτορας συνδέεται απευθείας με την πηγή ισχύος, η οποία μετατρέπει τα πηνία και τον στάτορα σε ηλεκτρομαγνήτη.

 

Στροφείο
Ο ρότορας είναι το μέρος ενός κινητήρα AC που κινείται ή περιστρέφεται. Ο τύπος κατασκευής ρότορα με κλωβό σκίουρου είναι ο πιο κοινός τύπος. Όπως και ο στάτορας, ένας ρότορας κλωβού σκίουρου κατασκευάζεται με στοίβαξη ελασμάτων για να σχηματιστεί ένας κύλινδρος. Ο κλωβός του σκίουρου σχηματίζεται από ράβδους αγωγού που είναι ομοιόμορφα τοποθετημένες στις υποδοχές του ρότορα. Οι ράβδοι για το κλουβί του σκίουρου είναι κατασκευασμένες από αλουμίνιο ή χαλκό.

 

Αφού στοιβάζονται τα ελάσματα και έχουν εισαχθεί οι ράβδοι αγωγού, ένας χαλύβδινος άξονας πιέζεται στη μέση του συγκροτήματος.

 

Ρουλεμάν
Η λειτουργία των ρουλεμάν σε έναν κινητήρα AC είναι να υποστηρίζουν και να εντοπίζουν τον ρότορα, να διατηρούν μικρό το διάκενο αέρα και να μεταφέρουν φορτία στον κινητήρα. Είναι σε θέση να λειτουργούν σε διάφορες ταχύτητες ελαχιστοποιώντας την τριβή.

 

Υπάρχουν διάφοροι τύποι ρουλεμάν που χρησιμοποιούνται στους κινητήρες AC, οι οποίοι περιλαμβάνουν ρουλεμάν με σφαιρίδια και κυλίνδρους. Η διάρκεια ζωής ενός ρουλεμάν σε έναν κινητήρα AC καθορίζεται από τον αριθμό των στροφών ή των ωρών λειτουργίας που μπορεί να αντέξει ένα ρουλεμάν. Άλλοι παράγοντες περιλαμβάνουν τις συνθήκες λειτουργίας και τη λίπανση.

 

Κενό αέρος
Το διάκενο αέρα είναι το διάκενο μεταξύ του ρότορα και του στάτη, το οποίο είναι απαραίτητο μέρος του κινητήρα και κλειδί για τη σχεδίασή του. Το κενό πρέπει να είναι αρκετά μεγάλο ώστε να αποτρέπεται η επαφή μεταξύ των επιφανειών του ρότορα και του στάτη, λαμβάνοντας υπόψη τις ανοχές που σχετίζονται με τις διαστάσεις, τα χαλαρά έδρανα και την κίνηση τους. Το διάκενο αέρα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερο για να βελτιωθεί η απόδοση του κινητήρα, καθώς τα μεγαλύτερα κενά αέρα απαιτούν περισσότερη ισχύ για να επιτευχθεί επαρκής μαγνήτιση.

 

Ανεμιστήρας
Στους κινητήρες AC, η θερμότητα συσσωρεύεται στις περιελίξεις. Για το λόγο αυτό, οι κινητήρες AC διαθέτουν ενσωματωμένο σύστημα ψύξης. Μέσα στο περίβλημα, ένας ανεμιστήρας είναι συνδεδεμένος στον άξονα του ρότορα στο αντίθετο άκρο του άξονα που οδηγεί το μηχάνημα στο οποίο είναι συνδεδεμένος ο κινητήρας AC. Ο ανεμιστήρας τραβάει ψυχρό αέρα και τον πιέζει να περάσει στις περιελίξεις. Ζεστός αέρας διοχετεύεται από το πίσω μέρος του περιβλήματος.

 

Περίφραξη
Το περίβλημα προστατεύει τα εσωτερικά μέρη ενός κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος από σωματίδια και υγρά, παρέχει συναγωγή ψύξης και εξασφαλίζει ηλεκτρική ασφάλεια. Το μέγεθος της προστασίας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ποιότητα των υλικών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή του περιβλήματος. Η NEMA και η IEC έχουν προδιαγραφές για σχέδια περιβλημάτων. Ένας κωδικός προστασίας εισόδου (IP) χρησιμοποιείται για την ταξινόμηση περιβλημάτων, όπως το IP65. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός του κωδικού IP τόσο καλύτερη είναι η προστασία.

 

Ορισμένα περιβλήματα διαθέτουν πτερύγια θερμότητας στο πλάι και δεν διαθέτουν ανεμιστήρα για ψύξη. Τα πλήρως κλειστά περιβλήματα που ψύχονται με ανεμιστήρα έχουν έναν ανεμιστήρα στον άξονα του ρότορα.