Буровой ротор. Назначение конструкция и классификация. Из чего состоит ротор.

Эти устройства включают в себя различные электродвигатели. Наиболее распространенная модель этого устройства состоит из следующих частей:

Содержание

Буровой ротор. Назначение конструкция и классификация

Ротор является важным компонентом многих машин и механизмов. Наиболее важным компонентом, обозначаемым этим термином, является так называемый якорь электродвигателя, генератора переменного тока. Как и колесо, изобретение и использование ротора позволило человечеству сделать большой шаг на пути к электрификации. В этой статье более подробно объясняется, что такое ротор, в каких механизмах и машинах он используется и какие типы роторов существуют.

Определение

В электротехнике классический ротор представляет собой вращающееся цилиндрическое тело со следующей структурой:

Вал из прочной зубчатой стали с как минимум двумя подшипниками — передним и задним,
Подшипники, состоящие из одного или нескольких твердых стальных подшипников с одной или несколькими осями, по крайней мере, одна ось с двумя подшипниками, один спереди и один сзади,
катушки, намотанные на сердечники, смонтированные с пластинами,
коллектор или пара специальных токопроводящих колец.

Вращающаяся часть, которая часто вращается с высокой скоростью, принудительно охлаждается крыльчаткой на одном конце. В генераторах переменного тока ротор приводится в движение турбиной, соединенной с ним общим валом, или двигателем, который приводится в движение шкивом, поддерживаемым гибким и прочным ремнем (ременная передача).

Таким образом, основная функция ротора заключается во вращении относительно неподвижной части. В электротехнике эта неподвижная часть является статором. Вместе ротор и статор являются основными компонентами электродвигателей и генераторов.

Принцип работы

Принцип работы асинхронного двигателя довольно прост. Он основан на двух физических явлениях:

Когда на обмотки статора подается напряжение, в двигателе создается вращающееся магнитное поле.
Поле влияет на ток, индуцируемый в роторе. Это создает вращающий момент, который вращает вал двигателя относительно полюсов.

При каждом обороте вала полюса меняют полярность с частотой сети. Поэтому напряжение обмотки статора является стандартной частотой, от которой зависит частота вращения:

нагрузка на вал,
количество пар полюсов,
обмотки статора.

Кроме того, важно проверить двигатель на наличие перебоев и коротких замыканий. Сопротивление ротора и статора следует проверить омметром в соответствии со спецификациями, приведенными в руководстве по эксплуатации. Однако устройство должно быть чрезвычайно чувствительным, поскольку сопротивление обмоток мощных двигателей стремится к нулю.

Определение

Вал из прочной зубчатой стали с как минимум двумя подшипниками — передним и задним,
Подшипники, состоящие из одного или нескольких твердых стальных подшипников с одной или несколькими осями, по крайней мере, одна ось с двумя подшипниками, один спереди и один сзади,
катушки, намотанные на сердечники, смонтированные с пластинами,
коллектор или пара специальных токопроводящих колец.

Таким образом, основная функция ротора заключается во вращении относительно неподвижной части. В электротехнике эта неподвижная часть является статором. Вместе ротор и статор являются важнейшими компонентами электродвигателей и генераторов.

Недостатки асинхронных электродвигателей

В стандартном исполнении без магнитов в роторе асинхронные двигатели являются маломощными двигателями. Они не способны одновременно обеспечивать высокий крутящий момент. Кроме того, для их запуска требуется большой ток, который может превысить пределы электросети. Поэтому они должны запускаться без нагрузки. Кроме того, асинхронные двигатели являются сильными источниками электромагнитных помех, которые вызывают сбои в работе различных других устройств, находящихся поблизости. Чтобы уменьшить их влияние, необходимо обеспечить хорошее заземление и экранирование.

Статор — концепция и принцип работы

Статор используется в электромеханических устройствах, таких как двигатели и генераторы постоянного и переменного тока.

Агрегаты, работающие на переменном токе

Эти устройства включают в себя различные электродвигатели. Наиболее распространенная модель этого устройства состоит из следующих частей:

Оребренный алюминиевый или чугунный корпус с монтажной коробкой для подключения обмоток статора и ротора,
Статор — это неподвижный компонент в виде полого цилиндра, расположенного внутри корпуса. Обмотка статора состоит из 3 пар противоположных витков изолированного медного провода, намотанного на пазы в корпусе.
Цельнометаллический цилиндрический ротор с валом и пазами, в которые вварены высокопроводящие алюминиевые шины.

Двигатель переменного тока

Ротор вращается на двух опорных подшипниках, которые прижимаются к его валу. Высокоскоростной двигатель охлаждается крыльчаткой — небольшим вентилятором, состоящим из нескольких лопастей, прикрепленных к одному концу вала ротора. Лопастная структура алюминиевого корпуса также способствует эффективному охлаждению панели управления.

Принцип работы такого двигателя заключается в следующем:

Когда ток подключен к устройству, он поочередно поступает в одну из трех пар катушек статора.
Когда ток течет в парах катушек статора, он создает магнитное поле, силовые линии которого пересекают ротор.
Попеременно включенные пары катушек создают подвижное магнитное поле, которое индуцирует электрический ток в неподвижных металлических стержнях ротора в соответствии с законом электромагнитной индукции.
Индуцированный ток в роторе создает силу, которая выталкивает его из магнитного поля статора. Поскольку частота тока в катушках статора составляет в среднем около 30 импульсов в секунду, возникающая выталкивающая сила на роторе заставляет его вращаться с высокой скоростью.

Важно! В зависимости от одновременности вращения ротора и магнитного поля, создающего это движение, электродвигатель может быть синхронным (ротор устройства вращается синхронно с магнитным полем статора) или асинхронным (вращение якоря не синхронизировано с движением магнитного поля статора). Первый тип характеризуется высокой производительностью и надежностью, а второй — широким разнообразием конструкций и сфер применения.

Альтернатор

В зависимости от применения и конструкции роторы можно разделить на следующие типы:

Фазный — Этот тип якоря состоит из ряда катушек, намотанных на сердечник и расположенных под углом 1200 друг к другу. Концы проводов катушки ведут к пластинам коллектора и приводятся в действие щеточным механизмом.
Короткозамкнутый ротор этого типа состоит из сплошного цилиндра с пазами, в которых расположены электролитические медные или алюминиевые шины. Концы этих шин соединены кольцом. В устройствах с таким типом якоря отсутствует коллекторный или щеточный узел.

Двигатели с фазированным ротором больше и тяжелее, но имеют отличные характеристики запуска и управления. Агрегаты с короткозамкнутыми короткозамкнутыми роторами меньше, менее подвержены неисправностям и просты в эксплуатации.

Знание ротора и статора дает не только полезные теоретические знания, но и практический опыт: Зная структуру машин постоянного и переменного тока, можно проверить функционирование их основных компонентов в случае неисправности и определить, что является причиной неисправности — якорь, статор, щетка или коллекторный узел.

Ответив на вопрос «Что такое ротор?» и узнав больше об устройстве этой детали, можно также самостоятельно перематывать сгоревшие обмотки, что опять же является довольно популярной и хорошо оплачиваемой работой.

вдоль контура, т.е. (см. (71.11)). Интеграл в правой части формулы (71.14) представляет собой поток вектора через область, ограниченную контуром (ср. (71.3)), т.е.

Полноценное проведение диагностического осмотра мотора

Для осмотра статора и других центральных частей электродвигателя используются специальные держатели с двумя подвесными цилиндрами. Последние облегчают вращение компонентов.

Самостоятельный ремонт двигателя следует начинать с тщательного изучения всей технической документации. Затем определяется степень износа подшипников, выявляются и устраняются другие дефекты.

Необходимо проверить состояние всех металлических частей ротора двигателя, крепление пластин к валу, качество закрытой проводки и, наконец, правильность работы вентиляторов.

Техническое обслуживание осуществляется с помощью специального набора ключей, стандартного тестера и подъемного механизма. Самое главное, что необходимо помнить, — это отключение двигателя от сети. Все узлы очищаются от слоя пыли с помощью щеток и сжатого воздуха. Затем рекомендуется хранить мелкие компоненты и все их соединения в отдельной коробке, чтобы они не потерялись.

Демонтируйте ротор двигателя в соответствии со следующими рекомендациями. Отделив экран от корпуса двигателя, надвиньте его на вал, стараясь не повредить изоляцию обмотки. Для этого используется картон высокой плотности, который помещается между статором и ротором и на котором затем размещаются компоненты.

Пружины и подшипники также снимаются с вала. Короткозамкнутая обмотка и сердечник удаляются. При снятии ротора важно аккуратно перемещать его по валу.

При осмотре вентиляторов убедитесь, что лопасти целы и надежно закреплены. Процедура выполняется с помощью молотка. Дефектные детали заменяются. Баланс не должен быть нарушен, поэтому перед проверкой следует сделать пометку на роторе, чтобы убедиться, что при сборке каждая деталь находится в правильном положении.

Ремонт

Для восстановления функциональности и работоспособности необходимо провести ремонт всего устройства. Иногда требуется замена некоторых деталей. Например, если статор по разным причинам нагревается, на структуре якоря двигателя может образоваться нагар.

Последовательность действий следующая:

Разборка двигателя,
уборка,
разборка всех деталей,
ремонт поврежденных деталей,
живопись,
Сборка двигателя и испытание под нагрузкой.

Если речь идет о фазном агрегате, требуется ремонт отдельных компонентов, включая щеточный коллектор.

Если стержень треснул, его необходимо отремонтировать или заменить. Это делается следующим образом: В месте трещины делается надрез, а от места надреза до конца стопорного кольца просверливаются отверстия. Просверленная часть заполняется медным сплавом.

Кроме того, важно проверить двигатель на наличие перебоев и коротких замыканий. Сопротивление ротора и статора следует проверить омметром в соответствии со спецификациями, приведенными в руководстве по эксплуатации. Однако устройство должно быть чрезвычайно чувствительным, поскольку сопротивление обмоток мощных двигателей стремится к нулю.

В курсе «Криволинейный интеграл по замкнутому контуру» я уже подробно описывал «плоское» силовое поле, и поэтому крайне полезно заглянуть в конец этой статьи, прежде чем читать дальше. На самом деле, теперь будет продолжение, в котором мы проанализируем аналогичную ситуацию в космосе.

Виды электромеханических устройств

Статор — концепция и принцип работы

Агрегаты, работающие на переменном токе

Оребренный алюминиевый или чугунный корпус с монтажной коробкой для подключения обмоток статора и ротора,
Статор — это неподвижный компонент в виде полого цилиндра, расположенного внутри корпуса. Обмотка статора состоит из 3 пар противоположных витков изолированного медного провода, намотанного на пазы в корпусе.
Цельнометаллический цилиндрический ротор с валом и пазами, в которые вварены высокопроводящие алюминиевые шины.

Двигатель переменного тока

Принцип работы такого двигателя заключается в следующем:

Когда ток подключен к устройству, он поочередно поступает в одну из трех пар катушек статора.
Когда ток течет в парах катушек статора, он создает магнитное поле, силовые линии которого пересекают ротор.
Попеременно включенные пары катушек создают подвижное магнитное поле, которое индуцирует электрический ток в неподвижных металлических стержнях ротора в соответствии с законом электромагнитной индукции.
Индуцированный ток в роторе создает силу, которая выталкивает его из магнитного поля статора. Поскольку частота тока в катушках статора составляет в среднем около 30 импульсов в секунду, возникающая выталкивающая сила на роторе заставляет его вращаться с высокой скоростью.

Машины постоянного тока

Наиболее распространенный щеточный двигатель постоянного тока представляет собой электрический узел, состоящий из следующих компонентов:

Чугунный корпус с ребрами охлаждения и специальной монтажной коробкой для подключения обмоток устройства,
Цельный стальной вал-шестерня с двумя подшипниками,
Якорь состоит из сердечника (набор пластин из специальной электротехнической стали) и обмотки якоря (катушки из медной проволоки, размещенной в пазах сердечника),
Катушка, состоящая из полюсов возбудителя с намотанными на них витками медной проволоки,
Коллектор — медные пластины на валу, к которым подключены выводы катушек обмотки якоря,
графитовые щетки или металлические графитовые щетки (группа щеток).

Однофазный асинхронный двигатель

Трехфазный асинхронный двигатель, описанный выше, имеет две фазы, однофазный асинхронный двигатель — две. Один — функциональный, другой — вспомогательный. Вспомогательный привод необходим для придания ротору начального вращения. По этой причине его также называют стартером.

Однофазный асинхронный двигатель имеет две обмотки: рабочую обмотку и вспомогательную обмотку (пусковую обмотку или пусковой двигатель).

Когда обмотка статора находится под напряжением, она создает два одинаковых магнитных поля, которые вращаются в противоположных направлениях. Когда ротор, который уже имеет некоторое начальное вращение, помещается в это поле, магнитное поле способствует этому вращению. Но как запустить ротор в самом начале? Как заставить его вращаться, ведь из одной обмотки исходят два магнитных поля одинаковой величины и направлены в разные стороны. Поэтому заставить ротор вращаться с их помощью невозможно. В простейшем случае вращение задается вручную — механически. Затем вращение получает поле.

Для автоматизации запуска однофазного асинхронного двигателя разработана вспомогательная обмотка. Он предназначен для подавления одной составляющей магнитного поля основной обмотки и усиления другой. В результате один из компонентов перекрывает другой, заставляя ротор вращаться. Стартерная обмотка отключается, а основная обмотка помогает вращению.

Асинхронный электродвигатель (АДМ) широко используется благодаря своей надежности и простоте конструкции. Статор этого двигателя представляет собой стандартный полый цилиндр из листов электростатической стали с трехфазной обмоткой. Ротор может быть двигателем с короткозамкнутой клеткой или фазным двигателем. Последний вариант по разным причинам более распространен, хотя его конструкция намного сложнее, чем у ротора с короткозамкнутым сепаратором.

Типы роторов

Принцип работы электродвигателя

В зависимости от применения и конструкции роторы можно разделить на следующие типы:

Фазный — Этот тип якоря состоит из ряда катушек, намотанных на сердечник и расположенных под углом 1200 друг к другу. Концы проводов катушки ведут к пластинам коллектора и приводятся в действие щеточным механизмом.
Короткозамкнутый ротор этого типа состоит из сплошного цилиндра с пазами, в которых расположены электролитические медные или алюминиевые шины. Концы этих шин соединены кольцом. В устройствах с таким типом якоря отсутствует коллекторный или щеточный узел.

Более того, если ответить на вопрос «Что такое ротор?» и разобраться в конструкции этой детали, то можно самостоятельно перемотать сгоревшие обмотки, что опять же является довольно востребованной и хорошо оплачиваемой работой.

Итак: я еще раз подчеркиваю, что этот вектор начинается из точки и не должен никуда смещаться! По той причине, что она характеризует направление наиболее быстро растущей функции именно в точке «em zero», а не где-либо еще!

Типы роторов

Принцип работы электродвигателя

В зависимости от применения и конструкции роторы можно разделить на следующие типы:

Фазный — Этот тип якоря состоит из ряда катушек, намотанных на сердечник и расположенных под углом 1200 друг к другу. Концы проводов катушки ведут к пластинам коллектора и приводятся в действие щеточным механизмом.
Короткозамкнутый ротор этого типа состоит из сплошного цилиндра с пазами, в которых расположены электролитические медные или алюминиевые шины. Концы этих шин соединены кольцом. В устройствах с таким типом якоря отсутствует коллекторный или щеточный узел.

Потенциальное векторное поле

В курсе «Криволинейный интеграл по замкнутому контуру» я уже подробно описывал «плоское» силовое поле, и поэтому крайне полезно заглянуть в конец этой статьи, прежде чем читать дальше. На самом деле, теперь будет продолжение, в котором мы проанализируем аналогичную ситуацию в космосе.

Здесь на ум приходит «потенциал», потенциальная энергия, потенциальная емкость. Так кирпич на подоконнике потенциально может упасть, а вмятина на полу иллюзорно показывает нам именно эту потенциальную энергию. Верно, гравитационное поле Земли является ярким примером векторного потенциального поля.

Давайте напомним себе об этом свойстве, сбросив перо с подоконника окна нашего уютного коттеджа….. нет, не кирпич, а перо. Оно может лететь по бесконечному числу траекторий из одной точки в другую (из-за ветра, сопротивления воздуха и т.д.), но во всех случаях гравитационное поле Земли будет совершать одинаковую работу по перемещению пера между этими точками. Ну а различные траектории — это «вклад» других сил, которые, кстати, тоже могут быть описаны векторными полями.

Примечание: У вас может возникнуть вопрос: «Но ведь ветер может поднять перо, и тогда работы должно прибавиться!». Вовсе нет. Физическое понятие работы не подразумевает, что кто-то или что-то «работает». Когда ветер поднимает ручку, абсолютная работа, совершаемая гравитацией, просто уменьшается.

В физике существует конкретная математическая модель, описывающая гравитационные силы, но для сохранения направленности этого сайта я приведу только общие формулы. Итак:

Векторное поле является динамическим, если оно является градиентным полем скалярного поля. Эта функция называется потенциальной функцией или просто потенциалом.

Работа динамического векторного поля по перемещению материальной точки из точки в точку не зависит от траектории ее движения и выражается следующим криволинейным интегралом типа 2:

, что равно разности потенциалов.

Другими словами: В потенциальном поле имеют значение только начальная и конечная точки пути. Когда эти точки совпадают, суммарная работа сил вдоль замкнутого пути равна нулю:

Давайте возьмем пружину из земли и поднесем ее к исходной точке. Опять же, траектория нашего движения произвольна; мы можем даже уронить пружину, поднять ее снова и т.д.

Почему конечный результат равен нулю?

Упал ли он из точки «а» в точку «б»? Он упал. Гравитация действовала.

Вернулся ли он в точку «а»? Правильно. Это означает, что он совершил ту же работу против силы тяжести, независимо от приключений и сил, которые он вызвал, даже если ветер вернул его обратно.

Примечание: В физике символ «минус» обозначает противоположное направление.

Поэтому суммарная работа сил равна нулю:

Как я уже сказал, физика и общая концепция работы различны. И понять эту разницу поможет не перо или кирпич, а, например, пианино.

Поднимите вместе пианино и несите его по лестнице. Перетащите его через дорогу. Сколько угодно и где угодно. И если никто не вызовет полицию, снова заберите прибор домой. Выполнили ли вы свою работу? Да, именно так. В поте лица своего. Но с точки зрения физики никакой работы не проводилось.

Благодаря высокой производительности они используются во многих тяжелых условиях эксплуатации, например, в кранах, подъемных двигателях, станках и различном подъемном оборудовании. Другими словами, эти двигатели используются там, где им необходимо работать под нагрузкой, а не на холостом ходу.

Типы роторов

Альтернатор

В зависимости от применения и конструкции роторы можно разделить на следующие типы:

Фазный — Этот тип якоря состоит из ряда катушек, намотанных на сердечник и расположенных под углом 1200 друг к другу. Концы проводов катушки ведут к пластинам коллектора и приводятся в действие щеточным механизмом.
Короткозамкнутый ротор этого типа состоит из сплошного цилиндра с пазами, в которых расположены электролитические медные или алюминиевые шины. Концы этих шин соединены кольцом. В устройствах с таким типом якоря отсутствует коллекторный или щеточный узел.

Ротор

Ротор асинхронного электродвигателя делится на два типа: Короткое замыкание и фаза. Наиболее распространенными являются машины с роторами с червячной клеткой. Их преимущество заключается в простоте конструкции и технологии изготовления. Самое главное, что эти двигатели не касаются динамической структуры. Это повышает долговечность и делает ненужными и более простыми работы по техническому обслуживанию и сервису.

Асинхронный двигатель может быть двигателем с короткозамкнутой клеткой и фазным двигателем.

Асинхронные двигатели с фазным ротором являются более сложными. Однако они позволяют регулировать скорость без дополнительного оборудования и обладают высоким пусковым моментом. Поэтому необходимо принять решение: более простая конструкция или переменная скорость.

Короткозамкнутый ротор сепаратора

Ротор состоит из вала и цилиндрической структуры из короткозамкнутых стержней. Внешне эта структура очень похожа на червячную клетку, поэтому короткозамкнутую обмотку ротора часто называют таковой.

Короткозамкнутый ротор сепаратора

Первоначально и шины, и закрывающие кольца были изготовлены из меди. Современные асинхронные двигатели мощностью до 100 кВт состоят из алюминиевых шин, которые также заканчиваются алюминиевыми дисками. Промежутки между прутьями также отлиты из алюминиевого сплава. В результате получается короткозамкнутый ротор, но с прочным покрытием.

Поскольку во время работы выделяется значительное количество тепла, поперечные секции «клетчатого колеса» оснащены дополнительными вентиляционными ребрами для охлаждения. Таким образом, во время работы достигается самоохлаждение. Чем выше скорость вращения, тем эффективнее самоочистка.

Функционирование асинхронного двигателя: структура и расположение компонентов

Ротор установлен на статоре, концы вала закреплены крышками с установленными подшипниками. Это бесщеточный двигатель, не имеющий дополнительных контактов или электрических соединений. Подвижная часть двигателя начинает вращаться при наличии магнитного поля в статоре. Он генерируется при подаче тока. Это поле вращается, что также вызывает вращение объектов внутри поля. Простая и надежная конструкция сделала этот тип электродвигателя популярным.

Читайте также: Как превратить аккумуляторный шуруповерт в сетевой видеошуруповерт.

Как сделан фазный ротор

Конструкция фазного ротора мало чем отличается от конструкции обмотки статора. Те же втулки с пазами для установки медных катушек. Количество обмоток — три, и они обычно соединены в звезду.

Вот как выглядит фазный ротор асинхронного двигателя

Концы обмоток ротора оканчиваются медными кольцами. Эти кольца прочно соединены с валом. Они также изолированы и не имеют электрического контакта со стальным валом (они крепятся к валу с помощью диэлектрических прокладок). Поскольку наличие колец является характерной особенностью этого типа двигателей, их иногда называют кольцевыми двигателями.

Демонтируйте ротор двигателя в соответствии со следующими рекомендациями. Отделив экран от корпуса двигателя, надвиньте его на вал, стараясь не повредить изоляцию обмотки. Для этого используется картон высокой плотности, который помещается между статором и ротором и на котором затем размещаются компоненты.

Векторное поле градиентов

Каково ваше отношение к направленной производной и градиенту? … ничего страшного, это шаг от ненависти к любви =) Помните, что градиент функции в точке — это несвободный вектор, который указывает направление максимального роста функции в этой точке и определяет скорость этого роста.

Читайте также: Безопасно ли обогревать дом инфракрасным отоплением: виды и принцип работы, преимущества и недостатки.

Нахождение функции градиента вектора является популярным и распространенным способом получения векторного поля из скалярного поля. Поскольку соответствующие частные производные функции существуют при двух и трех переменных:

Смысл очень прост. Например, если функция определяет скалярное поле глубины озера, то соответствующая векторная функция определяет набор собственных векторов, каждый из которых задает направление подъема грунта в конкретной точке и скорость этого подъема.

Если функция задает скалярное поле температуры определенной области пространства, то соответствующее векторное поле характеризует направление и скорость самого быстрого нагрева пространства в любой точке этой области.

Рассмотрим общую математическую задачу:

Дано скалярное поле и точка. Требуется:

1) Постройте градиентную функцию скалярного поля,

2) Найдите градиент поля в этой точке и вычислите его длину,

3) Вычислите производную по направлению нормального вектора на поверхности в точке, образующей тупой угол с положительной полуосью.

Это не имеет прямого отношения к решению задачи, но мы сразу видим, что скалярное поле не определено во всех трех координатных плоскостях.

1) Быстро вспомните, как найти частные производные функции трех переменных:

Построим функцию, определяющую векторное поле градиентов:

Опять же, что это значит? Эта векторная функция присваивает каждой точке определения поля градиента вектор, который определяет направление и максимальную скорость возрастания функции в этой точке.

И один из этих векторов будет найден в следующем разделе:

2) Вычислите частные производные в :

Итак: я еще раз подчеркиваю, что этот вектор начинается из точки и не должен никуда смещаться! По той причине, что она характеризует направление наиболее быстро растущей функции именно в точке «em zero», а не где-либо еще!

Мерой этой максимальной скорости как раз и является длина склона:

3) Вычислите производную по направлению нормального вектора в точке, образующей тупой угол с положительной полуосью.

Это немного сложно, но разобраться несложно. Сначала проверим, что точка «em zero» действительно принадлежит данной поверхности: у нас есть верное равенство. ХОРОШО.

Нас интересует не то, что это за поверхность, а ее перпендикулярный вектор к точке, который образует тупой угол с полуосью.

Вспомните материал из другого урока: Вектор перпендикуляра к поверхности в точке задан следующим образом:

В данном случае:

Но правильный ли это вектор? Как найти угол, который она образует с полуосью? …сегодня у нас поездка в кинотеатр…. =) и теперь на подходе фильм «Вспомнить все». Вычислим скалярное произведение вектора с ведущим вектором положительной полумагистрали «Дзета»:

Типы роторов

Принцип работы электродвигателя

В зависимости от применения и конструкции роторы можно разделить на следующие типы:

Фазный — Этот тип якоря состоит из ряда катушек, намотанных на сердечник и расположенных под углом 1200 друг к другу. Концы проводов катушки ведут к пластинам коллектора и приводятся в действие щеточным механизмом.
Короткозамкнутый ротор этого типа состоит из сплошного цилиндра с пазами, в которых расположены электролитические медные или алюминиевые шины. Концы этих шин соединены кольцом. В устройствах с таким типом якоря отсутствует коллекторный или щеточный узел.

Ротор векторного поля

В этой главе будем для единичных векторов по осям (прямоугольных) декартовых координат использовать обозначение e x, e y, e z. _,\mathbf _,\mathbf _.>

Простой пример

Рассмотрим векторное поле F

, зависящее от координат x и y так: F ( x, y ) = y e x − x e y (x,y)=y\mathbf _-x\mathbf _> .

Для данного примера легко видеть, что F = ω × r =\mathbf <\omega >\times \mathbf >, где r — радиус-вектор, а ω = − 1 e z _> Т.е. поле F можно рассматривать как поле скоростей точек твердого тела, вращающихся с угловой скоростью, равной единице, в отрицательном направлении оси z (т.е. по часовой стрелке, если смотреть «сверху» — вдоль оси z). Интуитивно понятно, что поле закручено по часовой стрелке. Если мы поместим колесо с лопастями в жидкость, текущую с такими скоростями (то есть вращающуюся по часовой стрелке как единое целое), мы везде увидим, что оно начинает вращаться по часовой стрелке. (Для определения направлений мы, как обычно, используем правило правой руки или правило правого винта).
z-компонента поля F принимается равной нулю. Если же она не нулевая, а постоянная (или даже зависит только от z), то результат для ротора будет таким же.

Как и предположили, направление совпало с отрицательным направлением оси z. В данном случае ротор оказался константой, то есть поле ∇ × F \times \mathbf > оказывается однородным, не зависящим от координат (что естественно для вращения твердого тела). Это замечательно,

угловая скорость вращения жидкости, вычисленная из ротора и оказавшаяся равной точно rot ⁡ F / 2 \mathbf /2>, точно совпала с тем, что указано в параграфе Физическая интерпретация, то есть этот пример является хорошей иллюстрацией приведённого там факта. (Конечно же, вычисления, полностью повторяющие приведённые выше, но только для неединичной угловой скорости, дают тот же результат ∇ × F = 2 ω \times \mathbf =2\omega > ).

Скорость вращения в этом примере одинакова в каждой точке пространства (угол вращения пылинки, прилипшей к твердому телу, не зависит от того, где именно она прилипла). График ротора F

поэтому не очень интересен:

Более сложный пример

Рассмотрим теперь несколько более сложное векторное поле9:

Мы можем не заметить никакого вращения, но если мы посмотрим внимательнее, то увидим увеличенное поле, например, в точке x

=4, чем при x =3. Если бы мы поместили туда маленькое колесо с лопастями, то больший поток с правой стороны заставил бы колесо вращаться по часовой стрелке, что соответствует вращению в направлении — z. Если бы мы поместили колесо на левой стороне поля, то больший поток с левой стороны заставил бы колесо вращаться против часовой стрелки, что соответствует вращению в направлении + z. Проверим наше предположение вычислениями: ∇ × F = 0 e x + 0 e y + ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ x ( — x 2 ) e z = — 2 x e z \times \mathbf =0\mathbf _+0\mathbf _+.<\partial x>>(-x^)\mathbf _=-2x\mathbf _> Фактически, болтовое соединение происходит в направлении + z

для отрицательных x и — z для положительных x, как и ожидалось. Поскольку этот ротор не одинаков в каждой точке, его график выглядит немного интереснее: Ротор F с плоскостью x=0, выделенной темно-синим цветом Оказывается, что график этого ротора не зависит от y