Что такое статор и что такое ротор: Статор — Википедия – обмотка и частота вращения ротора и статора

Содержание

Ротор электродвигателя — что это?

В каждом аппарате, работающем от электрической энергии, используется такое устройство как электродвигатель, который состоит из статора – неподвижной части и ротора – подвижной. Далеко не каждому известно что такое ротор электродвигателя и какие его функции, поэтому, возникают ложные представления.


Состоит ротор из цилиндра, составленного из листов штампованной электротехнической стали, которые одеты на вал. По своей природе роторы бывают фазными и короткозамкнутыми. Фазные роторы имеют обмотку трёхфазного типа со схемой соединения «звезда» и вращающимися вместе с валом контактными кольцами. К данным кольцам с помощью определённых щёток возможно подключить:

  • дроссели для удержания токов ротора и стабилизации работы электродвигателя в моменты возможных перегрузок и падения оборотов;
  • источник постоянного тока;
  • пускорегулирующий реостат, для увеличения пускового момента с помощью снижения пускового тока;
  • инверторное питание, для управления моментных характеристик и оборотов двигателя.

Таким образом, фазные роторы снабжают асинхронные электродвигатели  рабочей стабильностью, позволяя использовать их в различных установках по типу мостовых кранов и других устройств, где не требуются широкая и плавна регулировка скорости электродвигателей большой мощности.

Короткозамкнутый ротор, имеющий обмотку с названием «беличье колесо» состоит из вставленных в сердечник стержней алюминиевого или медного происхождения и коротко замыкающих колец с торцевым лопастями. Для улучшения его пусковые характеристики на роторе выполняют паз специальной формы, создающий из-за своей неординарной относительно оси вращения структуры эффект вытеснения тока, вызывающего большие показатели сопротивлений, например, при пуске. Применяют такие роторы в двигателях асинхронного типа в приводах, которые не используют большие пусковые моменты, например, это могут быть водные насосы небольших мощностей без возможности регулировки рабочей скорости.

Среди всех преимуществ двигателей с короткозамкнутым ротором можно выделить:

  • практически одинаковая скорость с применением разных нагрузок;
  • допустимость больших рабочих перегрузок;
  • простота и удобство автоматизации пуска;
  • высокие показатели КПД;
  • конструктивная простота.

Как видим, хотя внешне и функционально роторы и имеют различия, влияющие существенно на область их применения, используются они в равных долях во всех сферах деятельности человека. Так, электродвигатели от Siemens изготавливаются с роторами и того и другого типа, что способствовало крупному внедрению этих агрегатов во многие производственные процессы.

Так же, кроме вышеперечисленных типов ротора стоит отметить и существование массивного ротора, состоящего из материала ферромагнитного происхождения, играющего роль магнитопровода и проводника одновременно. Быть может он не нашёл столь широкого применения как фазный ли короткозамкнутый, но имеет ряд преимуществ:

  • низкая себестоимость;
  • простота изготовления;
  • высокий пусковой момент;
  • высоких показатель механической прочности, что немаловажно в машинах работающих на высоких скоростях.

Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)

Типы роторов, частота вращения ротора, роторы и статоры

Известно множество образцов электротехнического оборудования, работающего по принципу взаимодействия э/м полей, создаваемых входящими в их состав подвижными и неподвижными элементами. Типичные представители такого оборудования – генераторы, электродвигатели и другие системы, особенностью которых является индуктивный характер взаимодействия (смотрите рисунок ниже).

Индуктивное взаимодействие статора и ротора

Индуктивное взаимодействие статора и ротора

Носителями индуктивности в них считаются подвижная и неподвижная обмотки (ротор и статор, соответственно). За счёт взаимодействия э/м полей, создаваемых этими элементами, происходит вращение вала электродвигателя или генератора.

Определения

Для понимания различий между отдельными частями механизмов, работающих по принципу индуктивного взаимодействия, следует ознакомиться с основными понятиями и определиться с тем, что такое ротор и статор. Дать определения рассматриваемым элементам проще всего по их функциональному назначению, то есть после того, как будет понят принцип их взаимного действия.

Прежде всего, следует знать, что обмотка статора жёстко фиксируется на остове электродвигателя и соединяется с контактами, подводящими к ней электропитание.

Дополнительная информация. В электрогенераторах фиксируемая часть называется якорем, а подвижная – индуктором.

В отличие от неё ротор – это подвижная составляющая механизма, располагаемого в промежутке между полюсами статора и свободно вращающегося на продольном валу. Концы оси размещаются в двух подшипниковых ступицах, фиксируемых по торцам корпуса электродвигателя.

Устройство электродвигателя

Устройство электродвигателя

При вращении ротор «скользит» в магнитном поле статора и слегка отстаёт от него по фазе, вследствие чего режим его работы называется асинхронным. В качестве подвижной части механизма обычно используется цельнолитой или наборный каркас, в котором при вращении наводится ЭДС самоиндукции. При этом чем больше частота вращения ротора, тем более чётко проявляется эффект скольжения.

Виды электромеханических устройств

В зависимости от функционального назначения конкретного механизма, все они делятся на двигатели и генераторы. В электродвигателях энергия э/м поля превращается в механическое вращательное движение, а в генераторе наблюдается обратный процесс: выработка электричества за счёт принудительного вращения вала.

Каждый из этих механизмов, в свою очередь, классифицируется по виду тока, протекающего в обмотках их статоров. В соответствии с этим параметром все они делятся на машины постоянного и переменного тока. Рассмотрим каждый из них более подробно.

Агрегаты, работающие на переменном токе

В зависимости от особенностей конструкции статора и ротора, машины переменного тока подразделяются на следующие виды:

  • Синхронные механизмы;
  • Асинхронные двигатели;
  • Коллекторные машины.

С устройством асинхронного двигателя можно ознакомиться на приводимом ниже рисунке.

Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым или фазным ротором изготавливаются в виде чугунного корпуса с запрессованными в него катушками статора (их называют ещё магнитопроводом). В нём имеются заранее подготовленные пазы, в которые укладываются обмотки медного провода, создающие переменное магнитное поле. Всего в статоре имеется три разбитых на мелкие секции катушки, напряжение в каждой из которых соответствует трёхфазному стандарту, т. е. смещено относительно других на 120 градусов.

Благодаря такому расположению обмоток в пространстве, между статором и ротором образуется переменное (скользящее) магнитное поле, вызывающее механическое вращение последнего.

У синхронных машин угловая частота вращения ротора совпадает с периодичностью изменения трёхфазного э/м поля в обмотках ротора, что соответствует их названию.

Сравните. В механизмах асинхронного типа скорости изменения поля в обмотке и вращения ротора немного отличаются, вследствие чего подвижный элемент «скользит» вдоль обмоток.

В конструкции коллекторных двигателей предусматривается специальный щёточный механизм, посредством которого переменное напряжение поступает на взаимодействующие элементы двигателя. Благодаря такому устройству они могут работать по однофазной питающей схеме (то есть от обычной бытовой сети).

Обратите внимание! Двигателями коллекторного типа оснащается всё работающее от электропроводки бытовое оборудование с вращающим привод валом (миксер, фен, дрель и им подобные механизмы).

Их существенным недостатком является постоянный износ щёток и необходимость в замене или настройке всего передаточного механизма в целом.

Машины постоянного тока

К механизмам, работающим на постоянном токе, принято относить электродвигатели и генераторы, в которых преобразование энергии происходит без внешней переменной ЭДС. Двигатели питаются от неизменного по величине напряжения, а генераторы обеспечивают получение на выходе постоянного тока.

При их работе требуемое для режима скольжения переменное напряжение образуется за счёт особой конструкции съёмного щёточного механизма (коллектора). Благодаря этому удаётся менять направление тока в роторе при его обороте на 180 градусов.

Дополнительная информация. Этого удаётся добиться за счёт разделения коллектора на две половинки, каждая из которых ответственна за создание одного полупериода колебания.

Машина постоянного тока

Машина постоянного тока

В генераторе постоянного тока применяется такой же коллектор, обеспечивающий выпрямление формируемого переменного тока (иногда для этих целей используется мощный электронный выпрямитель).

Типы роторов

Изготавливается ротор в виде правильного цилиндра, набираемого из стальных заготовок и крепящегося на валу, концы которого при сборке фиксируются в ступицах с подшипниками вращения.

В зависимости от способа обустройства этого элемента, он может иметь следующие исполнения:

  • Фазный ротор, состоящий из фиксированного числа катушек, каждая из которых сдвинута относительно других на 120º градусов. В его конструкции предусмотрено наличие трёх полностью изолированных контактных колец, не связанных ни с валом, ни между собой. К ним с одной из сторон подпаиваются концы от трех фазных обмоток, а с другой – подсоединяются скользящие по ним графитовые щётки;
  • Ротор короткозамкнутого типа набирается из отдельных медных стержней, укладываемых в пазы цилиндра, которые соединяются между собой специальным кольцом из той же меди.

Существенный недостаток асинхронных машин с фазным ротором – их значительные габариты и большой вес. Зато они отличаются прекрасными пусковыми и регулировочными характеристиками. Однако наиболее надежными в эксплуатации считаются всё же механизмы с короткозамкнутым ротором, что объясняется простотой их конструкции и дешевизной изготовления.

В заключение обзора отметим, что единственным минусом короткозамкнутых изделий являются значительные по величине пусковые токи («тяжёлый» режим запуска). Но и с этим недостатком научились бороться путём принятия различных схемных ухищрений. Последние состоят в том, что при пуске двигателя обмотки включаются по схеме «звезда», а по достижении им больших оборотов они переключаются на «треугольник».

Видео

Оцените статью:

Асинхронный двигатель: устройство, виды, принцип работы

Немало техники — бытовой, строительной, производственной имеют двигатели. Если задаться целью и проверить тип мотора, в 90% окажется, что стоит асинхронный двигатель. Это обусловлено простотой конструкции, высоким КПД, отсутствием электрического контакта с движущейся частью (в моделях с короткозамкнутым ротором). В общем, причин достаточно. 

Содержание статьи

Что такое асинхронный двигатель и принцип его действия

Любой электродвигатель — устройство для преобразования электрической энергии в механическую. Электрический двигатель состоит из неподвижной (статор) и подвижной части (ротор). Строение статора таково, что он имеет вид полого цилиндра, внутри которого имеется обмотка. В это цилиндрическое отверстие вставляется подвижная часть — ротор. Он также имеет вид цилиндра, но меньшего размера. Между статором и ротором имеется воздушный зазор, позволяющий ротору свободно вращаться. Ротор вращается из-за наводимых магнитным полем статора токов. По способу вращения двигатели делят на синхронные и асинхронные.

Так выглядит разобранный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Так выглядит разобранный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Асинхронный электродвигатель отличается тем, что частота вращения ротора и магнитного поля, создаваемого статором, у него неравны. То есть, ротор вращается несинхронно с полем, что и дало название этому типу машин. Характерно, в рабочем режиме скорость его вращения меньше. Второе название этого типа двигателей — индукционные. Это название связано с тем, что движение происходит за счёт наводимых на нём токов индукции.

Асинхронный двигатель в разобранном виде: основные узлы и части

Асинхронный двигатель в разобранном виде: основные узлы и части

Коротко описать принцип работы асинхронного двигателя можно так. При включении мотора на обмотки статора подаётся ток, из-за чего возникает переменное магнитное поле. В область действия силовых линий этого попадает ротор, который начинает вращаться вслед за переменным полем статора.

Статор

Статор асинхронного двигателя состоит из трёх частей: корпуса, сердечника и обмотки. Корпус статора служит в качестве опоры для электродвигателя. Изготавливают его из стали или чугуна, сваркой или литьём. К прочности корпуса предъявляются высокие требования, так как при работе возникают вибрации в результате которых может сместиться ротор, что приведёт к заклиниванию мотора и выходу его из строя.

Статор асинхронного двигателя

Статор асинхронного двигателя

Есть и ещё одно требование — геометрия корпуса должна быть идеальной. Между обмоткой статора и ротором зазор делают в несколько миллиметров, так что малейшие отклонения могут быть критичны.

Сердечник статора

Сердечник статора асинхронного электродвигателя изготавливают из наборных металлических пластин. Так как сердечник является магнитопроводом, металл используется магнитная электротехническая сталь. Для уменьшения потерь из-за вихревых потоков сердечник набирается из пластин, покрытых слоем диэлектрика (лак).

Сердечник статора набирается из тонких металлических изолированных пластин

Сердечник статора набирается из тонких металлических изолированных пластин

Толщина одной пластины — 0,35-0,5 мм. Они собираются в единый пакет, так чтобы пазы всех пластин совпадали. В эти пазы затем укладываются витки обмотки.

Обмотка статора и количество оборотов электродвигателя

Статор асинхронного электромотора чаще всего имеет трёхфазную обмотку возбуждения. Она называется так, потому что является причиной движения ротора. Обмотка статора состоит из катушек, навитых из медной проволоки которые укладываются в пазы сердечника. Каждая обмотка может состоять из нескольких витков проволоки или из одного витка. Провод используется специальный, с лаковым покрытием, которое изолирует витки друг от друга и от стенок сердечника.

Как уже говорили, чаще всего обмотка статора асинхронного двигателя имеет три фазы. В этом случае оси катушек расположены со сдвигом 120°. При таком строении магнитное поле имеет два полюса и делает один полный оборот за один цикл трёхфазного питания. При частоте в электросети равной 50 Гц, скорость вращения поля (и ротора) 50 об/сек или 3000 об/мин.

Укладка катушек обмотки статора асинхронного двигателя

Укладка катушек обмотки статора асинхронного двигателя

Для уменьшения скорости вращения ротора в асинхронном двигателе обмотку делают с большим количеством полюсов. Так с четырехполюсным стартером скорость вращения будет вдвое меньше — 1500 об/мин. Обмотка с шестью полюсами статора даёт втрое меньшую скорость — 1000 об/мин. С восемью полюсами — в четыре раза меньше, т. е. 750 об/мин. Ещё более «медленные» электромоторы делают очень редко.

Концы обмоток статора выводятся на клеммную коробку корпуса. Тут они могут соединяться по принципу «звезда» или «треугольник» в зависимости от типа подаваемого питания (220 В или 380 В).

Ротор

Ротор асинхронного электродвигателя бывает двух видов: короткозамкнутым и фазным. Чаще всего встречаются машины с короткозамкнутым ротором. Их преимущество в простоте конструкция и несложной технологии изготовления. Что еще важно, в таких моторах отсутствует контакт с динамической конструкцией. Это повышает долговечность, делает обслуживание более редким и простым.

Асинхронный двигатель может быть с короткозамкнутым и фазным

Асинхронный двигатель может быть с короткозамкнутым и фазным

Асинхронные электромоторы с фазным ротором имеют более сложную конструкцию. Но они позволяют плавно регулировать скорость без дополнительных устройств, со старта имеют высокий крутящий момент. Так что приходится выбирать: более простая конструкция или возможность регулировки скорости вращения.

Устройство короткозамкнутого ротора

Ротор состоит из вала и цилиндрической конструкции из короткозамкнутых стержней. Внешне эта конструкция очень напоминает беличье колесо, поэтому так часто называют короткозамкнутую обмотку ротора.

Устройство короткозамкнутого ротора

Устройство короткозамкнутого ротора

Изначально и стержни, и замыкающие кольца изготавливались из меди. Роторы современных асинхронных двигателей мощностью до 100 кВт делают из алюминиевых стержней, с алюминиевыми же замыкающими дисками. Расстояние между стержнями заливается снова-таки алюминиевым сплавом. Получается короткозамкнутый ротор, но уже со сплошным покрытием.

Так как при работе выделяется значительное количество тепла, для охлаждения перемычки «беличьего колеса» делают с дополнительными вентиляционными лопатками. Так во время работы происходит самоохлаждение. Оно работает тем эффективнее, чем выше скорость вращения.

Как устроен асинхронный двигатель: устройство и компоновка деталей

Как устроен асинхронный двигатель: устройство и компоновка деталей

Ротор устанавливается в статор, концы вала фиксируются при помощи крышек с вмонтированными подшипниками. Это двигатель без щеток (безщеточный). Никаких дополнительных контактов и электрических соединений. Подвижная часть мотора начинает вращаться при наличии магнитного поля на статоре. Оно возникает после подачи питания. Это поле вращается, заставляя вращаться и предметы, которые находятся в его поле. Простая и надёжная конструкция, которая обусловила популярность электрических двигателей этого типа.

Как сделан фазный ротор

Устройство фазного ротора мало чем отличается от обмотки статора. Те же наборные кольца с пазами под укладку медных катушек. Количество обмоток ротора три, соединены они обычно «звездой».

Так выглядит фазный ротор асинхронного двигателя

Так выглядит фазный ротор асинхронного двигателя

Концы роторных обмоток крепят к контактным кольцам из меди. Эти кольца жёстко закреплены на валу. Кроме того, они обязательно изолированы между собой, не имеют электрического контакта со стальным валом (крепятся к стержню через диэлектрические прокладки). Так как наличие колец отличительная черта этого типа движков, иногда их называют кольцевыми.

Асинхронный двигатель с фазным ротором

Асинхронный двигатель с фазным ротором

Для фиксации ротора к корпусу статора делают две крышки с подшипниками. На одной из крышек закрепляются щетки, которые прижимаются к кольцам на валу, за счёт чего имеют с ними хороший контакт. Для регулировки скорости вращения щетки соединены с реостатом. Изменяя его сопротивление, меняем напряжение, а с ним и скорость вращения.

Что лучше короткозамкнутый или фазный?

Несмотря на то что двигатели с фазовым ротором лучше стартуют, позволяют в процессе работы плавно менять скорость при помощи обычного реостата, чаще применяется моторы короткозамкнутого типа. В этой конструкции отсутствуют щетки, которые выходят из строя первыми. Кроме того, более простое устройство подвижной части снижает стоимость двигателя, агрегат служит дольше, уход и техобслуживание проще.

Какой лучше: короткозамкнутый ротор или фазный

Какой лучше: короткозамкнутый ротор или фазный

Тем не менее стоит более подробно ознакомиться с достоинствами и недостатками обоих типов асинхронных двигателей. Итак, достоинства короткозамкнутого асинхронного двигателя:

  • Простая конструкция.
  • Лёгкое обслуживание.
  • Более высокий КПД.
  • Нет искрообразования.

Недостатки:

  • Малый пусковой крутящий момент.
  • Высокий пусковой ток (в 4-7 раз выше номинального).
  • Нет возможности регулировать скорость. Магнитное поле трехфазного статора толкает ротор

    Магнитное поле трехфазного статора толкает ротор

Из-за высокого пускового тока прямое включение допускается для двигателей мощностью до 200 кВт. Более мощные требуют пускорегулирующей аппаратуры. Обычно используют частотный преобразователь, который плавно увеличивает ток, обеспечивая плавный старт без перегрузок.

Преимущество асинхронного фазного двигателя:

  • Быстрый и беспроблемный старт.
  • Позволяет менять скорость в процессе работы.
  • Прямое подключение возможно, практически без ограничения мощности.

Недостатки тоже есть: наличие щёток, возможность искрения, сложное и частое обслуживание.

Как регулируется частота вращения

Как уже писали, частота вращения ротора зависит от количества полюсов статора. Чем больше количество полюсов, тем меньше скорость. Но это не только так можно регулировать скорость вращения. Она еще зависит от напряжения и частоты питания.

Способы регулирования частоты асинхронного двигателя

Способы регулирования частоты асинхронного двигателя

Напряжение можно регулировать, установив потенциометр на входе. Частоту регулируют поставив частотный преобразователь. Частотник — более выгодное решение, так как он ещё и снижает стартовые токи и может быть программируемым.

Однофазный асинхронный двигатель

Выше рассматривался трехфазный асинхронный двигатель, в однофазном асинхронном двигателе их две. Одна рабочая, вторая вспомогательная. Вспомогательная нужна для того, чтобы придать первоначальное вращение ротору. Потому может называться ещё пусковой или стартовой.

Однофазный асинхронный двигатель имеет две обмотки: рабочую и вспомогательную (стартовую или пусковую)

Однофазный асинхронный двигатель имеет две обмотки: рабочую и вспомогательную (стартовую или пусковую)

Когда в статоре включена одна обмотка, она создаёт два равных магнитных поля, вращающихся в разные стороны. Если ввести в это поле ротор, который уже имеет какое-то начальное вращение, магнитное поле будет поддерживать это вращение. Но как запустить ротор на старте? Как придать ему вращение, ведь от одной обмотки возникают два равноценных магнитных поля, направленные в разные стороны. Так что с их помощью заставить вращаться ротор невозможно. В простейшем варианте вращение задаётся вручную — механически. Затем вращение подхватывает поле.

Чтобы автоматизировать запуск однофазного асинхронного двигателя и сделана вспомогательная обмотка. Она сконструирована так, что подавляет одну из составляющих магнитного поля основной обмотки и усиливает вторую. Соответственно, одна из составляющих перевешивает, задавая вращение ротора. Затем стартовая обмотка отключается, вращение поддерживает основная.

что такое ротор и статор?

Ну здрасте, ротор крутится, а статор нет

РОТОР и СТАТОР В машине как-то Ротор вдруг начал зазнаваться И к Статору частенько занудно придираться: «Вот Я работаю, кручусь, верчусь весь день, Тебе же повернуться и разочек лень. Моей ты славою дружок живешь, И без Меня ты право пропадешь! » На это Ротору ответил скромно Статор: «Что мелишь ты — болтун оратор! Нам каждому своё дано. Работу всю — мы выполняем вместе. Ты крутишься, а я стою на месте. Но коль энергию тебе б не отдавал Давно бы ты крутиться перестал, В ненужный хлам бы превратился И во дворе на свалке очутился. » Морали нет. Так в чем же здесь причина? Все знают как работает машина. Статор (англ. stator, от лат. sto — стою) — неподвижная часть электрической машины, взаимодействующая с подвижной частью — ротором. Статор может быть либо постоянным магнитом, либо электромагнитом. В случае если статор является электромагнитом, то обмотка, которая создает магнитное поле, называется обмоткой возбуждения, обмоткой подмагничивания или индуктором. Ротор — вращающаяся часть двигателей и рабочих машин, на которой расположены органы, получающие энергию от рабочего тела (например, ротор двигателя Ванкеля) или отдающие её рабочему телу (например, ротор роторного насоса) . Ротор двигателей связан с ведущим валом, ротор рабочих машин — с приводным валом. Ротор выполняется в виде барабанов, дисков, колёс. Ротор — вращающаяся часть паровой турбины, компрессора, гидронасоса, гидромотора и т. д. Ротор буровой — механизм, являющийся многофункциональным оборудованием буровой установки, который предназначен для вращения бурильных труб и поддержания колонны бурильных или обсадных труб при свинчивании и развинчивании в процессе спуско-подъемных операций, при поисковом бурении и капитальном ремонте скважин. Привод — цепной или карданный. Роторное бурение. Ротор — устройство управления поворотом антенны в направлении приёма или передачи сигнала. Ротор — любое вращающееся тело в теории балансировки. Ротор — система вентилятора.

статор-то что в машине не движется-станина, ротор-то что вращается

Ротор (дифференциальный оператор) — Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Ротор.

Ро́тор, ротация или вихрь — векторный дифференциальный оператор над векторным полем.

Обозначается разными способами:

  • rot{\displaystyle \operatorname {rot} } (в русскоязычной[1] литературе),
  • curl{\displaystyle \operatorname {curl} } (в англоязычной литературе, предложено Максвеллом[2]),
  • ∇×{\displaystyle \mathbf {\nabla } \times } — как дифференциальный оператор набла, векторно умножаемый на векторное поле, т.е. для векторного поля F результат действия оператора ротора, записанного в таком виде, будет векторным произведением оператора набла и этого поля: ∇×F.{\displaystyle \mathbf {\nabla } \times \mathbf {F} .}

Результат действия оператора ротора на конкретное векторное поле F называется ротором поля F или просто ротором F и представляет собой новое векторное[3] поле:

rot⁡F≡∇×F{\displaystyle \operatorname {rot} \mathbf {F} \equiv \mathbf {\nabla } \times \mathbf {F} }

Поле rot F (длина и направление вектора rot F в каждой точке пространства) характеризует в некотором смысле (см. далее) вращательную составляющую поля F в соответствующих точках.

Ротор rota{\displaystyle \operatorname {rot} \,\mathbf {a} } векторного поля a{\displaystyle \mathbf {a} } — есть вектор, проекция которого rotn⁡a{\displaystyle \operatorname {rot} _{\mathbf {n} }\mathbf {a} } на каждое направление n есть предел отношения циркуляции векторного поля по контуру L, являющемуся краем плоской площадки ΔS, перпендикулярной этому направлению, к величине этой площадки (площади), когда размеры площадки стремятся к нулю, а сама площадка стягивается в точку[4]:

rotn⁡a=limΔS→0∮L⁡a⋅drΔS{\displaystyle \operatorname {rot} _{\mathbf {n} }\mathbf {a} =\lim _{\Delta S\to 0}{\frac {\oint \limits _{L}\mathbf {a\cdot \,dr} }{\Delta S}}}.

Направление обхода контура выбирается так, чтобы, если смотреть в направлении n{\displaystyle \mathbf {n} }, контур L обходился по часовой стрелке[5].

Операция, определенная таким образом, существует строго говоря только для векторных полей над трехмерным пространством. Об обобщениях на другие размерности — см. ниже.

Альтернативным определением может быть непосредственное вычислительное определение дифференциального оператора, сводящееся к

rot⁡a=∇×a,{\displaystyle \operatorname {rot} \mathbf {a} =\nabla \times \mathbf {a} ,}

что может быть записано в конкретных координатах как это показано ниже.

  • Иногда можно встретиться с таким альтернативным[6] определением[7]
rot a|O=limS→O∮S⁡[a×dS]V,{\displaystyle \mathrm {rot} \ \mathbf {a} {\Big |}_{O}=\lim _{S\rightarrow O}{\frac {\oint \limits _{S}[\mathbf {a} \times \mathbf {dS} ]}{V}},}
где O — точка, в которой определяется ротор поля a,
S — какая-то замкнутая поверхность, содержащая точку O внутри и в пределе стягивающаяся к ней,
dS — вектор элемента этой поверхности, длина которого равна площади элемента поверхности, ортогональный поверхности в данной точке,
знаком ×{\displaystyle \times } обозначено векторное произведение,
V — объем внутри поверхности S.

Это последнее определение таково, что дает сразу вектор ротора, не нуждаясь в определении проекций на три оси отдельно.

Если v(x,y,z) — поле скорости движения газа (или течения жидкости), то rot v — вектор, пропорциональный вектору угловой скорости очень маленькой и легкой пылинки (или шарика), находящегося в потоке (и увлекаемого движением газа или жидкости; хотя центр шарика можно при желании закрепить, лишь бы он мог вокруг него свободно вращаться).

Конкретно rot v = 2 ω, где ω — эта угловая скорость.

  • Простую иллюстрацию этого факта — см. ниже.

Эта аналогия может быть проведена вполне строго (см. ниже). Основное определение через циркуляцию, данное выше, можно считать эквивалентным полученному таким образом.

Формула ротора в декартовых координатах[править | править код]

В трёхмерной декартовой системе координат ротор (в соответствии с определением выше) вычисляется следующим образом (здесь F — обозначено векторное поле с декартовыми компонентами (Fx,Fy,Fz){\displaystyle (F_{x},F_{y},F_{z})}, а ex,ey,ez{\displaystyle \mathbf {e} _{x},\mathbf {e} _{y},\mathbf {e} _{z}} — орты декартовых координат):

rot(Fxex+Fyey+Fzez)={\displaystyle \operatorname {rot} \;(F_{x}\mathbf {e} _{x}+F_{y}\,\mathbf {e} _{y}+F_{z}\mathbf {e} _{z})=}
=(∂yFz−∂zFy)ex+(∂zFx−∂xFz)ey+(∂xFy−∂yFx)ez≡{\displaystyle =\left(\partial _{y}F_{z}-\partial _{z}F_{y}\right)\mathbf {e} _{x}+\left(\partial _{z}F_{x}-\partial _{x}F_{z}\right)\mathbf {e} _{y}+\left(\partial _{x}F_{y}-\partial _{y}F_{x}\right)\mathbf {e} _{z}\equiv }
≡(∂Fz∂y−∂Fy∂z)ex+(∂Fx∂z−∂Fz∂x)ey+(∂Fy∂x−∂Fx∂y)ez.{\displaystyle \equiv \left({\frac {\partial F_{z}}{\partial y}}-{\frac {\partial F_{y}}{\partial z}}\right)\mathbf {e} _{x}+\left({\frac {\partial F_{x}}{\partial z}}-{\frac {\partial F_{z}}{\partial x}}\right)\mathbf {e} _{y}+\left({\frac {\partial F_{y}}{\partial x}}-{\frac {\partial F_{x}}{\partial y}}\right)\mathbf {e} _{z}.}

или

(rot⁡F)x=∂yFz−∂zFy≡∂Fz∂y−∂Fy∂z{\displaystyle (\operatorname {rot} \mathbf {F} )_{x}=\partial _{y}F_{z}-\partial _{z}F_{y}\equiv {\frac {\partial F_{z}}{\partial y}}-{\frac {\partial F_{y}}{\partial z}}}
(rot⁡F)y=∂zFx−∂xFz≡∂Fx∂z−∂Fz∂x{\displaystyle (\operatorname {rot} \mathbf {F} )_{y}=\partial _{z}F_{x}-\partial _{x}F_{z}\equiv {\frac {\partial F_{x}}{\partial z}}-{\frac {\partial F_{z}}{\partial x}}}
(rot⁡F)z=∂xFy−∂yFx≡∂Fy∂x−∂Fx∂y{\displaystyle (\operatorname {rot} \mathbf {F} )_{z}=\partial _{x}F_{y}-\partial _{y}F_{x}\equiv {\frac {\partial F_{y}}{\partial x}}-{\frac {\partial F_{x}}{\partial y}}}

(что можно считать альтернативным определением, по сути совпадающим с определением в начале параграфа, по крайней мере при условии дифференцируемости компонент поля).

Для удобства можно формально представлять ротор как векторное произведение оператора набла (слева) и векторного поля:

rot⁡F=∇×F=(∂x∂y∂z)×F=|exeyez∂x∂y∂zFxFyFz|{\displaystyle \operatorname {rot} \mathbf {F} =\mathbf {\nabla } \times \mathbf {F} ={\begin{pmatrix}\partial _{x}\\\partial _{y}\\\partial _{z}\end{pmatrix}}\times \mathbf {F} ={\begin{vmatrix}\mathbf {e} _{x}&\mathbf {e} _{y}&\mathbf {e} _{z}\\\partial _{x}&\partial _{y}&\partial _{z}\\F_{x}&F_{y}&F_{z}\end{vmatrix}}}

(Последнее равенство формально представляет векторное произведение как определитель).

Формула ротора в криволинейных координатах[править | править код]

Удобным общим выражением ротора, пригодным для произвольных криволинейных координат в трехмерном пространстве является выражение с использованием тензора Леви-Чивиты (используя верхние и нижние индексы и правило суммирования Эйнштейна):

(rotv)i=εijkgjm∂∂xmvk,{\displaystyle (\mathrm {rot} \mathbf {v} )_{i}=\varepsilon _{ijk}g^{jm}{\frac {\partial }{\partial x^{m}}}v^{k},}

где εijk{\displaystyle \varepsilon _{ijk}} — координатная запись тензора Леви-Чивиты, включая множитель g,{\displaystyle {\sqrt {g}},} gjm{\displaystyle g^{jm}} — метрический тензор в представлении с верхними индексами, g≡det(grs){\displaystyle g\equiv \mathrm {det} (g_{rs})}

Это выражение может быть также переписано в виде:

(rot v)n=gniεijkgjm∂∂xmvk{\displaystyle (\mathrm {rot} \ \mathbf {v} )^{n}=g^{ni}\varepsilon _{ijk}g^{jm}{\frac {\partial }{\partial x^{m}}}v^{k}}

Формула ротора в ортогональных криволинейных координатах[править | править код]

rot⁡A=rot⁡(q1A1+q2A2+q3A3)={\displaystyle \operatorname {rot} \mathbf {A} =\operatorname {rot} (\mathbf {q_{1}} A_{1}+\mathbf {q_{2}} A_{2}+\mathbf {q_{3}} A_{3})=}
=1h3h4[∂∂q2(A3h4)−∂∂q3(A2h3)]q1 +{\displaystyle ={\frac {1}{H_{2}H_{3}}}\left[{\frac {\partial }{\partial q_{2}}}(A_{3}H_{3})-{\frac {\partial }{\partial q_{3}}}(A_{2}H_{2})\right]\mathbf {q_{1}} \ +}
+ 1h4h2[∂∂q3(A1h2)−∂∂q1(A3h4)]q2 +{\displaystyle +\ {\frac {1}{H_{3}H_{1}}}\left[{\frac {\partial }{\partial q_{3}}}(A_{1}H_{1})-{\frac {\partial }{\partial q_{1}}}(A_{3}H_{3})\right]\mathbf {q_{2}} \ +}
+ 1h2h3[∂∂q1(A2h3)−∂∂q2(A1h2)]q3{\displaystyle +\ {\frac {1}{H_{1}H_{2}}}\left[{\frac {\partial }{\partial q_{1}}}(A_{2}H_{2})-{\frac {\partial }{\partial q_{2}}}(A_{1}H_{1})\right]\mathbf {q_{3}} }

=1h2h3h4|(h2e1)(h3e2)(h4e3)∂∂q1∂∂q2∂∂q3(A1h2)(A2h3)(A3h4)|{\displaystyle ={\frac {1}{H_{1}H_{2}H_{3}}}{\begin{vmatrix}\mathbf {(} H_{1}{e}_{1})&\mathbf {(} H_{2}{e}_{2})&\mathbf {(} H_{3}{e}_{3})\\{\frac {\partial }{\partial \mathbf {q} _{1}}}&{\frac {\partial }{\partial \mathbf {q} _{2}}}&{\frac {\partial }{\partial \mathbf {q} _{3}}}\\(A_{1}H_{1})&(A_{2}H_{2})&(A_{3}H_{3})\end{vmatrix}}}, где Hi — коэффициенты Ламе.

Обобщения[править | править код]

  • Обобщением ротора применительно к векторным (и псевдовекторным) полям на пространствах произвольной размерности (при условии совпадения размерности пространства с размерностью вектора поля) является антисимметричное тензорное поле валентности два, компоненты которого равны:
(rot⁡F)ij=∂iFj−∂jFi≡∂Fj∂xi−∂Fi∂xj{\displaystyle (\operatorname {rot} \mathbf {F} )_{ij}=\partial _{i}F_{j}-\partial _{j}F_{i}\equiv {\frac {\partial F_{j}}{\partial x_{i}}}-{\frac {\partial F_{i}}{\partial x_{j}}}}
Эта же формула может быть записана через внешнее произведение с оператором набла:
rot⁡F=∇∧F{\displaystyle \operatorname {rot} \mathbf {F} =\nabla \wedge \mathbf {F} }
  • Для двумерной плоскости может быть использована аналогичная формула с псевдоскалярным произведением (такой ротор будет псевдоскаляром, и его величина совпадает с проекцией традиционного векторного произведения на нормаль к данной плоскости, если она вложена в трёхмерное евклидово пространство).
  • Если на двумерном вещественном пространстве (с координатами x{\displaystyle x} и y{\displaystyle y}) введена структура комплексного пространства (с координатой z=x+iy{\displaystyle z=x+iy}) и двумерные векторные поля записываются как комплекснозначные функции f(z){\displaystyle f(z)}, тогда с использованием дифференцирования по комплексной переменной
∂∂z=12(∂∂x−i∂∂y){\displaystyle {\frac {\partial {}}{\partial z}}={\frac {1}{2}}\left({\frac {\partial {}}{\partial x}}-i{\frac {\partial {}}{\partial y}}\right)}
ротор и дивергенцию (а они останутся действительными числами) можно записать так:
rot⁡f=2Im⁡∂f∂z{\displaystyle \operatorname {rot} f=2\operatorname {Im} {\frac {\partial f}{\partial z}}},
div⁡f=2Re⁡∂f∂z{\displaystyle \operatorname {div} f=2\operatorname {Re} {\frac {\partial f}{\partial z}}}.
  • Операция ротора линейна над полем констант: для любых векторных полей F{\displaystyle F} и G{\displaystyle G} и для любых чисел (констант) a{\displaystyle a} и b{\displaystyle b}
rot⁡(aF+bG)=arot⁡F+brot⁡G{\displaystyle \operatorname {rot} (a\mathbf {F} +b\mathbf {G} )=a\operatorname {rot} \mathbf {F} +b\operatorname {rot} \mathbf {G} }
  • Если φ{\displaystyle \varphi } — скалярное поле (функция), а F{\displaystyle F} — векторное, тогда:
rot⁡φF=grad⁡φ×F+φrot⁡F{\displaystyle \operatorname {rot} \varphi \mathbf {F} =\operatorname {grad} \varphi \times \mathbf {F} +\varphi \operatorname {rot} \mathbf {F} }
∇×(φF)=(∇φ)×F+φ(∇×F){\displaystyle \nabla \times (\varphi \mathbf {F} )=(\nabla \varphi )\times \mathbf {F} +\varphi (\nabla \times \mathbf {F} )}.
  • Если поле F{\displaystyle F} потенциально, его ротор равен нулю (поле F{\displaystyle F} — безвихревое):
F=grad⁡ φ⇒rot⁡ F=0{\displaystyle \mathbf {F} =\operatorname {grad} ~\varphi \Rightarrow \operatorname {rot} ~\mathbf {F} =0}
  • Обратное верно локально[8]: если поле безвихревое, то локально (в достаточно малых областях) оно потенциально (то есть найдется такое скалярное поле φ {\displaystyle \varphi \ }, что F{\displaystyle \mathbf {F} } будет его градиентом):
rot⁡F=0⇒F=grad⁡φ{\displaystyle \operatorname {rot} \mathbf {F} =0\Rightarrow \mathbf {F} =\operatorname {grad} \varphi }
Таким образом, различные векторные поля могут иметь одинаковый ротор. При этом различаться они будут обязательно на безвихревое поле (то есть, локально — на градиент некоторого скалярного поля).
div⁡rot⁡F=0{\displaystyle \operatorname {div} \operatorname {rot} \mathbf {F} =0}
∇⋅(∇×F)=0{\displaystyle \nabla \cdot (\nabla \times \mathbf {F} )=0}
  • Обратное свойство также выполняется локально — если поле F{\displaystyle F} бездивергентно, локально оно является ротором некоторого поля G{\displaystyle G}, называемого его векторным потенциалом:
div⁡F=0⇒F=rot⁡G{\displaystyle \operatorname {div} \mathbf {F} =0\Rightarrow \mathbf {F} =\operatorname {rot} \mathbf {G} }.
  • Дивергенция векторного произведения двух векторных полей выражается через их роторы по формуле:
div⁡(F×G)=(rot⁡F)⋅G−F⋅rot⁡G{\displaystyle \operatorname {div} (\mathbf {F} \times \mathbf {G} )=(\operatorname {rot} \mathbf {F} )\cdot \mathbf {G} -\mathbf {F} \cdot \operatorname {rot} \mathbf {G} }
Таким образом, если F{\displaystyle F} и G{\displaystyle G} — безвихревые векторные поля, их векторное произведение будет бездивергентным и локально будет обладать векторным потенциалом. Например, если F=∇f{\displaystyle \mathbf {F} =\nabla f}, а G=∇g{\displaystyle \mathbf {G} =\nabla g}, легко найти векторный потенциал для F×G{\displaystyle \mathbf {F} \times \mathbf {G} }:
F×G=rot⁡(f∇g){\displaystyle \mathbf {F} \times \mathbf {G} =\operatorname {rot} (f\nabla g)}.
Локально каждое бездивергентное векторное поле в трёхмерной области является векторным произведением двух градиентов.
  • Ротор ротора равен градиенту дивергенции минус лапласиан:
rot⁡rot⁡F=grad⁡ div⁡F−ΔF{\displaystyle \operatorname {rot} \operatorname {rot} \mathbf {F} =\operatorname {grad} ~\operatorname {div} \mathbf {F} -\Delta \mathbf {F} }
  • Ротор векторного произведения полей равен:
rot⁡(F×G)=(div⁡G)F−(div⁡F)G+∇GF−∇FG{\displaystyle \operatorname {rot} (\mathbf {F\times G} )=(\operatorname {div} \mathbf {G} )\mathbf {F} -(\operatorname {div} \mathbf {F} )\mathbf {G} +\nabla _{\mathbf {G} }\mathbf {F} -\nabla _{\mathbf {F} }\mathbf {G} }

Значение слова РОТОР. Что такое РОТОР?

Ро́тор — (от лат. roto — вращаться)

В математике:

Ротор — то же, что вихрь векторного поля, то есть вектор, характеризующий вращательное движение в данной точке векторного поля.

Ротор многогранника — выпуклое тело способное свободно вращаться в многограннике постоянно касаясь всех его граней; см. тело постоянной ширины и фигура постоянной ширины.

В медицине:

Синдром Ротора — одна из четырёх форм синдрома гипербилирубинемии.

В технике:

Ротор — вращающаяся часть двигателей и рабочих машин, на которой расположены органы, получающие энергию от рабочего тела (например, ротор двигателя Ванкеля) или отдающие её рабочему телу (например, ротор роторного насоса). Ротор двигателей связан с ведущим валом, ротор рабочих машин — с приводным валом. Ротор выполняется в виде барабанов, дисков, колёс.

Ротор — вращающаяся часть паровой турбины, компрессора, гидронасоса, гидромотора и т. д.

Буровой ротор — механизм, являющийся многофункциональным оборудованием буровой установки, который предназначен для вращения бурильных труб и поддержания колонны бурильных или обсадных труб при свинчивании и развинчивании в процессе спуско-подъемных операций, при поисковом бурении и капитальном ремонте скважин. Привод — цепной или карданный. Роторное бурение.

Ротор — устройство управления поворотом антенны в направлении приёма или передачи сигнала.

Ротор — любое вращающееся тело в теории балансировки.

Ротор — система вентилятора.

В электротехнике:

Ротор — вращающаяся часть электрической машины (генератора или двигателя переменного тока внутри неподвижной части — статора). Ротор асинхронной электромашины обычно представляет собой собранное из листовой электротехнической стали цилиндрическое тело с пазами для размещения обмотки. Ротор в электромашинах постоянного тока называется якорем.

Ротор — автоматически управляемая машина (транспортное устройство, прибор), в которой заготовки двигаются вместе с обрабатывающими их орудиями по дугам окружности. Роторная печь. Роторный экскаватор. Роторная линия (комплекс роторов).

В авиации:

Ротор — несущий винт вертолёта.

В ветроэнергетике:

Ротор Дарье — составная часть вертикально-осевого ветрогенератора, крыльчатка которого представляет собой двояковыпуклые лопасти, закреплённые при помощи штанг на вертикально вращающейся оси.

Ротор Савониуса — составная часть вертикально-осевого ветрогенератора в виде двух смещенных относительно друг друга полуцилиндрических лопастей и небольшого (10—15 % от диаметра лопасти) перекрытия, которые образуют параллельно оси вращения ротора.

В судостроении:

Ротор Флеттнера — «парусная мачта» или заменяющий паруса ротор (на судне их устанавливается несколько), с помощью которого судно приводится в движение посредством ветра, благодаря эффекту Магнуса. Роторное судно Флеттнера.

Собственные имена:

Ротор, Артуро (1907—1988) — филиппинский врач, государственный служащий, музыкант и писатель.

РОТОР — Сетевой конкурс «Российский Онлайн ТОР».

НПО «Ротор» — предприятие — разработчик и производитель гироскопических приборов для ракетно-космической техники (СССР, Россия).

Приборостроительный завод «Ротор» — промышленное предприятие в Барнауле.

«Ротор» — футбольный клуб из Волгограда.

«Ротор-Волгоград» — пляжный футбольный клуб из Волгограда.

«Ротор» — тренировочная база в Волгограде.

«Ротор» — официальный журнал волгоградского футбольного клуба.

РОТОР (Российский Онлайн ТОР; произносится «ро́тор») — сетевой конкурс, организованный Международным союзом интернет-деятелей «ЕЖЕ». Впервые был проведён в 1999 году.

Целями являются выявление значимых проектов и персоналий Рунета и определение тенденций его развития.

Члены жюри РОТОРа, подписчики дискуссионного мейл-листа «ЕЖЕ», сами являются значимыми и опытными интернет-деятелями, авторами различных сетевых проектов, что придаёт конкурсу авторитетность.

Винтовой забойный двигатель — Википедия

Двигатель в сборке с шарошечным долотом.

Винтовой забойный двигатель (англ. positive displacement motor; mud motor; drilling motor) — это машина объемного (гидростатического) действия. Основными элементами конструкции являются: двигательная секция, шпиндельная секция, регулятор угла. Винтовой забойный двигатель (ВЗД) применяет для бурения скважин различной глубины, широко применяются для наклонно-направленного и горизонтального бурения.

СССР является родиной турбинного бурения. Первый промышленный образец был изготовлен еще в 1922—1923 гг . Это был редукторный турбобур с одноступенчатой турбиной, начиная с 40-х годов основных техническим средством для бурения скважин являлся многоступенчатый турбобур. Широкое распространение турбинного бурения позволило получить высокие темпы роста добычи нефти и газа.[1]

Однако с увеличением средних глубин скважин, совершенствования долот и технологии роторного бурения отечественная нефтяная промышленность стала отставать по показателю проходки за рейс от мирового уровня. Так в 1981—1982 годах средняя проходка за рейс в США составляла 350 м, в то время как в СССР она не превышала 90 м. Такое отставание от США было связано с характеристикой турбобуров, которые не позволяли получать частоту вращения менее 400—500 об/мин с обеспечением необходимого крутящего момента и уровня давления насосов, и как следствие было невозможно применять современные низкооборотные шарошечные долота. И перед нефтяной промышленностью СССР встал вопрос о переходе на технологию низкооборотного бурения.[1]

Роторное бурение хоть и применялось, но технологически сильно отставало от мирового уровня: не имелось бурильных труб и буровых станков высокого технического уровня. Таким образом было принято решение о создании низкооборотного забойного двигателя для замены турбобуров. Работы по созданию опытных образцов винтовых забойных двигателей (ВЗД) начались в США и СССР в середине 60-х годов. В США первые ВЗД были альтернативой турбобурам для наклонно-направленного бурения, а в СССР они служили средством для привода низкооборотных долот[1].

В последние годы в технике и технологии бурения скважин произошли значительные изменения: появились новые технологии в наклонно-направленном бурении (бурение горизонтальных участков, бурение дополнительных стволов из ранее пробуренных скважин), распространение долот типа PDС, новейшие телеметрические системы для контроля забойных параметров во время бурения и др. И если раньше ВЗД рассматривались только как альтернативу турбобурам и их перспектива оценивалась неоднозначно, то сейчас в силу свои уникальных характеристик ВЗД стали основной частью современных технологий. В 2010 году в России выполнено ¾ всего объема бурения и ремонта скважин при помощи ВЗД и они были взяты на вооружение практически всеми российскими и зарубежными нефтегазовыми и сервисными компаниями[2].

Винтовые забойные двигатели относятся к объемным роторным гидравлическим машинам и согласно общей теории таких машин элементами рабочих органов (РО) являются:

  • Статор двигателя с плоскостями, примыкающими по концам к камерам высокого и низкого давления.[3]
  • Ротор-винт, носящий название ведущего через который крутящий момент передается исполнительному механизму.[3]
  • Замыкатели-винты, носящие название ведомых, назначение которых уплотнять двигатель, то есть препятствовать перетеканию жидкости из камеры высокого давления в камеру низкого давления[3].

Сравнительно малая металлоемкость и простота конструкции является важным фактором, способствующим широкому их использованию в современной технике.

К отличительным особенностям ВЗД относятся:

  • Отсутствие быстроизнашивающихся распределительных устройств, поскольку распределение жидкости по камерам рабочих органов осуществляется автоматически за счет соотношения чисел зубьев и шагов винтовых поверхностей ротора и статора.[4]
  • Кинематика рабочих органов, в относительном движении которых сочетается качение и скольжение при относительно невысоких скоростях скольжения, что снижает износ рабочей пары.[4]
  • Непрерывное изменение положения контактной линии (геометрического места точек касания ротора и статора) в пространстве, в результате чего механические примеси, находящиеся в жидкости, имеют возможность выносится потоком из рабочих органов.[4]

Так как ВЗД находится в непосредственном контакте с жидкостью (буровым раствором), который и приводит его в действие, то благодаря указанным особенностям он является практически единственным типом объемных гидравлических двигателей, который сравнительно долговечны при использовании рабочих жидкостей, содержащих механические примеси[4].

Практически любой ВЗД можно разделить на несколько основных узлов: двигательная секция, шпиндельная секция, регулятор угла перекоса.[5]

Силовая секция двигателя.

Двигательная секция предназначена для преобразования потока жидкости в вращательное движение. Она состоит из стального ротора и статора, который имеет эластичную обкладку с внутренней винтовой поверхностью (эластомер), выполненную обычно из резины. Статор и ротор двигательной секции должны выполнять некоторые условия:[5]

  • Число заходов статора и ротора должно отличаться на единицу.[4]
  • Винтовые поверхности статора и ротора должны иметь одинаковое направление[4]

Зубья статора и ротора находятся в непрерывном контакте, образуя замыкающиеся по длине статора единичные камеры. Буровой раствор проходя через эти камеры проворачивает ротор внутри статора. По конструкции двигательной секции различают монолитные и секционные двигатели.[5]

Эластомер статора.

Шпиндельная секция. Под термином «шпиндель» подразумевается автономный узел двигателя с выходным валом с осевыми и радиальными подшипниками. Шпиндель является одним из главных узлов двигателя. Он передает крутящий момент и осевую нагрузку на долото, воспринимает реакцию забоя и гидравлическую осевую нагрузку, действующую в РО, а также радиальные нагрузки от долот и гибкого вала (гибкий вал применяется для соединения ротора ВЗД и вала шпинделя).[6]

Шпиндель выполняется в виде монолитного полого вала, который соединяется посредством наддолотного переводника в нижней части с долотом, а с помощью муфты в верхней части — с гибким валом[6] По конструкции шпинделя бывают открытые и маслонаполненные. В открытых (используются почти во всех серийных отечественных двигателях) узлы трения смазываются и охлаждаются буровым раствором, а в маслонаполненных узлы трения находятся в масляной ванне с избыточным давлением на 0,1-0.2 МПа, превышающим давление окружающей среды.[7].

Регулятор угла предназначен для перекоса осей секций двигателя или самого двигателя относительно нижней части бурильной колонны. Устанавливается между силовой и шпиндельной секцией или над самим ВЗД. Обычно состоит из двух переводников, сердечника и зубчатой муфты.[5]

В большинство компоновок низа бурильной колоны включающих ВЗД устанавливаются переливные клапаны. Они предназначены для сообщения внутренней полости бурильной колонны с затрубным пространством при спуско-подъемных операциях. Применение клапана устраняет холостое вращение двигателя, а также уменьшает гидродинамическое воздействие на забой. Устанавливают над двигателем или входят непосредственно в конструкцию ВЗД[8].

  1. 1 2 3 Басарыгин Ю.М,, Булатов А.И., Проселков Ю.М. Бурение нефтяных и газовых скважин. Учебное пособие для вузов.. — Недра-Бизнесцентер, 202. — С. 97-99.
  2. Балденко. Ф. Д. Расчеты бурового оборудования. — РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина., 2012. — С. 288. — 428 с.
  3. 1 2 3 Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Бурение нефтяных и газовых скважин. Учебное пособие для вузов.. — Недра-Бизнесцентер, 2002. — С. 100. — 632 с.
  4. 1 2 3 4 5 6 Балденко Ф.Д. Расчеты бурового оборудывания. — РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2012. — С. 290. — 425 с.
  5. 1 2 3 4 РадиусСервис. Винтовой забойный двигатель (руководство по эксплуатации). — Редакция 1. — С. 4. — 253 с.
  6. 1 2 Балденко Ф.Д., Балденко Ф.Д., Гноевых А.Н. Винтовые забойные двигатели. Справочное пособие.. — Издательство Недра, 1999. — С. 58. — 375 с.
  7. Балденко Ф.Д. Расчеты бурового оборудования.. — РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина., 2012. — С. 295. — 428 с.
  8. Балденко Д.Ф., Балденко Ф.Д., Гноевых А.Н. Винтовые забойные двигатели. Справочное пособие.. — Издательство Недра, 1999. — С. 75. — 375 с.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о