Rotor ve stator, tüm elektrik motorları için çok önemli bileşenlerdir. Malzeme türü, yapısı ve işlevi bakımından birbirinden farklılık gösterirler. Yazımızda rotor ve stator nedir, rotor ve stator arasındaki farklar nelerdir, rotor ve stator nerelerde kullanılır ve yapıları/tasarımları nasıldır, bu sorulara yanıt vereceğiz.
Rotor, motorun dönen kısmıdır. Bir çekirdek ve sargı içerir. Doğru akım beslemesi, rotorun sargısını tetikler. Rotor, statorun kalbidir. Stator, dönen manyetik alanı meydana getirmek için üç fazlı kaynağı kullanır. Rotorların sincap kafesli, sabit açılı, rijit ve faz sargılı olmak üzere farklı türleri mevcuttur.
Rotor, tıpkı stator gibi laminasyon yığınlarından imal edilmiştir. Ancak statordan farklı olarak, rotorun laminasyon yığını silumin veya alüminyum çubuklarla doldurulur. Öte yandan, stator bakır tel ile doldurulur. Rotordaki çubuklar gerekli iletkenler olarak işlev görür.
Rotor hareket etmediğinde, elektromanyetik indüksiyon fenomeni nedeniyle elektromanyetik kuvvet oluşur. Statorun hareketli manyetik alanı rotorun iletken çubuklarını kestiğinde bir akım üretilir. Üretilen akım stator çubuklarında dolaşır. Sonuç olarak, her çubuğun etrafında manyetik alan oluşturulur. Stator çubuklarının etrafındaki manyetik alanın değişmesiyle birlikte rotordaki alan da değişir. Bu işlem ve etkileşim, rotoru hareket ettirir.
Rotorlar, kullanılacakları alana göre pek çok farklı tasarıma sahiptir.
Sincap kafesli rotor, elektromanyetizma prensibine göre çalışan bir rotor tipidir. Rotor, stator ve yataklar, lamine silindirik merkez, mil ve diğer parçalardan oluşur. Kafes rotor yataklarının amacı, ünitede dönen ve sabit sürtünmeyi azaltmaktır.
Motor rotoru, rotor iletkenlerini taşımak için paralel yuvalara sahip lamine silindirik bir çekirdekten oluşur. Rotor iletkenleri olarak kalın bakır, alüminyum veya alaşım çubuklar kullanılır. Şaft, motordaki üniteden veya üniteye mekanik enerji aktarımı için kullanılır. Stator, ana motor sabit bölümüdür.
Sincap kafesli rotorlar, stator elektromanyetik indüksiyon ile iletişim kurmak için rotor çubukları vasıtasıyla elektromanyetik indüksiyonu optimize eder. Bu akım, tellerin akım yönünü değiştiren alternatiflerle senkronize olarak değişir. Tel stator genellikle sırayla bir AC akım olan sargılara sahiptir. Akım salınırsa, üretilen EMF (elektromanyetik alan)'yi takip edecek ve belirli düzenlemelerde AC frekansına benzer bir frekansla dönecektir.
Sincap kafesli rotor tam olarak AC akımının frekansında dönmez ve bu nedenle sincap kafesli motorlar asenkron olarak kabul edilir. AC frekansı ile milin dönüş frekansı arasında her zaman bir miktar kayıp veya kayma vardır ve bu rotorun dönüşünün bir sonucudur.
Sabit açılı rotorlar, santrifüj rotor tiplerinden biridir. Aslında bu rotorların iki türü vardır: döner kepçeli rotorlar ve sabit açılı rotorlar. Adından da anlaşılacağı gibi, sabit bir açı, 45 derecelik sabit bir açıda olan deliklerden oluşur.
Sabit açılı rotorlar genellikle maya, bakteri ve farklı memeli hücrelerinin peletlenmesi gibi peletleme uygulamaları için kullanılır. Bu rotorlar aynı zamanda nükleik asitler gibi makromoleküllerin izopiknik ayrımları için de kullanılır. Sabit açılı rotorların dönüşü ile tüplerdeki çözeltinin yeniden yönlendirilmesi başlar. Merkezcil kuvvetin açısı, daha yoğun malzemelerin ayrılacağı yerdir. Sabit bir açıda sedimantasyon tüplerin yan tarafında gerçekleşir.
Rijit rotor sistemi nadir bir yapıya sahiptir ancak hem tam mafsallı hem de yarı rijit rotorlara en iyi özellikleri sunar. Bu tasarımda bıçak kökleri rotor göbeğine sağlam bir şekilde monte edilmiştir. Kanatlarda çırpma veya gecikme için menteşe yoktur. Bunun yerine bıçaklar, elastomerik yataklarla bu hareketler için uygundur. Elastomerik mesnetler, ilgili parçalara uygulanan kauçuk benzeri malzemelerdir. Geleneksel rulmanlar gibi döndürmek yerine mandalların doğru hareketine izin vermek için bükülür ve esnerler.
Stator ve rotor arasındaki en büyük fark, statorun motorların statik parçası olarak kabul edilmesidir. Stator; çerçeve, sargı ve statik çekirdekten oluşur. Stator gövdesi veya çerçevesi alüminyumdan yapılmıştır, ancak bu yalnızca 22 kW'a kadar olan motorlar için geçerlidir. Bu malzeme, daha yüksek çıkışlara sahip motorlar için değişir. Bu durumlarda, gövde dökme demirden yapılmalıdır. Muhafaza, tüm parçaları içeride tutar. Stator, ince ve yığılmış laminasyonlardan imal edilmiştir. Bu laminasyonlar yalıtımlı tel ile sarılır ve statorun çekirdeği bu laminasyonlardan yüzlerce adet barındırmaktadır.
Statorlar, dönen bir manyetik alan oluşturur ve yüksek dereceli çelik çekirdeği, üç fazlı sargının korunmasından ve desteklenmesinden sorumludur. Alternatif akım uygulandığında, stator sargısının polaritesi değişir. Bu da, statorun manyetik alanının dönmesine neden olur.
Asenkron motorun statoru, stator çekirdeği ve stator yarıklarından oluşur. Genel olarak endüksiyon motorlarında açık yuvalar ve yarı kapalı yuvalar olmak üzere iki tip stator yuvası kullanılır. Asenkron motorların çalışma performansı, yuvaların şekline bağlıdır ve bu nedenle stator yuvaları için uygun yuvanın seçilmesi önemlidir.
Açık Stator Yuvaları: Açık yuvalarda açıklık, yuvaların genişliğine eşit olmalıdır. Bu tür yuvalarda sargıların montajı ve onarımı son derece kolaydır. Fakat bu tasarım, daha yüksek hava boşluğunu da beraberinde getirebilir. Açık stator yuvaları, zayıf büzülme ve zayıf güç faktörüne neden olduğundan, endüksiyon motorlarında nadiren kullanılır.
Yarı Kapalı Stator Yuvaları: Bu tür yuvalarda açıklık, yuva genişliğinden çok daha küçüktür. Dolayısıyla yarı kapalı stator yuvalarında sargıların montajı daha zordur ve daha fazla zaman alır. Ancak hava boşluğu özellikleri açık tip slotlara göre daha iyidir.
Konik Yuvalar: Bu tip yuvalarda da açıklık yuva genişliğinden çok daha küçüktür. Bununla birlikte, yuva genişliği, yuvanın alt ve üst bölümünde farklılık gösterir. En düşük genişlik en alttadır ve üste doğru artar.
Şimdi, neden farklı olduklarını görmek için rotorları ve statorları ayıran parametreleri inceleyelim.
Stator ve rotor arasındaki en belirgin fark hareket biçimidir. Rotor motorun içinde döndüğünden, dönen parça olarak kabul edilirken; stator hareketsizdir ve sabit bir parça olarak kabul edilir.
Rotor ve stator arasındaki bir diğer fark, yapısıdır. Stator, çekirdeği ve sargısını destekleyen bir çerçeveye ve çerçevenin içinde bulunan üç fazlı bir sargıya sahiptir. Statorun dönen manyetik alanı çekirdek tarafından taşınır. Burada rotorla ilgili önemli olan şey, rotorun stator çekirdeğinin içinde yer almasıdır. Rotor yapısı ayrıca sargı ve çekirdekten oluşmaktadır.
Stator ve rotor arasındaki farkı bulmak için bu karşılaştırmada dikkate alınması gereken bir diğer parametre de yalıtımdır. Stator, ağır bir yalıtıma sahiptir. Bu, rotorun düşük izolasyona sahip olduğu anlamına gelir.
Rotor doğru akım beslemesine sahiptir. Stator ise üç fazlı bir beslemeye sahiptir. Üç fazlı bir besleme, daha yüksek bir yükü karşılayabilir.
Stator ve rotor arasındaki diğer bir fark, sürtünme kaybı parametreleridir. Sürtünme kaybı parçanın yapısına bağlıdır. Statorun sürtünme kaybı yüksektir. Bu, rotorun düşük sürtünme kaybına sahip olduğu anlamına gelir.
Rotor ve stator arasındaki sargı düzeni, statorun sargı düzeninin karmaşık olması bakımından farklılık gösterir. Öte yandan, rotorlar kolay bir sargı düzenine sahiptir.
Ağır akım taşıdığı için stator sargı boyutu daha büyüktür. Öte yandan, alan sargısının boyutu stator kadar büyük değildir.
Stator ve rotor arasındaki diğer bir fark, soğutma sistemleridir. Rotor hareket ederken stator sabit olduğu için statorun soğutma sistemi, rotordan daha iyidir.