Stato và Rotor là gì? Tìm hiểu chi tiết cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Chu Văn An

Trong các động cơ điện như máy khoan, máy bơm,… sẽ có hai phần là stato và rôto. Hai bộ này phối hợp với nhau rất trơn tru, tuy nhiên người dùng thường nhầm lẫn chúng với nhau. Vậy stato và rôto là gì? Chúng có cấu trúc như thế nào và làm thế nào chúng ta có thể phân biệt chúng? Hãy cùng LabTrường Lê Hồng Phong tìm hiểu qua bài viết sau đây nhé!

Các bộ phận kết cấu của động cơ điện

A/ Stator là gì?

Sato là gì?

Stator là bộ phận đứng yên, không chuyển động của hệ thống máy móc quay và thường được tìm thấy trong máy phát điện, động cơ điện, rôto sinh học hoặc còi báo động. Tùy theo hình dạng và cấu tạo của động cơ điện, stato có thể đóng vai trò như một nam châm (tác dụng với rôto để tạo ra chuyển động) hoặc đóng vai trò như một phần ứng, nhận tác dụng của stato từ để làm di chuyển cuộn dây từ trường trên rôto.

Khi stato đóng vai trò như một nam châm điện, cuộn dây được gọi là cuộn dây hoặc trường cuộn dây.

Cấu trúc của Stator

Stator có cấu tạo gồm hai phần chính: lõi thép và dây quấn. Ngoài ra còn có vỏ máy và nắp máy được làm bằng gang.

Cấu trúc của Stator

– Lõi thép stator có dạng hình trụ với các tấm thép kỹ thuật điện được dập rãnh bên trong, sau đó ghép lại tạo thành các rãnh theo hướng trục. Lõi thép này được ép vào bên trong vỏ máy.

– Phần dây quấn stato có thể là dây thép hoặc dây nhôm, nhưng để giảm thiểu hư hỏng trong động cơ, hầu hết các nhà sản xuất hiện nay thường sử dụng dây đồng cách điện đặt trong các rãnh của lõi thép. Khi dòng điện xoay chiều ba pha chạy trong cuộn dây ba pha của stato sẽ tạo ra một từ trường quay.

Nguyên lý hoạt động của stato

Vai trò của stato là tạo ra từ trường và cơ cấu đỡ cho động cơ. Các cuộn dây stato được gắn vào lõi thép stato và khi dòng điện chạy qua lõi stato, nó sẽ tạo ra một suất điện động cảm ứng để chuyển đổi năng lượng điện. Khi động cơ hoạt động, nhiệt sinh ra do tổn thất bên trong được truyền qua lõi sắt và tỏa ra từ bề mặt đế ra không khí xung quanh. Vì vậy, người ta thường thiết kế mô tơ như một tấm tản nhiệt ở mặt ngoài của đế để tăng diện tích tản nhiệt.

B/ Rôto là gì?

Rôto là bộ phận chuyển động, bộ phận động, bộ phận quay của máy và được tìm thấy trong động cơ điện hoặc máy phát điện.

Cấu trúc của rôto

Rôto bao gồm lõi thép, dây quấn và trục máy.

Cấu trúc của cánh quạt

– Lõi thép gồm các tấm thép kỹ thuật điện được lấy từ bên trong lõi thép stato lắp ráp và có mặt ngoài khía rãnh để đặt dây quấn. Ở giữa lõi thép có đục lỗ để lắp trục.

– Trục máy của máy điện không đồng bộ được làm bằng thép và có lõi rôto bằng thép.

Các loại rotor hiện nay

1. Với động cơ cảm ứng hoặc máy không đồng bộ

• Rotor lồng sóc

Rôto lồng sóc bao gồm một lõi thép được nối với nhau bằng các tấm kỹ thuật điện và các dây dẫn là các thanh đồng hoặc nhôm cách đều nhau đặt dọc theo trục ngoại vi, được nối ngắn mạch vĩnh viễn ở cả hai đầu bằng hai vòng ngắn mạch. Đối với động cơ nhỏ, rôto được đúc thành một khối với các thanh dẫn hướng, vành ngắn mạch, bộ tản nhiệt và lưỡi làm mát.

Rôto lồng sóc quay với tốc độ nhỏ hơn từ trường quay hoặc tốc độ đồng bộ của stato và cung cấp cảm ứng cần thiết của dòng điện rôto tới mômen động cơ, tỷ lệ với độ trượt. Mô men xoắn tạo ra lực truyền qua các cánh quạt tới tải và với động cơ có công suất trên 100kW, thanh dẫn hướng bằng đồng được đặt trong các rãnh rôto, gắn chặt vào vành ngắn mạch.

Hình ảnh rôto lồng sóc

• Rôto cuộn dây

Rôto dây quấn là một nam châm lớn có các cực được làm từ thép cán nhô ra từ lõi rôto và được quấn giống như cuộn dây stato 3 pha có số cực từ bằng số cực từ của cuộn dây stato. Các cực sẽ được cung cấp dòng điện một chiều hoặc được từ hóa bằng nam châm vĩnh cửu.

Loại cuộn dây này luôn nối sao (Y) và có ba đầu ra nối với ba vòng trượt, gắn vào trục quay của rôto và cách điện với trục. Ba chổi than cố định luôn nằm trên vòng trượt để dẫn điện vào một điện trở biến thiên nối sao nằm bên ngoài động cơ để khởi động hoặc điều chỉnh tốc độ.

Dòng điện một chiều từ bộ kích thích bên ngoài hoặc từ cầu diode gắn trên trục rôto tạo ra từ trường và cung cấp năng lượng cho cuộn dây từ trường quay, đồng thời, dòng điện xoay chiều cung cấp năng lượng cho cuộn dây phần ứng.

Rôto dây quấn hoạt động ở tốc độ không đổi và có dòng điện khởi động thấp hơn, đồng thời hiệu suất hoạt động của động cơ được cải thiện khi động cơ tăng tốc do điện trở bên ngoài giảm.

Rôto cuộn dây

2. Với máy phát điện và máy phát điện

• Rotor cực lồi

Rôto cực lồi được làm bằng một trục thép chắc chắn với các khe chạy dọc theo chiều dài bên ngoài của hình trụ nhằm mục đích giữ các cuộn dây kích từ của rôto. Cuộn dây từ trường được làm bằng dây đồng quấn quanh cực từ và các vòng dây được cách điện với nhau. Hai cực kết nối với vòng trượt ở một đầu trục thông qua chổi than chạy dọc theo các vòng nối với nguồn điện DC. Dòng điện một chiều được cung cấp thông qua kích thích chổi than từ bộ chỉnh lưu gắn trên trục máy để chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.

Rôto cực nổi bật hoạt động ở tốc độ dưới 1500 vòng/phút (vòng quay mỗi phút) và 40% mô-men xoắn định mức của nó mà không cần kích thích.

• Rôto cực ẩn

Rôto cực ẩn được làm từ thép đặc có dạng hình trụ với các rãnh song song trên đó đặt cuộn dây rôto. Tốc độ hoạt động của rôto cực ẩn dao động từ 1500 – 3000 vòng/phút có độ bền cơ học cao và được sử dụng trong các nhà máy điện hạt nhân, khí đốt, nhiệt điện.

Cấu tạo rôto cực ẩn và rôto cực hở

Nguyên lý hoạt động của rôto

Dòng điện ba pha cấp vào cuộn dây stato sẽ sinh ra năng lượng làm rôto sinh ra từ thông quay. Từ thông sẽ tạo ra một từ trường trong khe hở không khí. Từ trường này quét qua cuộn dây nhiều pha tự ngắn mạch đặt trên lõi sắt của rôto gây ra suất điện động trong cuộn dây rôto. Vì rôto là mạch kín nên có dòng điện và từ thông trong cuộn dây do dòng điện kết hợp với từ thông của stato tạo ra từ thông tổng tại các khe hở. Dòng điện trong cuộn dây rôto tác động lên từ thông khe hở để tạo ra mô men xoắn và quyết định tốc độ quay của rôto.

C/ Sự khác biệt giữa stato và rôto

Điểm khác biệt lớn nhất giữa stato và rôto giúp phân biệt hai bộ phận này của động cơ là stato là bộ phận cố định, còn rôto là bộ phận chuyển động (bộ phận quay).

Cụ thể:

– Stator: Có nhiệm vụ tạo ra từ trường và cơ chế hỗ trợ hoạt động của động cơ. Cấu trúc của nó bao gồm các bộ phận lõi, khung và cuộn dây stato. Các cuộn dây sẽ được nhúng vào lõi. Khi dòng điện chạy qua phần lõi, một suất điện động cảm ứng được tạo ra để đạt được sự chuyển đổi năng lượng điện. Giá đỡ có chức năng chính là cố định và đỡ lõi stato.

– Rôto: Cấu tạo bao gồm một trục, một lõi rôto và một rôto quấn dây. Rôto cũng là một phần của mạch từ của động cơ. Lực điện từ được tạo ra từ cuộn dây rôto, thông qua dòng điện tạo ra mômen điện từ. Thành phần chính hỗ trợ trọng lượng của rôto và truyền mô-men xoắn và công suất cơ học là trục.

Qua bài viết này, LabTrường Lê Hồng Phong hy vọng bạn đọc sẽ có thêm những kiến ​​thức bổ ích về rôto và stato, hiểu rõ hơn về rôto và stato. rôto là gì? Cảm ơn bạn đã quan tâm theo dõi bài viết của chúng tôi.

Xem thêm:

• Token là gì? Cách sử dụng token trong ngân hàng
• Mã Morse là gì? Hướng dẫn cách phát tin nhắn bằng tín hiệu mã Mosre