اصل کار موتور القایی: طراحی لغزش، گشتاور و هسته توضیح داده شده است

یک مهندس تعمیر و نگهداری، پلاک موتور 4 قطبی 55 کیلوواتی را می خواند که سرعت 1470 دور در دقیقه را در 50 هرتز نشان می دهد. در همین حال، یک مهندس تدارکات، قیمت های بهره وری IE3 و IE4 را برای همان وظیفه مقایسه می کند. هر دو به یک داستان فیزیکی نگاه می کنند: یک موتور القایی تنها به این دلیل گشتاور تولید می کند که روتور همیشه کمی در پشت میدان مغناطیسی دوار استاتور قرار دارد. این تفاوت داخلی که لغزش نامیده می شود، یک خطای طراحی نیست - این اصل کار یک موتور القایی است.

همه چیز در پایین دست این اصل - کارایی، از دست دادن هسته، دمای عملیاتی، کنترل سرعت - به نحوه تعامل آن میدان مغناطیسی با هسته های استاتور و روتور بازمی گردد. درک تعامل به مهندسان کمک می کند تا موتورها و اجزای اصلی آنها را با اطمینان بیشتری مشخص کنند.

اصل کار یک موتور القایی، گام به گام

موتورهای القایی سه فاز بر درایوهای صنعتی غالب هستند زیرا خود راه انداز هستند و از نظر مکانیکی ساده هستند. هنگامی که جریان های سه فاز متعادل از سیم پیچ های استاتور عبور می کنند، هر فاز یک میدان ضربانی ایجاد می کند. آنها با هم یک میدان مغناطیسی واحد را تشکیل می دهند که با سرعت همزمان به دور شکاف هوا می چرخد:

بنابراین یک ماشین 4 قطبی در 50 هرتز دارای سرعت همزمان 1500 دور در دقیقه است. در 60 هرتز همان ماشین 1800 دور در دقیقه دارد. سپس چهار اثر آن میدان چرخشی را به گشتاور شفت تبدیل می کند.

هیچ برس، حلقه های لغزنده در طراحی قفس یا آهنرباهای دائمی مورد نیاز نیست. این سادگی اینرسی روتور را کاهش می‌دهد و سایش برس را از بین می‌برد - دو دلیل که موتورهای القایی پیش‌فرض برای پمپ‌های با سرعت ثابت، فن‌ها، کمپرسورها و نوار نقاله‌ها باقی می‌مانند.

ساخت و ساز: جایی که اصل به سخت افزار تبدیل می شود

هسته استاتور مجموعه ای از لایه های نازک فولادی سیلیکونی با شکاف هایی برای سیم پیچ های سه فاز است. روتور دستگاه قفس سنجاب از یک پشته لمینیت مشابه استفاده می کند که میله های آلومینیومی یا مسی در شکاف ها ریخته شده و توسط حلقه های انتهایی به هم متصل می شوند. در عوض، یک ماشین روتور زخمی، سیم‌پیچ‌هایی را حمل می‌کند که به حلقه‌های لغزنده تبدیل می‌شوند، که به مقاومت خارجی اجازه می‌دهد تا منحنی گشتاور را شکل دهد.

درجه لمینیت و ضخامت پایه اتلاف آهن را تعیین می کند. موتورهای فرکانس خط معمولاً از فولاد سیلیکونی غیر جهت دار 0.35 میلی متر یا 0.50 میلی متر استفاده می کنند. ورق های نازک تر جریان گردابی را کاهش می دهند زیرا هر لایه حاوی یک حلقه ثانویه کوچکتر است. یک پوشش عایق بین ورق‌ها، جریان بین لایه‌ای را مسدود می‌کند و ارتفاع سوراخ ناشی از پانچ کنترل می‌شود، زیرا فرزها پل‌های رسانا را بین لایه‌ها ایجاد می‌کنند. در همین حال، شکاف هوا تا جایی که تحمل‌های مکانیکی اجازه می‌دهد کوچک نگه داشته می‌شود - جریان مغناطیسی با افزایش شکاف به شدت افزایش می‌یابد.

ورقه ورقه های استاتور و روتور موتور AC برای ساخت هسته کارآمد این لایه‌های فولادی سیلیکونی غیر جهت‌دار مهر دقیق، ارتفاع و ضخامت سوراخ‌ها را برای کاهش اتلاف آهن کنترل می‌کنند و از عملکرد پایدار موتور در کاربردهای صنعتی، HVAC و انرژی پشتیبانی می‌کنند. مشاهده محصول →

برای نگاهی دقیق تر به نحوه تعامل این دو بخش، به بحث قبلی ما در مورد آن مراجعه کنید نحوه کار استاتور و روتور در موتور الکتریکی . قاب، سپرهای انتهایی، یاتاقان ها و فن خنک کننده دستگاه را کامل می کند. در قاب‌های جعبه‌ای جوشی که برای موتورهای بادی، دریایی و ولتاژ بالا استفاده می‌شود، محفظه نیز باید لرزش و خنک‌کننده را مدیریت کند.

سرعت سنکرون، لغزش و گشتاور در اعداد

لغزش هم به عنوان یک پارامتر رتبه بندی و هم به عنوان یک سیگنال تشخیصی عمل می کند. اگر یک موتور در حالی که در بار کامل کندتر کار می کند جریان بیشتری نسبت به پلاک نام بگیرد، مشکوک معمول کاهش ولتاژ منبع تغذیه، افزایش مقاومت روتور یا بارگذاری بیش از حد محور است.

در هنگام شروع مستقیم روی خط، لغزش برابر با 1 است و روتور به طور لحظه ای در فرکانس خط قرار می گیرد، به همین دلیل است که جریان شروع به پنج تا هشت برابر جریان نامی می رسد. فرکانس متغیر با تغییر فرکانس منبع تغذیه و ولتاژ با هم، نگه داشتن شار هسته در نزدیکی نقطه طراحی و حفظ لغزش در داخل پنجره مورد نظر، سرعت را کنترل می کند. از آنجایی که دستگاه همیشه جریان مغناطیسی را برای ایجاد میدان می کشد، ضریب توان زیر 1 است. یک شکاف هوای بزرگتر یا یک هسته با کیفیت پایین تر، جریان مغناطیسی را افزایش می دهد و آن را بیشتر بدتر می کند.

کارایی: جایی که برق ورودی واقعاً می رود

یک موتور القایی ولتاژ پایین خوش ساخت تقریباً 90٪ تا 96٪ از توان ورودی را بسته به درجه بندی، تعداد قطب ها و کلاس راندمان به توان شفت تبدیل می کند. تلفات باقی مانده در چند مکان متمرکز شده است.

اتلاف آهن دومین بلوک بزرگ است و مستقیماً با مواد هسته و ساخت هسته مرتبط است. فولاد سیلیکونی غیر جهت دار درجه بالا، پانچ تمیز با ارتفاع سوراخ کنترل شده، فشار انباشته شدن ثابت، و پوشش بین لایه ای بادوام، همگی جریان مغناطیسی و دمای هسته را کاهش می دهند. در موتورهایی که بیش از 6000 ساعت در سال کار می کنند، افزایش بازده 1 درصدی می تواند هزینه هسته را چندین برابر کند - به همین دلیل است که بسیاری از سازندگان موتور اکنون به جای مهر زنی خام، مجموعه های هسته موتور تمام شده را مشخص می کنند. هنگام ممیزی یک تامین کننده اصلی، درک زنجیره کامل فرآیند سودمند است. ما نمای کلی تولید نشان می دهد که چگونه مواد، مهر و موم و انباشته شدن در عمل با هم کار می کنند.

مجموعه های استاتور موتور AC و هسته روتور به پایان رسید مجموعه‌های هسته‌ای از پیش انباشته شده و چسبانده شده جریان مغناطیسی و دمای هسته را کاهش می‌دهند و به سازندگان موتور کمک می‌کنند در کاربردهای با ساعات کار بالا مانند پمپ‌ها و کمپرسورها، کارایی را به دست آورند و تلفات را کاهش دهند. مشاهده محصول →

جایی که موتورهای القایی بار را حمل می کنند

سیستم های موتور الکتریکی تقریباً 45 درصد از برق صنعتی را در سراسر جهان مصرف می کنند و ماشین های القایی بیشترین سهم را از این پایه نصب شده تشکیل می دهند. تقسیم برنامه نابرابر است و هر بخش وزن متفاوتی را روی یک اصل کاری قرار می دهد.

این الگو در ماشین‌های صنعتی بادی، دریایی و ولتاژ بالا تکرار می‌شود: هسته الکترومغناطیسی کارایی را تعیین می‌کند، در حالی که قاب محیط را مدیریت می‌کند. قاب‌های جعبه‌ای جوش داده شده با کانال‌های خنک‌کننده یکپارچه، بار مکانیکی را در ژنراتورهای بزرگ تحمل می‌کنند. یک دستگاه بسته به اینکه در ناسل، اتاق پمپ یا بدنه کشتی قرار بگیرد، می‌تواند محفظه‌های بسیار متفاوتی داشته باشد.

توالی منبع یابی که از هزینه چرخه عمر محافظت می کند

برای مهندسانی که موتورهای کامل را می‌خرند یا هسته‌هایی را برای تولید موتور داخلی می‌خرند، یک توالی ساختاریافته یک مشخصات مبهم را به یک تصمیم قابل بازرسی تبدیل می‌کند.

مرحله مادی جایی است که بیشتر هزینه از دست دادن طول عمر تعیین می شود. انتخاب یک فولاد سیلیکونی غیر جهت دار با عیار بالا، از طریق کاهش آهن در هر ساعت کارکرد جبران می کند.

کویل های فولادی سیلیکونی بدون دانه گرا این فولاد غیردولتی با تلفات هسته کم، کارایی موتور را بهبود می‌بخشد و هزینه‌های عملیاتی را کاهش می‌دهد، با عرض‌های سفارشی‌سازی شده و درمان‌های سطحی برای خطوط مهر زنی مداوم و کاربردهای الکترومغناطیسی نیازمند. مشاهده محصول →

هدف از دنباله این است که کارایی، هزینه و ریسک تحویل را قبل از نوشتن سفارشات به جای بعد از آن مشخص کنیم.

نگهداری و انطباق

موتورهای القایی مستحکم هستند، اما به یک روال نگهداری منظم پاداش می دهند. سه سیگنالی که خطاهای در حال توسعه را زود تشخیص می دهند دما، ارتعاش و وضعیت بلبرینگ هستند.

• مسیرهای تهویه را روشن نگه دارید. خنک کننده مسدود شده، دمای سیم پیچ را افزایش می دهد و پیری عایق را تسریع می کند.
• تعادل ولتاژ منبع تغذیه را بررسی کنید. حتی چند درصد عدم تعادل باعث افزایش تلفات و گرمایش می شود.
• به جای واکنش به آلارم، مقاومت عایق و لرزش را افزایش دهید.
• برای موتورهای تغذیه شده با VFD، تأیید کنید که سیستم عایق دارای رتبه بندی اینورتر است.

مقررات کارایی نیز در حال تشدید است. IEC 60034-30-1 کلاس های IE1 تا IE4 را تعریف می کند، و بسیاری از بازارها اکنون به IE3 یا بهتر برای موتورهای تغذیه خط نیاز دارند، با رشد IE4 در بخش های برتر. این فشار مستقیماً به زنجیره تامین هسته جریان می‌یابد: فولاد سیلیکونی با تلفات کمتر، ارتفاع سوراخ کنترل‌شده، پوشش‌های بین لایه‌ای تایید شده و کیفیت انباشتگی ثابت. استانداردهایی مانند ISO 9001 و IATF 16949 به خریداران مبنایی برای ممیزی این ثبات در فرآیند تامین کننده می دهد.

از نظر مکانیکی، موتور القایی یک ماشین ساده است. از نظر الکتریکی، زنجیره ای از رویدادهای القایی است: یک میدان دوار، یک جریان القایی، یک نیروی مخالف و یک لغزش ثابت که ورودی الکتریکی را به گشتاور شفت تبدیل می کند. برای هر کسی که هسته‌های داخل آن ماشین‌ها را مشخص، نگهداری یا تامین می‌کند، این زنجیره مفیدترین نقشه برای کارایی بهتر و هزینه کل پایین‌تر است.